钒氮合金的应用及展望
氮化钒铁应用
氮化钒铁应用1、氮化钒铁的定义氮化钒铁是以钒铁为原料通过高压燃烧渗氮而制得的产品，它是一种由钒、氮、金属铁复合构成的钒氮合金，化学式为FeVN，其中铁的含量为14～45%，氮的含量为9～16%，表观密度为5.5～6.5g/cm3，熔点为1450～1650℃的致密块状物体。
氮化钒铁与国标产品氮化钒（钒氮合金）均为广泛应用的钒微合金化钢重要的添加剂，均归类于钒氮合金。
氮化钒铁国内于2003年研制成功，由于应用发展迅速，目前市场销售量已占国内钒氮合金应用总量的40%以上。
2、氮化钒铁的特点与用途氮化钒铁“常规”作用机理: 主要用于钢铁材料中作为微合金化钒合金添加剂。
热力学计算显示，含钒钢中增氮提高了碳氮化钒的析出温度，增加了其析出的驱动力。
随着氮含量的增加，析出相中碳氮组分明显变化。
低氮情况下，析出相以碳化钒为主，随着氮含量的增加，析出相逐渐转变成以氮化钒为主。
当钢中氮含量增加到200ppm时，在整个析出温度范围内，均是析出VN或富氮的V （C,N）。
由于氮和钒更强的亲和力，氮的加入增加了V（C,N）析出的驱动力，促进了V（C,N）的析出，因而显著提高了其沉淀强化效果。
此外，氮在钢中还具有明显的细化晶粒作用，增氮促进了氮化钒在奥氏体-铁素体相界面的析出，有效阻止了铁素体晶粒长大，起到了细化铁素体晶粒尺寸的作用。
可见，在钢中增氮充分发挥了晶粒细化强化和沉淀强化两种强化方式的作用，大大改善了钢的强韧性配合。
氮化钒铁“特殊”作用机理:①氮化钒铁产品的表观密度5.5～6.5 g/сm3（比常规氮化钒（钒氮合金）2.5～3.5 g/сm3高出近一倍），接近钒铁产品的表观密度，且熔点在1450～1650℃（低于或接近钢水的冶炼终点），因此氮化钒铁产品更便于钢水的合金化添加与溶解，更易于提高V、N元素回收率，产品钒回收率比常规氮化钒高3～5%。
②氮化钒铁因其碳含量≤0.6%（碳含量比常规氮化钒低约一个数量级），氮钒比依产品含钒不同而不同，比值更趋近于析出相比例，约达到1：5以上（常规氮化钒为1：6），其在钢中基本只通过VN的分散析出产生细化晶粒和沉淀强化作用，相对于V（C,N）与VC，VN的颗粒更小、更分散、“溶解度”更低、析出率更高、更易在奥氏体-铁素体相界面析出，可更有效阻止铁素体晶粒的长大，使析出强化与细晶强化效果稳定提高。
钒合金研究报告
钒合金研究报告
钒合金是一种重要的合金材料，由钒和其他金属元素组成。
它具有高强度、高耐腐蚀性、高温稳定性等优良性能，被广泛应用于航空、航天、汽车、电子、化工等领域。
本次研究主要探讨了钒合金的制备方法、性能特点以及应用前景。
制备方法
钒合金的制备方法主要有电炉法、熔炼法、还原法等。
其中，电炉法是最常用的制备方法之一。
该方法利用电炉将钒和其他金属元素加热至高温，使其熔化并混合均匀，然后冷却成型。
熔炼法则是将钒和其他金属元素放入熔炉中进行熔炼，然后冷却成型。
还原法则是将钒氧化物还原成钒金属，然后与其他金属元素混合均匀，最后冷却成型。
性能特点
钒合金具有以下性能特点：
1.高强度：钒合金的强度比普通钢高出很多，可以承受更大的载荷。
2.高耐腐蚀性：钒合金具有良好的耐腐蚀性，可以在恶劣的环境下使用。
3.高温稳定性：钒合金在高温下仍能保持稳定性能，不易变形或熔
化。
4.良好的加工性能：钒合金易于加工成各种形状，可以满足不同的需求。
应用前景
钒合金在航空、航天、汽车、电子、化工等领域有广泛的应用前景。
例如，在航空领域，钒合金可以用于制造飞机发动机、涡轮叶片等部件；在汽车领域，钒合金可以用于制造发动机、车身结构等部件；在电子领域，钒合金可以用于制造电子元器件、半导体材料等；在化工领域，钒合金可以用于制造化工设备、催化剂等。
钒合金是一种重要的合金材料，具有高强度、高耐腐蚀性、高温稳定性等优良性能，有着广泛的应用前景。
未来，随着科技的不断发展，钒合金的应用领域将会更加广泛，为人类的发展做出更大的贡献。
钒合金的用途
钒合金的用途
钒合金是以钒为基础加入其他合金化元素组成的合金，具有一系列优异的物理和化学性能。
