Comment le vanadium affecte-t-il l'acier?

L'ajout de vanadium (V) à l'acier peut non seulement désoxyder et diazote, mais également améliorer les propriétés de l'acier. Le vanadium est rarement ajouté en tant qu'élément d'alliage unique, sauf dans les aciers à outils au carbone en quantités ne dépassant pas 0.05%. Il est toujours utilisé en conjonction avec d'autres éléments d'alliage tels que le manganèse, le chrome, le tungstène et le molybdène. Pour l'acier à roulement à billes, le nitrure nuit à sa résistance à la fatigue, l'endommagement du nitrure de 5 μm équivaut à celui de 20 μm d'oxyde à la résistance à la fatigue. Il n'est généralement pas approprié d'ajouter du vanadium à l'acier à roulement à billes sous forme d'alliage vanadium-azote à moins que le nitrure ne puisse être réduit à moins de 1 μm, ou avec la taille le nitrure n'est pas nocif mais peut affiner le grain et améliorer la dispersion. . Les aciers à haute résistance et faiblement alliés, les aciers rapides, les aciers à outils, les aciers inoxydables, les aciers à ressort et les aciers à roulement contiennent tous une petite quantité de vanadium, qui présente les caractéristiques de haute résistance, ténacité, résistance à l'usure et résistance à la corrosion, a été largement utilisé dans la fabrication de machines, l'automobile, l'aviation, les outils de transport ferroviaire, les ponts et d'autres industries.

V pour acier HSLA

Une grande partie du vanadium est utilisée dans la production d'aciers faiblement alliés à haute résistance. L'ajout de vanadium dans les aciers faiblement alliés ordinaires peut améliorer la résistance, le taux d'élasticité et la ténacité à basse température après normalisation, et améliorer les propriétés de soudage. Dans les aciers de construction à basse température, l'alliage de vanadium peut également être utilisé pour améliorer la résistance et la ténacité des aciers, avec une teneur de 0.04% ~ 0.12%, et certains jusqu'à 0.16% ~ 0.25%.

Dans les aciers de construction alliés, le vanadium est principalement utilisé pour affiner la granulométrie et améliorer la résistance de l'acier, car le vanadium réduira la trempabilité de l'acier dans des conditions générales de traitement thermique. Il est généralement utilisé avec un ou certains des éléments du manganèse, du chrome, du molybdène et du tungstène, et sa teneur est généralement de 0.07% à 0.30%, et certains atteignent 0.40% à 0.50%. Prenant comme exemple les barres d'armature sismiques à haute résistance, les barres d'armature nervurées laminées à chaud HRB400 et HRB500 ont été largement produites par la technologie de microalliage au vanadium, qui ont de bonnes propriétés complètes. Les principaux avantages sont les suivants: haute résistance, la limite d'élasticité n'est pas inférieure à 400MPa, la résistance à la traction n'est pas inférieure à 570MPa; L'équivalent carbone n'est pas supérieur à 0.50%, bonnes performances de soudage, adaptées à diverses méthodes de soudage; Le rapport résistance-élasticité (le rapport de la résistance à la traction à la limite d'élasticité) ne doit pas être inférieur à 1.25; Bonne résistance et plasticité, bonnes performances de flexion; Il a des performances de fatigue à faible cycle de déformation élevée, une faible sensibilité au vieillissement de déformation et une température de transition fragile, et de bonnes performances sismiques.

V pour acier à outils en alliage

Le vanadium est largement utilisé comme élément d'alliage dans l'alliage des aciers moulés. Le vanadium affine non seulement la taille des grains, réduit la sensibilité à la surchauffe, mais augmente également la stabilité au revenu et la résistance à l'usure. En acier moulé pour travail à chaud H13 et acier de moule de travail à froid D2, le vanadium est le principal élément de durcissement secondaire avec une teneur de 0.1% ~ 5%;

Certains aciers moulés ont une teneur en vanadium encore plus élevée, comme l'acier à outils pour travail à froid A11, qui a une teneur encore plus élevée en vanadium de 9.75%. Dans les aciers à outils rapides au tungstène, le vanadium peut empêcher la croissance des grains, améliorer la dureté rouge et la capacité de coupe de l'acier, augmenter la résistance à l'usure et enfin prolonger la durée de vie des outils rapides. En Allemagne, la consommation de vanadium dans l'acier à outils et l'acier rapide représente environ 1/3 de la consommation totale.

V pour acier résistant à la chaleur

Le vanadium dans l'acier résistant à la chaleur peut former des carbures et des particules de nitrure hautement dispersés, qui se développent lentement et la polymérisation à une température plus élevée peut améliorer la résistance thermique et la résistance au fluage de l'acier résistant à la chaleur. La précipitation à haute température du carbonitrure de vanadium améliore considérablement la résistance à l'endurance à haute température de l'acier, de sorte que l'acier contenant du vanadium est largement utilisé dans les centrales électriques et autres champs d'acier résistant à la chaleur. L'élément V de la plupart des aciers résistants à la chaleur est généralement compris entre 0.15% et 0.40%.

V pour l'acier inoxydable

Le vanadium a de nombreuses applications dans l'acier inoxydable. La teneur en vanadium de l'acier inoxydable est généralement comprise entre 0.1% et 1.5%; Parmi eux, les aciers inoxydables martensitiques UNS S42700Cr-Mo-V contiennent 1.10% ~ 1.30% V, et les aciers inoxydables martensitiques UNS S42800 Cr-Mo-V contiennent 0.90% ~ 1.15% V.

V pour acier à ressort

Le vanadium peut améliorer la résistance à la baisse d'élasticité de ressort en acier, augmenter la résistance et le rapport d'élasticité, en particulier la limite de proportion et la limite d'élasticité, et réduire la sensibilité de décarburation de l'acier pendant le traitement thermique. L'acier à ressort Cr-V 51CrV4 est un type typique d'acier à ressort fortement allié avec une teneur en vanadium de 0.10% ~ 0.25%, peut être utilisé pour fabriquer des ressorts résistants à la chaleur avec une température de fonctionnement de 500 ℃.

V pour alliage haute température

Le vanadium a été utilisé dans certains alliages Hastelloy résistant à la corrosion. L'alliage Hastelloy B contient ≤0.60%, l'alliage HastelloyC, HastelloyC22 et Hastelloy C276 contient moins de 0.35%, l'alliage Hastelloy N contient moins de 0.50%, l'alliage Hastelloy W contient moins de 0.60%. En raison de la tendance du vanadium à favoriser la formation de phase σ, avec peu d'influence sur la résistance ou la stabilité de l'alliage, il n'est généralement pas utilisé dans les superalliages à base de nickel à l'exception du A286 qui contient 0.10 ~ 0.50% V et quelques autres alliages.