从动力学的角度看,PD3钢中的碳化钒析出不仅与钒的扩散聚集有关,而且与珠光体形成动力学有关。珠光体转变是典型的扩散型相变,它的长大过程不仅存在碳的再分配,即由均匀碳含量的奥氏体分解为低碳的铁素体和高碳的渗碳体两相组织,而且合金元素也存在再分配。碳化物形成元素一般倾向于扩散进入渗碳体,形成合金渗碳体(Fe,V)3C。在亚共析钢中大量的奥氏体/铁素体(APF)相界面,有利于合金元素沿APF相界面扩散而聚集,形成碳化物点列状排列的/相间沉淀0,所以弥散强化效果十分明显。共析钢的珠光体转变过程却是铁素体与渗碳体协同生长。
碳热还原合成碳化钒粉末的反应过程碳热还原合成碳化钒粉末的反应过程
V。C,粉末具有一些特殊的性能,在冶金、电子学、催化剂等领域得到广泛的应用¨“。,尤其作为硬质合金晶粒长大发挥着重要作用。研究表明¨。:添加微量VC能明显提高基体合金的硬度与断裂韧度,阻止硬质合金中WC晶粒的长大;添加碳化钒也可使硬质合金寿命提高20%。81。因此,研究碳化钒粉末制备对超细晶硬质合金的研制具有重要意义。
碳热还原法制备金属碳化物是常用的传统方法‘9。10|。由于碳对氧的亲和势随温度升高而增大,而各种金属对于氧的亲和势随温度升高而降低,故在高温下,可用碳还原氧化物制取相应的金属或者碳化物。碳还原的主要产物为CO、CO,,可以杜绝产物被其它杂质污染的现象。因此,碳热还原法具有工艺简单、原料易得、重复性好等特点,有较高的实用价值。
钒在低碳钢中的应用
钒在钢中以V 4C 3、VN 形式存在,通常是细小颗粒,足以抑制钢中晶界的移动和晶粒长大。氮化钒、碳化钒的析出对钢起到了强化作用。钒在低碳钢中的作用主要是细化晶粒、提高强度、降低脆性转变温度、显著改善钢的焊接性能。钒微合金化低合金高强度钢已广泛用于铁路车辆的制造、高强度汽车结构件、油气输送管线、含钒建筑用钢等。
铁路车辆用钢我国铁路车辆制造中,也已广泛应用含钒微合金钢。制造铁路车辆主梁,均采用攀钢生产中国钒工业的发展钢,其机械性能:σs ≥294Mpa ,σb ≥441Mpa ,ak(常温) ≥58.8J/cm 2,ak(-40℃) ≥35J/cm 2,并具有良好的焊接性能。从1992年至1998年共生产09V 钢43万吨。
含钒汽车用高强度热轧钢板高强度热轧钢板在中型和轻型载重汽车上应用较多,主要用于制作汽车底盘和车厢的各种梁类部件、保险杠、发动机的悬置梁、车轮的轮辐和轮辋等。要求具有良好的强韧性、成型性及焊接性能。
钒废料的产生
含钒固体废弃物主要来源于石油、化工、炼钢、钒矿开采等领域,炼、硫酸生产、化工生产(如尼龙、涤纶、聚氯乙稀和丙稀)等工业生产过程中产生的钒废弃物为常见,其中含钒废催化剂是主要形式。含钒废催化剂主要分为两种类型:一种是来源于炼中的废催化剂,中的钒以V3S4 的形式沉积在催化剂上,这种含钒废催化剂含10%-20%,是一种较为经济的提钒原料;另一种是来源于硫酸工业的废催化剂,其中的钒是作为活性组成(五价钒)以钒化合物形式添加进去的,其主要成分是无活性的四价钒。当前,全球每年产生含钒废催化剂约为80万吨,其中,炼油废催化剂约为41.5 万吨,化工废催化剂33.5 万吨。我国每年产生含钒废催化剂约为7-10万吨。废钒催化剂中钒的品位较高,约含5%的,可作为生产的原料。国外非常重视这方面的研究,美、日等国已建立了专门的工长来回收废催化剂中的钒、钼等金属,而我国这方面也正在大力发展。不管是从保护环境,还是从资源的可持续利用的角度来看,含钒固体废物的回收利用都有着非常重要的意义。因此,寻求短流程、大规模、低成本、低污染的提钒新工艺;对含钒固体废弃物中其他金属的回收;以及对催化剂载体的回收利用,这些都是含钒固体废弃物回收利用的未来发展方向。