以下是钒合金的主要用途：
1. 核能领域：由于钒合金的快中子吸收截面小，对液态金属锂、钠、钾等有良好的抗蚀性，且在辐照下具有良好的尺寸稳定性，因此它是重要的反应堆结构材料。
典型的钒合金如，V-15Cr-5Ti，V- 10Ti，V-20Ti，被用作液态金属冷却的快中子增殖反应堆的燃料包套和结构元件。
2. 钢铁行业：全球大约90%的钒以钒合金的形式消费于钢铁行业中，作为添加剂增强钢铁产品的抗腐蚀性、可塑性和延展性。
3. 钛合金领域：大约5%的钒以钒铝中间合金的形式用于钛合金，提高其性能。
4. 化工和其他行业：其余的5%的钒应用于化工及其他行业，如制备钒电池电解液、催化剂和化工原料等。
以上内容仅供参考，建议查阅关于钒合金的专业书籍或者咨询该领域专家，获取更全面准确的信息。
2017年钒氮合金行业分析报告
2017年钒氮合金行业分析报告2017年4月目录一、行业主管部门、监管体制及法规 (4)1、行业主管部门 (4)2、产业政策及相关法规 (5)二、行业发展概况及趋势 (7)1、行业发展概况 (7)2、行业发展趋势 (8)（1）钒在钢铁领域的应用需求继续稳步增长 (8)（2）钒在高端特殊性能金属材料领域将呈现放量的态势 (9)（3）钒电池产业已展露曙光，储能技术的应用将得以快速发展 (10)三、行业上下游产业链和关联性 (10)1、行业上下游产业链 (10)2、行业与上下游的关系 (11)（1）上游行业 (11)（2）下游行业 (11)四、行业前景及市场规模 (12)1、钒氮合金产业概况 (12)2、钒氮合金产业未来的发展趋势 (14)（1）提高工艺水平，保证产品质量 (14)（2）降低炉窑损耗 (15)（3）生产流程自动化 (15)（4）使用范围扩大化、高端化 (16)五、影响行业发展的因素 (16)1、有利因素 (16)（1）钢铁工业本身在钒消耗强度上，存在较大提升空间 (16)（2）应用前景广阔 (17)（3）国家政策的支持 (18)2、不利因素 (19)（1）生产工艺有待提高 (19)（2）行业发展不均衡 (19)六、行业竞争状况 (20)1、行业竞争格局 (20)2、行业进入壁垒 (20)（1）规模壁垒 (20)（2）人才壁垒 (21)（3）技术壁垒 (21)七、行业主要企业简况 (21)1、攀钢集团钒业有限公司 (21)2、陕西五洲矿业股份有限公司 (22)3、湖南众鑫新材料科技股份有限公司 (22)钒氮合金是一种新型合金材料，是钒铁的升级换代产品，广泛用于建筑线材、石油管道、高速铁轨、大型结构件等含钒钢材生产。
使用钒氮合金可以更有效的细化钢的晶粒，通过沉降强化、固溶强化和微合金化作用显著提高钢材的韧性、强度、延展性、耐热性及焊接能力等综合机械性能。
同等条件下，钢厂使用钒氮合金比使用钒铁节约20%—40%钒，用户可以节约钢材10%—20%，符合资源节约和轻量化的发展方向。
钒合金研究报告
钒合金研究报告摘要：钒合金是一种重要的合金材料，具有很高的耐腐蚀性和机械性能。
本文对钒合金的研究进行了概述，包括钒合金的种类、制备方法、物理和化学性质、应用领域等方面的内容。
钒合金的研究具有重要的实际意义和科学价值，可以为相关行业的发展提供技术支持和理论指导。
关键词：钒合金；制备方法；物理性质；化学性质；应用领域一、引言钒合金是一种重要的合金材料，具有很高的耐腐蚀性和机械性能，广泛应用于钢铁、航空、航天、电子、化工等领域。
近年来，随着科技的不断进步和工业的不断发展，钒合金的研究也得到了越来越多的关注。
本文对钒合金的研究进行了概述，旨在为相关行业的发展提供技术支持和理论指导。
二、钒合金的种类钒合金主要分为硅钒合金、铝钒合金、钒铁合金和钒钛铁合金等几种。
其中，硅钒合金是一种钒、硅、铁等元素组成的合金，硅钒比例一般在10%~40%之间。
硅钒合金具有很高的抗氧化性能和耐腐蚀性能，广泛应用于不锈钢、合金钢、铸铁等领域。
铝钒合金是一种钒、铝、铁等元素组成的合金，铝钒比例一般在10%~30%之间。
铝钒合金具有很高的硬度和强度，广泛应用于航空、航天、电子等领域。
