Впервые начала применяться во Франции в конце 19 в. К сталям легированных ванадием относятся:
- Конструкционные стали.
- Инструментальные стали.
- Теплостойкие стали, легированные, наряду с другими химическими элементами, ванадием.
Основными особенности влияния ванадия на св-ва стали обусловлены процессами карбидо— и нитридообразования.
Ванадий содержащие стали
Ванадий, являясь сильным карбидообразующим элементом, образует с углеродом стали:
- Карбид ванадия.
- С азотом — карбонитрид ванадия
- Его нитрид.
Все три фазы имеют однотипную гранецентрированную кубическую решетку типа NaCl.
Образование дисперсных карбидов (нитридов) ванадия вызывает дисперсионное твердение (упрочнение) сталей.
Кроме того, легирование стали ванадием способствует получению мелкозернистой структуры, уменьшению склонности к перегреву, разупрочнению при отпуске, повышению износостойкости.
Ванадиевая сталь характеризуется хорошими литейными свойствами, лучше сваривается, чем углеродистая сталь.
Дисперсионное твердение ванадиевой стали, происходит в горячекатаном и нормализованном состоянии или после закалки и высокого отпуска.
Введение ванадия (0,05—0,1 %) в конструкционные стали повышает их прочность на 10—20%, не уменьшая заметно пластичность и ударную вязкость.
Лучшее сочетание механических св-в у таких сталей наблюдается при совместном легировании азотом (0,015—0,025%) и ванадием (0,08—0,15%).
Упрочнение достигает 25—30% при неизменной или даже меньшей склонности к хрупкому разрушению, обусловленному мелкозернистой структурой стали.
При большем содержании ванадия существенно увеличивается хладноломкость конструкционной стали.
Улучшение при добавок ванадия
Добавка ванадия (около 0,04%) в кипящую сталь для глубокой вытяжки уменьшает склонность к деформационному старению.
В инструментальных сталях марок 7ХФ, 8ХФ, 9ХФ и др. содержание ванадия составляет 0,20%.
Он уменьшает их склонность к перегреву и позволяет вследствие изменения т-ры нагрева под закалку регулировать толщину закаленного слоя.
Все быстрорежущие стали марок Р18, Р9, P6M3 и др. легируют ванадием (1—5%).
С повышением содержания ванадия увеличивается количество его нерастворенных карбидов.
Что приводит к возможному уменьшению содержания карбидов вольфрама, т. е. уменьшению содержания дефицитного вольфрама в стали.
Применение сталей легированных ванадием
Вследствие этого широкое применение находят быстрорежущие стали повышенной производительности с уменьшенным содержанием вольфрама и повышенным содержанием ванадия (напр., стали марок Р9М4К8, Р12Ф4К5 и Р9, содержащие 9— 12% W и 2—4% V).
Ванадий содержат штамповые стала марок Х12Ф1, ХСВФ, 4Х5В4ФСМ, котельные теплостойкие стали марок 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 1Х11В2МФ, жаропрочные стали и жаропрочные сплавы, титана сплавы и др.
Из него изготовляют кузова автомобилей, изделия глубокой вытяжки, газопроводные трубы, пружины и рессоры, крановые колеса.
Применение ванадия в сталях позволило уменьшить массу металлических строительных конструкций на 10—15%, повысить надежность и долговечность различных деталей и механизмов.
Литература
Голиков И. Н., Гольдштейн М. И., Мурзин И. И. Ванадий в стали. М., 1968; Гольдштейн М. И.
Статья на тему сталь легированная ванадием