A nióbiumnak ilyen hatásai vannak az acélban

A nióbium a periódusos rendszer VB csoportjának ötödik periódusos eleme, az elem szimbóluma "Nb", rendszáma 41, relatív atomtömege 92,91, sűrűsége 8,57 g/cm3, olvadáspontja 2468 fok. A nióbium elektronszerkezete határozza meg, hogy a nióbium legstabilabb vegyértékállapota 5 vegyértékû. Egyes nióbiumvegyületekben a nióbium 3, 4 és 2 ekvivalens állapotot is mutat.

A nióbium szobahőmérsékleten stabil, és a legtöbb gáz 100 °C alatt nem erodálja. A nióbium fő hátránya, hogy a hőmérséklet emelkedésével stabilitása megszűnik, a szennyeződések jelenléte pedig teljesen megváltozik. a fém tulajdonságait. 200 fok feletti hőmérsékleten a nióbium könnyen oxidálódik a levegőben. 350 fok felett oxidfilm képződik a felületen, amely az idő múlásával fokozatosan sűrűsödik. 400 fok felett a nióbium oxidációs sebessége felgyorsul, és elkezdi felvenni az oxigént. A nióbium oxidációs sebessége 900 fokon évi 0,05 mm.

A nióbium 250 fok felett reakcióba lép a hidrogénnel, és a hidrogén kezdetben szilárd oldat állapotba kerül a nióbium fémrács résébe, ami csökkenti a nióbium plaszticitását és törékennyé válik, végül a szilárd oldat határát túllépve kemény és rideg hidrid keletkezik.

A nióbium nem lép reakcióba nitrogénnel 350 fok alatt. 600 C-on elkezdi felvenni a nitrogént és szilárd oldatot képez.

300 C felett a nióbium gyorsan reagál a vízgőzzel, és hidrogént szabadít fel, és a reakció képlete a következő

Nb+H2O=Nb2O5+H2

Magas hőmérsékleten a nióbium reakcióba léphet a legtöbb más gázzal, mint például CO, CO2, SO2, NH3 stb.

A nióbium kémiailag inert a legtöbb vizes oldatban szobahőmérsékleten. Főleg vékony és sűrű passzivációs oxidfilmet képez a nióbium fém felületén, amely jó korrózióállósággal rendelkezik. Ha a hőmérséklet meghaladja a 150 C-ot, a reakció során keletkező porózus oxidfilm időszakonként leesik, ami felgyorsult korróziót eredményez.

A nióbiumot a hidrogén-fluoridon kívül más szervetlen savak sem korrodálják 100 °C alatt, vagy az erózió sebessége nagyon lassú.

A nióbium lúgos oldatban való stabilitása gyenge, mivel a nióbium lúgos oldatban hidratált sókat képez, ami a nióbium oldódását eredményezi.

A nióbium jó magas hőmérsékleti szilárdsággal, kiváló alacsony hőmérsékleten való rugalmassággal és feldolgozási tulajdonságokkal rendelkezik. A nióbiumot elsősorban az acéliparban, a nukleáris iparban, ötvözetek, vegyületek és más területeken használják. A nióbium közel 90%-át mikroötvözött acélban, rozsdamentes acélban és hőálló acélban használják fel. A nióbium az acél egyik fontos ötvözőeleme, kis mennyiségű nióbium hozzáadása az acélhoz nagymértékben javítja az acél szilárdságát, javítja a mechanikai és hegesztési tulajdonságokat, valamint javítja a korrózióállóságot. A nióbiumot vas-nióbium formájában adják hozzá, főként szemcsefinomítóként és diszperziós keményítőként az acélhoz. Kis mennyiségű nióbium hozzáadása az öntöttvashoz elősegítheti a grafitosítást, csökkentheti az öntési repedéseket, javíthatja az öntvények kopásállóságát, és jelentősen javíthatja az öntöttvas szilárdságát és szívósságát.

A nióbiumot régóta használják ötvözőelemként az acélban. Az eredmények azt mutatják, hogy a nióbium két szempontból is kiváló hatást fejt ki: egyrészt a nióbium finom és egységes szerkezetűvé tudja tenni a fémszemcsét; Másodszor, a nióbium finom és stabil keményfázisú részecskéket képezhet, amelyek egyenletesen oszlanak el az ötvözet mátrixában, és szerepet játszanak a diszperzióerősítésben és a deformációval szembeni ellenállásban. Eddig a nióbiumnak az öntöttvasban történő alkalmazásai közül néhány főként két szempontot foglal magában, az egyik az autóipar, mint például a hengerfejek, dugattyúgyűrűk és fékek; A második a kohászati ​​ipar, például a tekercsek és más magas hőmérsékleten kopásálló anyagok.

A nióbium acél általában három kategóriába sorolható: ① nagy szilárdságú, gyengén ötvözött acél (HSLA), amely általában 0.02%-0-ot tartalmaz.{{10 }}5% nióbium. Ez a nióbium acélgyártás a legnagyobb, az acéliparban felhasznált nióbium mennyiségének körülbelül 80%-át teszi ki ② gyengén ötvözött acél, általában 0,02%-1,0% nióbiumtartalommal. ③ Erősen ötvözött acél, általában 0,4%-3,0% nióbiumot tartalmaz. A nióbium acél legnagyobb felhasználási területe a földgáz- és olajvezetékek szállítása.

A vas-nióbium a nióbium legnagyobb köztes terméke. Főötvözetként széles körben használják ötvözött acél és szuperötvözetek gyártásában. A termitredukciós módszert elsősorban az ipari termelésben használják. A termitredukció önmelegedő reakciófolyamat, nem igényel külső fűtést, rövid gyártási folyamat, egyszerű berendezés, könnyen kezelhető. A termitredukciós reakciót olyan hőmérsékleten hajtjuk végre, amelyen a fémalumínium és a reakciósalak is megolvad. A nióbium kitermelésének növelése érdekében a redukálószernek túlzott mennyiségben kell lennie. A salak olvadáspontjának csökkentése érdekében 30 tömeg% nióbium-oxid mész hozzáadása szükséges a kalcium-aluminát előállításához. Általában úgy tartják, hogy a termitreakció által felszabaduló hő elegendő ahhoz, hogy a reakció 2200-2400 fokot érjen el, így a nióbiumkoncentrátumban lévő nióbium teljes redukciót érhet el.