钒铁合金是一种钒和铁组成的合金，钒铁比例一般在30%~80%之间。
钒铁合金具有很高的磁性和导电性能，广泛应用于电子、电力等领域。
钒钛铁合金是一种钒、钛、铁等元素组成的合金，钒钛比例一般在10%~40%之间。
钒钛铁合金具有很高的耐腐蚀性能和机械性能，广泛应用于化工、冶金等领域。
三、钒合金的制备方法钒合金的制备方法主要有炼钢法、还原法、氧化法、电解法等几种。
其中，炼钢法是最常用的一种方法，主要是通过向钢水中添加钒铁合金或钒钛铁合金等来制备钒合金。
还原法是一种将钒矿物还原为钒合金的方法，主要有碳还原法、铝还原法、钙还原法等几种。
氧化法是一种将钢中的钒氧化为钒酸盐，然后还原为钒合金的方法。
电解法是一种通过电解将钒离子还原为钒合金的方法。
四、钒合金的物理性质钒合金的物理性质主要包括密度、热膨胀系数、热导率、电导率等方面。
钒元素的广泛应用钢铁工业的助推器
钒元素的广泛应用钢铁工业的助推器钒元素的广泛应用 - 钢铁工业的助推器钒（Vanadium）是一种重要的过渡金属元素，广泛应用于钢铁工业中。
它的优异性能使其成为钢材合金化的重要添加剂，能够显著改善钢铁的性能。
本文将探讨钒元素在钢铁工业中的应用，并介绍其助推钢铁工业发展的作用。
一、钒元素对钢铁的强化效果钒元素被广泛应用于钢铁工业中，主要因为它能够显著改善钢铁的强度、硬度和耐磨性。
添加适量的钒元素可以在钢材中形成强有力的碳化物，这些碳化物能够显著增强钢铁的晶格强度，提高钢材的抗拉强度和硬度。
此外，钒元素还能够提高钢铁的耐磨性，减少磨损和划伤，延长材料的使用寿命。
二、钒元素对钢铁的耐腐蚀效果钒元素对钢铁的耐腐蚀效果也是其广泛应用的一大原因。
添加适量的钒元素能够增强钢材的耐蚀性能，减少钢铁在恶劣环境条件下的氧化和腐蚀速度。
这使得钒合金钢在海洋工程、化工设备等领域得到广泛应用，能够有效地延长设备的使用寿命，降低维修和更换成本。
三、钒元素在高温合金中的应用钒元素还被广泛应用于高温合金领域。
高温合金是指在高温环境下具有优异性能的合金材料，广泛应用于航空、航天、能源等领域。
钒元素能够提高高温合金的力学性能和耐热性能，增加合金的熔点和高温强度。
这对于高温工作条件下的零部件和设备来说至关重要，能够保证其正常运行和安全性。
四、钒元素在钢铁冶炼过程中的应用除了作为钢铁合金的添加剂外，钒元素还在钢铁冶炼过程中发挥着重要的作用。
钒在钢铁冶炼中可以作为脱硫剂，帮助去除钢铁中的硫和磷等有害元素，提高钢材的纯净度和质量。
同时，钒元素还能够促进钢铁液的浸透性，改善冶炼工艺，提高产量和效率。
总结：钒元素作为一种重要的过渡金属元素，在钢铁工业中具有广泛的应用。
它能够显著改善钢铁的强度、硬度和耐磨性，提高钢材的性能和品质。
同时，钒元素还能够增强钢铁的耐腐蚀性能，在恶劣环境下延长使用寿命。
此外，钒元素在高温合金领域和钢铁冶炼过程中的应用也十分重要。
钒氮合金成分
钒氮合金成分一、引言钒氮合金是一种重要的钢铁冶金原料，具有优异的物理化学性能，广泛应用于钢铁生产中。
其成分对于生产工艺和产品质量有着至关重要的影响。
本文将对钒氮合金成分进行全面详细的介绍。
二、主要成分1. 钒钒是钒氮合金中最主要的元素，其含量通常在50%以上。
钒可以提高钢铁的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性等物理化学性能，同时还能够改善钢铁的加工性能和焊接性能。
2. 氮氮是另一个重要的元素，其含量通常在10%左右。
氮可以提高钢铁的强度、塑性和韧性等力学性能，同时还能够改善其耐腐蚀性。
3. 硅硅是一种常见元素，在钒氮合金中含量通常在5%左右。
硅可以提高合金的抗氧化能力和耐磨性。
4. 硫硫是一种有害元素，在钒氮合金中应控制其含量在0.05%以下。
过高的硫含量会影响钢铁的加工性能和焊接性能。
5. 磷磷是一种有害元素，在钒氮合金中应控制其含量在0.03%以下。
过高的磷含量会影响钢铁的强度和韧性。
6. 碳碳是一种重要元素，在钒氮合金中通常含量较低，仅为1%左右。
碳可以提高钢铁的硬度和耐磨性。
7. 锰锰是一种常见元素，在钒氮合金中含量通常在2%左右。
锰可以提高钢铁的硬度、强度和韧性等力学性能。
8. 铬铬是一种重要元素，在钒氮合金中含量通常在5%以下。
铬可以提高钢铁的耐腐蚀性和抗氧化能力。
三、其他成分除了上述主要成分外，还有一些其他成分也对钒氮合金的物理化学性能有着影响，包括镍、铜、锆等元素。
这些元素通常以微量存在于合金中，其具体含量根据生产工艺和产品要求而定。
四、总结综上所述，钒氮合金的成分对于钢铁生产工艺和产品质量有着至关重要的影响。
钒、氮、硅、锰、铬等元素是其主要成分，而硫、磷等元素则是有害元素，应予以控制。
在生产过程中，还需要根据具体要求添加微量的其他元素，以满足不同的产品需求。
钒和钛在合金钢中的作用
钒和钛在合金钢中的作用钒和钛是常用的合金元素，在合金钢中起着重要的作用。
它们可以改善钢的力学性能、耐腐蚀性能和热处理性能，提高钢材的使用寿命和应用范围。
下面将详细介绍钒和钛在合金钢中的作用。
一、钒在合金钢中的作用1. 提高强度和硬度：添加适量的钒可以显著提高合金钢的强度和硬度，使其具有更好的耐磨性和抗压性能。
这是因为钒可以与碳形成非常稳定的碳化物，增加了合金钢晶界处的强化相数量，从而提高了材料的强度。
2. 改善韧性：适量添加钒可以改善合金钢的韧性，降低其脆性。
这是因为在晶界处形成了一些稳定相，使晶界更加均匀，减少了晶界上裂纹扩展的可能性。
3. 提高耐磨性：由于碳化物具有很高的硬度，在合金钢中添加适量的钒可以增加碳化物含量，并使其分布均匀。
这样可以显著提高合金钢的耐磨性，延长使用寿命。
4. 提高耐腐蚀性：钒在合金钢中可以与一些有害元素形成稳定的化合物，防止其对钢材的腐蚀。
钒还可以提高合金钢的抗氧化性能，减少氧化层的生成速度，从而提高材料的耐腐蚀性。
5. 改善热处理性能：添加适量的钒可以改善合金钢的热处理性能。
它可以减少晶界处的过共析相生成，使晶界更加均匀，降低了热处理时产生裂纹和变形的风险。
二、钛在合金钢中的作用1. 提高强度和硬度：添加适量的钛可以显著提高合金钢的强度和硬度。
这是因为钛可以与碳形成稳定的碳化物，并且具有很高的强度和硬度。
钛还可以促进晶粒细化，从而提高材料的强度。
2. 提高韧性：适量添加钛可以改善合金钢的韧性，降低其脆性。
这是因为钛可以与氮形成稳定的氮化物，细化晶粒并增加晶界处的强化相数量，从而提高了材料的韧性。
3. 提高耐磨性：钛在合金钢中可以与碳形成稳定的碳化物，并使其分布均匀。
这样可以显著提高合金钢的耐磨性，延长使用寿命。
4. 提高耐腐蚀性：钛可以与一些有害元素形成稳定的化合物，防止其对钢材的腐蚀。
钛还可以提高合金钢的抗氧化性能，减少氧化层的生成速度，从而提高材料的耐腐蚀性。
钒氮合金配方
钒氮合金配方1. 引言钒氮合金是一种重要的合金材料，具有优异的性能和广泛的应用。
本文将详细介绍钒氮合金的配方及其相关知识，包括合金成分、生产工艺、性能特点和应用领域等方面。
2. 合金成分钒氮合金的主要成分是钒和氮。
其中，钒是一种重要的合金元素，具有良好的强化效果和耐热性能。
氮是一种非金属元素，能够提高合金的硬度和耐腐蚀性。
根据不同的应用要求，钒氮合金的成分可以有所调整，一般在合金中的含量为钒60%-80%，氮20%-40%。
除了钒和氮，钒氮合金中还可以添加其他元素，如铁、铬、铜等。
这些元素能够进一步改善合金的性能，提高其机械性能、耐腐蚀性和热稳定性。
3. 生产工艺钒氮合金的生产通常采用炉渣法和电弧炉法两种工艺。
3.1 炉渣法炉渣法是一种常用的钒氮合金生产工艺。
具体步骤如下：1.原料准备：将钒铁、氮化铁等原料按照一定比例混合，并加入适量的炉渣。
2.熔炼：将原料放入电炉中进行熔炼。
在炉渣的作用下，钒和氮逐渐溶解，并与其他元素发生反应，形成钒氮合金。
3.精炼：将熔炼得到的合金进行精炼处理，去除杂质和气体。
4.出炉：将精炼后的合金倒入模具中冷却固化，得到成品。
3.2 电弧炉法电弧炉法是另一种常用的钒氮合金生产工艺。
具体步骤如下：1.原料准备：将钒铁、氮化铁等原料按照一定比例混合，并放入电弧炉中。
2.加热：通过电弧炉的高温作用，将原料加热至熔化状态。
3.熔炼：在高温下，原料中的钒和氮逐渐溶解，并与其他元素发生反应，形成钒氮合金。
4.精炼：将熔炼得到的合金进行精炼处理，去除杂质和气体。
5.出炉：将精炼后的合金倒入模具中冷却固化，得到成品。
4. 性能特点钒氮合金具有以下几个主要的性能特点：•高强度：钒氮合金的强度较高，适用于制造高强度和耐磨损的零件。
•良好的耐腐蚀性：钒氮合金具有较好的耐腐蚀性，可用于制造化工设备和耐腐蚀零件。
•良好的耐高温性：钒氮合金的熔点较高，具有良好的耐高温性能。
•良好的加工性能：钒氮合金具有良好的可塑性和可加工性，易于加工成各种形状的零件。
钒合金的用途
钒合金的用途
钒合金是一种重要的金属材料，具有广泛的用途。
它由钒和其他金属元素合成，具有高强度、耐高温、耐腐蚀等特点。
以下将从不同方面介绍钒合金的用途。
1. 钒合金在钢铁工业中的应用
钒合金可以用作钢铁冶金中的强化剂和脱硫剂。
它可以提高钢铁的硬度、强度和耐磨性，并改善钢铁的冷加工性能。
此外，钒合金还可以减少钢铁中的杂质含量，提高钢铁的质量和纯度。
2. 钒合金在航空航天工业中的应用
由于钒合金具有高强度和耐高温的特性，因此被广泛应用于航空航天工业。
它可以用于制造飞机发动机的叶片、涡轮盘等关键零部件，提高发动机的工作效率和可靠性。
此外，钒合金还可以用于制造航天器的外壳和结构件，提供更好的抗压和耐热性能。
3. 钒合金在能源工业中的应用
钒合金可以用作电池材料，特别是钒氧化物可以作为锂离子电池的正极材料。
它具有高容量、长循环寿命和良好的安全性能，被广泛应用于电动车、手机等电子设备中。
此外，钒合金还可以用于制造太阳能电池板的基底材料，提高太阳能电池的转化效率。
4. 钒合金在化工工业中的应用
由于钒合金具有耐腐蚀性和催化性能，因此在化工工业中有广泛的
应用。
它可以用作催化剂，促进化学反应的进行，并提高反应速率和选择性。
此外，钒合金还可以用于制造化工设备的耐腐蚀部件，提高设备的使用寿命和可靠性。
钒合金是一种重要的金属材料，具有广泛的用途。
它在钢铁工业、航空航天工业、能源工业和化工工业中都有着重要的应用。
随着科学技术的不断发展，钒合金的应用领域还将不断扩大，为人类的发展进步做出更大的贡献。
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第２７卷第４期２００５年８月 四川冶金
Ｓｉｃｈｕａｎ ＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＶｏｌ． ２７Ａｕｇｕｓｔ Ｎｏ．４
，２００５
钒氮合金的应用及展望 孙（１．昆明理工大学云南昆明凌云‘柯晓涛“蒋业华‘
６５００９３；２．攀枝花钢铁研究院四川攀枝花６１７０００）
［摘要ｌ介绍机氮微合金化的机理及其在高强度钢筋、非调质钢、高强度厚壁Ｈ型钢和ＣＳＰ产品等产品开发中的应用。从高强度钢筋市场得出，机氮合金有着广阔的市场前景。 ［关键词］机氮合金微合金化应用
ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＰＲＯＳＰＥＣＴＳ ＯＦ ＶＮ ＡＬＬＯＹＳｕｎ Ｌｉｎｇｙｕｎｌ Ｋｅ Ｘｉａｏｔａｏ ＪｉａｎｇＹｅｈｕａＩ（１． Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｙｕｎｎａｎ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ２． Ｐａｎｚｈｉｈｕａ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｓｉｃｈｕａｎ， Ｐａｎｚｈｉｈｕａ６５００９３；
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ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂａｒ， ｎｏｎ－ｑｕｅｎｃｈｅｄｔｅｍｐｅｒｅｄ ｓｔｅｅｌｓ，Ｖ－Ｎ ｍｉｃｒｏａｌｌｏ ｙｉｎ ｇ
ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｈ－ｓｈａｐｅ ｓｔｅｅｌ， ＣＳＰ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ． ＴｈｅＶＮ ａｌｌｏｙ ｉｓ ｂｒｏａｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｂａｚａａｒ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂａｒ．［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ ＶＮ ａｌｌｏｙ， ｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｉｎｇ， ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
钒氮合金作为一种新型的合金添加剂，在含钒微合金化钢中正在得到广泛的应用。国内最典型的成功应用实例是以ＨＲＢ４００ＭＰａ ＩＩＩ级钢筋为代表的长条产品，钒氮合金代替钒铁进行钒合金化，可以显著提高钢筋强度，而不影响塑性和焊接性，与此同时，在保证钢筋一定强度的情况下可以减少合金的加人量，降低合金化成本，因此目前国内许多钢铁企业已采用钒氮合金生产高强钢筋。近年来，钒氮合金化技术还在非调质钢、高强度厚壁Ｈ型钢、ＣＳＰ产品以及工具钢中得到应用研究。采用钒氮微合金化技术开发的相关产品，质量优良、稳定，合金化成本低，经济效益十分显著，促进了钢铁产品升级换代。１钒氮合金的应用基础研究 钒氮微合金化技术通过充分利用廉价的氮元素，优化钒的析出，从而更好地发挥细晶强化和沉淀强化的作用，显著提高钢的强度。采用钒氮微合金化技术，在低钒含量下获得了高强度，可明显节约钒用量，降低钢的成本。目前，国外钒氮合金化技术在高强度钢筋、结构钢板带及型钢、无缝钢管、非调质钢、高碳钢线棒材以及高速工具钢等产品中获得了广泛应用。钒氮微合金化技术在我国高强度焊接钢筋、型钢、非调质钢、热轧板、ＣＳＰ高强带钢、高强度Ｈ型钢及高速工具钢等产品中已经或正在得到应用，采用钒氮微合金化技术开发的上述产品，质量优良，合金化成本降低，经济效益十分显著，从而促进了钢铁产品升级换代。 １．１钒氮合金在钢中的作用机理 国内外大量研究结果表明，钒氮微合金化技术主要是通过钢中增氮后对钒的析出动力学的影响，优化了钒的析出状态，增加了钒的析出强化效应，以及由此带来的细晶强化效应等作用，从而改善钢的性能。 （１）析出强化：钒钢中增氮后，原来处于固溶状态的钒转变成析出状态的钒，使Ｖ（ＣＮ）析出相的数量成倍增加，从而充分发挥了钒的沉淀强化作用。低氮钒钢中，近６０％的钒固溶于基体，只有３５％的钒以Ｖ（ＣＮ）形式析出；而高氮钒钢中则完全相反，７０％的钒以Ｖ（ＣＮ）形式析出，只有２０％的钒固溶第４期Ｓｉｃｈｕａｎ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ １３・
于基体。说明钒钢在缺氮的情况下，因氮含量的不同，钒没有充分发挥析出强化作用，主要以固溶强化形式起作用；高氮钒钢中，钒由于优先与氮结合，大部分以Ｖ（ＣＮ）的形式析出，钒主要以沉淀强化形式起作用，强化机制发生了变化。一般来讲，钒的固溶强化作用不如沉淀强化作用大，因此通过增氮来改变钒的分布状态，充分利用钒的析出强化作用提高钢的强度，是含钒钢提高强度的一条重要途径。 （２）在含钒钢中，氮与钒结合不仅可以提高钒的强化效应，而且可以减少其负面影响，充分利用氮作为合金元素来进一步提高钢的强度。 （３）钒氮微合金化通过优化钒的析出和细化铁素体晶粒，充分发挥了晶粒细化强化和沉淀强化两种强化方式的作用，大大改善了钢的强韧性配合，对高强度低合金钢强度的贡献超过了７０％，充分体现了微合金化在技术经济方面的优势。 １．２钒氮合金的加人方法 大量的试验和生产实践表明，钒氮合金在炼钢过程中可采用与钒铁合金相同的加人方法，不需要采取特殊措施。对于转炉冶炼工艺，如不经真空处理，通常在出钢１／３时直接加人钢包内，出完钢后进行吹氢搅拌，以保证钒氮合金充分熔化和成分均匀；如需真空处理，则在真空处理过程中加人钢包内。通常钒、氮的收得率可以分别保持在９０％以上和６０％以上。 １．３钒氮合金的增氮效果 钒氮合金的应用为钒、氮同时合金化提供了一个新途径。与采用钒铁合金化方法相比，钒氮合金化可以在加钒的同时增氮，解决了过去增氮不易的问题。 大量的试验和生产实践表明，采用钒氮合金，每增加０．０１ ％ Ｖ，可增氮１０ ｐｐｍ左右。采用攀钢生产的钒氮合金，钒的收得率在９０％以上，氮的收得率在７０％左右。 转炉冶炼条件下，钢中氮含量水平在４０一６０ＰＰＭ范围。钒氮合金化与高钒铁合金化相比，在合金加人量相同的情况下，钢中氮含量通常可达８０ＰＰＭ以上，钒氮合金的增氮效果十分显著［‘〕。
２钒氮合金在钢中的应用 ２．１高强度焊接钢筋 国内外生产４００ＭＰａ级以上钢筋的方法主要有两种：一种是微合金化，另一种是轧后余热处理。由于微合金化方法不需要较大地改变炼钢或热轧操作，而轧后余热处理方法投资大，自动化程度要求高，因此，普遍采用微合金化方法生产，其中钒微合金化的应用最广泛。表１给出了我国采用Ｖ－Ｎ微合金化技术开发ＦＵ Ｂ４００钢筋的应用实例。与含Ｖ钢筋相比，Ｖ－Ｎ钢筋在相同强度水平下钒的添加量减少５０％左右，达到了０．０３－－０．０４％低钒含量水平，见图１ ａ Ｖ－Ｎ钢筋不仅成本低，而且性能稳定，强度波动小，冷弯、焊接性能优良。大批量的工业试制结果表明，Ｖ－Ｎ钢筋屈服强度波动范围在４２５一４９０ ＭＰａ之间，达到了一级抗震指标的要求。
表１钒和钒氮微合金化４００ＭＰａ级级钢筋的成分和性能化学成分〔／％）力学性能Ｒ，Ｌ（Ｒ．（
Ｖ钢Ｖ－Ｎ钢０．１８－－０
１８一０４５－０．６０
４５－０．６０１．２５－１．４５
１．２５一１．４５０．０７－－０．０９
０．０３一０．０４００４一０．００５
００７一０．００９４３０－－５４０
４２５－４９５５８５一６８０
５７５一６６０
Ａ（％）１８一３１２２一３２
ＲｅＬ／Ｒ ，（％ ）０．７０－－０．８００．７１－－０．７７ｎ０，
妇
，‘２，石
０．１００．０８０．０８％Ｖ
０．０６
０．０４０．０２
０
０．０４％Ｖ
表２德国屈服强度５００ＭＦａ以上钢筋的典型化学成分 （％）笠（撇）Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｖ Ｎ岁
＼训
如不
转炉＞ ５００
０．１６一０．３０一０．０８一
０．４０１．２０一
１．４０＜０．０１８
Ｖ－Ｆｅ＞ ６００＜０．０１８ 图１ Ｖ－Ｎ微合金化钢筋中的Ｖ的节约
西方发达国家开发的５００ ＭＦａ级以上高强度焊接钢筋，也均采用了Ｖ－Ｎ微合金化技术。无论是电炉还是转炉工艺生产的高强度焊接钢筋，均是采用Ｖ－Ｎ微合金化的技术路线（表２）。对电炉生产的
０．１６一０． ０．２２ ０３５一．４５１．２０一
１．６００．１２一
０．１５
电炉＞ ５００
０．１６一０．０．２０２５一．３５０．９０－－
１．２０＞ ６０００．１６－・ ０．３５一１．００一０．０６一 ０．０８
０．０８一
＜０． ０１８
＜０．０１８一一－一二二二一－二孟二一一二二二一一二二二一一・１４・四川冶金第２７卷５００ ＭＰａ级焊接钢筋，添加０． ０６－０．０８ ％Ｖ＋ （１２０在中碳钢中添加少量的微合金化元素钒，依靠－－１６０） Ｘ １０－６［Ｎ」即可满足要求；而对转炉钢，由于细小的碳氮化钒的析出，强化铁素体一珠光体组织残余氮含量比电炉钢低，需要添加更高的钒含量。从而达到传统的调质钢所要求的强度水平。这是非 钒氮微合金化技术为生产低成本高强度焊接钢调质钢合金设计的一个基本原则。表３列出了世界筋开辟了一条经济有效的途径。氮的加人大大减少部分国家非调质钢的钢种和化学成分。可以看出各了钢筋中钒的用量，节约量达到５０ ％，显著降低了国开发的非调质钢均采用了钒微合金化技术。根据微合金化的成本。强度级别的不同，非调质钢中钒的添加量一般在 ２．２非调质钢０．０６－－０．２０％范围。
表３各国非调质钢钢种及化学成分（％》级别Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｓ Ｖ Ｔｉ Ｎ 德国 英国 瑞典（Ｖｏｌｖｏ） 中国
ＭｎＶＳ系列ＶＡＮＡＲＤ Ｖ－２９０３ Ｖ－２９０４ ＶＦ系列Ｆ３５ＭｎＶＮ０．２５一０．４００．３０－－０．５００．３０－０．３５０．３６－－０．４００．３０－－０．５００．３２－－０．３９０．５０－－０．８００．１５－０．３５０．５０－－０．７００．５０－０．７００．３０－－０．６００．２０一０．４０１．３一１．６１．０一１．５１．４一１．６１．２一１．５１．０一１．５１．０一１．５
０．０２－－０．０３５ （０．１０ ０．０３－－０．０５ ０．０４－－０．０６０．０３５一０．０７５ ＜０． ０３５０．００．！）．０．０．０ｓ一０．１５０５一０．２００７一０．１２０７－０．１００６－０．１３０６－－０．１３０．０１５一０．０３０ ０．０１５一０．０２００．０１５一０．０３０ ０．０１５－０．０２０
妻０．００９ 为了有效地发挥钒的沉淀强化作用，非调质钢中增氮是必要的，研究结果表明，非调质钢中增氮至（１５０－－２００） Ｘ １０－６对提高钢的性能十分有益。氮在非调质钢中主要起３方面的作用： （１）促进钒的析出，提高沉淀强化效果； （２）细化晶粒； （３）提高ＴｉＮ的稳定性。 氮在非调质钢中的细化晶粒作用包括两个方面：一是由于相变过程中Ｖ（Ｃ，Ｎ）的析出，阻碍了铁素体晶粒长大；另一重要方面是高氮钒钢中由于ＶＮ或Ｖ（Ｃ， Ｎ）在奥氏体内析出，促进了晶内铁素体（ＩＧＦ）的形成。晶内铁素体技术是近年来在开发细晶粒高强度高韧性非调质钢方面最突出的新进展。 由于ＴｉＮ对控制奥氏体晶粒长大的有效作用，ＴｉＮ技术在高韧性非调质钢中广泛应用。为了充分发挥ＴｉＮ的细化晶粒作用，要控制钢中钦、氮含量接近理想化学配比（３．４２：１），并加快钢液凝固速度，使钢中析出的ＴｉＮ颗粒体积分数达到最高、尺寸最小。非调质钢中采用ＴｉＮ技术通常只需进行微钦处理，铁添加量为０．０１０－－０．０１５％。实验结果已证明，氮对提高ＴｉＮ钉扎奥氏体晶界的效果起关键作用。当钢中氮含量水平超过Ｔｉ／Ｎ理想配比时，ＴｉＮ钉扎晶界的作用更有效。钢中增氮降低了ＴｉＮ颗粒在高温奥氏体中的溶解，阻碍了颗粒长大，从而提高了ＴｉＮ颗粒的稳定性。 综上所述，氮在钢中改变了钒的分布，促进（Ｃ，Ｎ）析出，使析出相的颗粒尺寸明显减小，从而充分发挥了钒的沉淀强化作用，大幅度提高钢的强度通过析出Ｖ（Ｃ，Ｎ）钉扎奥氏体一铁素体晶界、促进晶内铁素体的形成，提高了奥氏体一铁素体相变比率，细化了铁素体晶粒，改善非调质钢的强韧性能。非调质钢中增氮还提高ＴｉＮ颗粒的稳定性，使Ｔｉ阻止奥氏体晶粒长大的作用更有效。 ２． ３ ＣＳＰ高强度带钢 为了充分发挥ＣＳＰ的技术优势，必须开发采用ＣＳＰ工艺生产高附加值的ＨＳＬＡ钢产品。近年来，通过大量的研究开发，这方面工作已经取得了重大的进展。现在，采用ＣＳＰ工艺已经能够成熟地生产出屈服强度３５０一５５０ ＭＰａ级的ＨＳＬＡ钢产品，并且获得了实际应用。 ＣＳＰ技术与传统热轧带钢的工艺上存在很大差异，依据传统工艺建立起来的ＨＳＬＡ钢的合金设计原理在ＣＳＰ产品中无法直接应用。首先，ＣＳＰ工艺因其近终形和快速凝固的特点，包晶区成分的钢（碳含量０．０７ ％－０．１５％范围）还无法采用此工艺生产，而这一成分范围恰恰是传统ＨＳＬＡ钢的典型成分。为了适应工艺条件的要求，ＣＳＰ高强度钢均采用了低碳含量设计（低于０． ０７ ％ Ｃ）。应该说钢中碳含量的降低对改善焊接性、成型性和韧性都十分有利。符合ＨＳＬＡ钢的发展方向。其次，传统的高强度热轧带钢主要采用了Ｎｂ微合金化技术，通过对含Ｎｂ钢的控轧，依靠晶粒细化和沉淀强化来提高钢的强度。但对ＣＳＰ工艺，含Ｎｂ钢因铸坯裂纹