發(fā)布時(shí)間：2021-08-04 12:55

　　釩氮合金在鋼中具有細(xì)晶/沉淀強(qiáng)化作用,可提升鋼材綜合性能,并降低生產(chǎn)成本。采用低品位含釩頁巖提取的V₂O₅經(jīng)碳熱還原和氮化一步法制備氮化釩,既能提高釩資源的利用率,也為鋼鐵行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)低廉的釩氮合金,對(duì)提升我國釩微合金化鋼的市場競爭力具有重要的意義。因此,開發(fā)高效低成本氮化釩制備技術(shù)是鋼鐵行業(yè)面臨的重要研究課題之一。分析研究了采用豎式感應(yīng)爐兩步法生產(chǎn)釩氮合金工藝,分析結(jié)果表明:生產(chǎn)的釩氮合金成分為V%=74⁷6%、N%=12¹3%、C%=4⁵%,質(zhì)量較差,且生產(chǎn)成本較高。初步小試驗(yàn)結(jié)果表明,在實(shí)際反應(yīng)溫度約1400℃、原料粒度-100目、質(zhì)量配比V₂O₅:C=100:30,一次性連續(xù)反應(yīng)時(shí)間大于8小時(shí),可得到V%≥77%、N%≥16%、C%=³%的釩氮合金產(chǎn)品。這證明采用碳熱還原氮化一步法制備釩氮合金存在可行性。研究了V₂O₅碳熱還原一步法制備釩氮合金熱力學(xué)行為。釩氧化... 

【文章來源】：鋼鐵研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

VC和VN固溶數(shù)據(jù)

得強(qiáng)度、韌性和成型性能優(yōu)異的鋼材[34-35]。當(dāng)前，世界上微合金化鋼的產(chǎn)量大約占鋼材總產(chǎn)量的10%~15%，發(fā)達(dá)國家微合金化鋼比例達(dá)到30%左右，然而我國微合金化鋼的發(fā)展和生產(chǎn)狀況要低于世界平均水平，因此，微合金化鋼是我國鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)的重要組成部分[13,35]。（1）釩氮合金在鋼中的溶解度釩與碳、氮的結(jié)合能力相當(dāng)強(qiáng)，釩主要以碳化物、氮化物的形式存在，并首先從液相中析出。為使相變前奧氏體晶粒保持細(xì)小尺寸，要求碳氮化物粒子在奧氏體中部分不溶或在熱軋過程中有析出；為獲得細(xì)小析出物以實(shí)現(xiàn)彌散強(qiáng)化效果，要求在奧氏體/鐵素體相變過程中或相變后能夠發(fā)生碳氮化物粒子析出[36]。一些學(xué)者測得了奧氏體中釩的碳化物、氮化物和碳氮化物的溶解度（見圖 1-3），由于氮化物和碳化物晶體結(jié)構(gòu)相似，它們能夠連續(xù)或無限互溶[36]。圖 1-4 給出了不同微合金化元素碳化物和氮化物的溶解度積[36-38]，這些數(shù)據(jù)來自于熱力學(xué)評(píng)估結(jié)果。

[12]。釩對(duì)鋼的組織性能的影響如圖1-5所示。圖 1-5 釩對(duì)鋼的組織性能的影響結(jié)構(gòu)鋼中的釩能在較低溫度下溶入奧氏體，從而當(dāng)鋼冷卻至鐵素體區(qū)域時(shí)，能全部參與沉淀強(qiáng)化[36]。鋼中添加0.l0％V時(shí)，能使鋼強(qiáng)度增加250MPa～300MPa。鐵素體-珠光體型結(jié)構(gòu)鋼屈服強(qiáng)度(σs)主要組成部分如下：①基體的晶格力(σ0)；②晶粒細(xì)化強(qiáng)化(σc)；③沉淀強(qiáng)化(σPR)；④固溶強(qiáng)化(σss)[36]。含釩鋼與含釩-氮鋼的固溶強(qiáng)化基本相同，兩類鋼在沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化貢獻(xiàn)的強(qiáng)度上存在較大差異，這也是含釩-氮鋼屈服強(qiáng)度比含釩鋼高的主要原因，結(jié)果見表 1-4。其中含釩-氮鋼細(xì)晶強(qiáng)化作用比含釩鋼高出約 23MPa，沉淀強(qiáng)化作用高出約 89MPa。因此，鋼中增氮可以促進(jìn)釩在鋼中的沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化作用

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]釩氮合金生產(chǎn)工藝對(duì)比分析[J]. 朱軍,張馳,劉新運(yùn),程國鵬,鄭建偉.  鐵合金. 2017(09)
[2]釩氮微合金化HRB400E減量試驗(yàn)[J]. 劉飛.  南方金屬. 2017(04)
[3]VC的氮化反應(yīng)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[J]. 劉婷,張立,鄧登飛,周磊,張華棟,肖喬平,羅國凱.  硬質(zhì)合金. 2017(02)
[4]釩氮微合金化在HRB400E鋼筋生產(chǎn)中的應(yīng)用及研究[J]. 柳洪義,徐峰,李哲,軒宗宇,張濤.  河北冶金. 2017(02)
[5]氮化釩形成機(jī)制中熱動(dòng)力學(xué)及活化能研究[J]. 田鍵,周昱,黃紅旗,彭能.  兵器材料科學(xué)與工程. 2016(05)
[6]氮對(duì)高強(qiáng)度耐候鋼釩析出行為的影響[J]. 劉慶春,雍岐龍,鄭之旺.  鋼鐵釩鈦. 2016(02)
[7]碳熱還原氮化法制備氮化釩[J]. 儲(chǔ)志強(qiáng),郭學(xué)益,田慶華,張立.  粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2015(06)
[8]V2O5直接合金化的工藝研究[J]. 王翠娜,田曉霞,賀瑞飛,張景宜,石成剛,張大江.  四川冶金. 2015(06)
[9]目前國內(nèi)氮化釩生產(chǎn)情況淺析[J]. 翁慶強(qiáng).  四川冶金. 2015(02)
[10]氮化釩制備技術(shù)現(xiàn)狀[J]. 衛(wèi)琛浩,朱軍,唐洋洋,李波,張建芳.  兵器材料科學(xué)與工程. 2015(01)

碩士論文
[1]高強(qiáng)度鋼筋開發(fā)及抗銹蝕性研究[D]. 楊森.西安建筑科技大學(xué) 2015
[2]V2O5還原氮化一步法制備氮化釩的研究[D]. 董江.武漢科技大學(xué) 2014
[3]五氧化二釩提取和氮化的工藝研究[D]. 王雄.中南大學(xué) 2009
[4]釩氮微合金化對(duì)高強(qiáng)度耐候鋼組織與性能的影響[D]. 王霏.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2009
[5]三氧化二釩碳熱還原氮化制備碳氮化釩的基礎(chǔ)研究[D]. 高鋒.東北大學(xué) 2006
[6]還原五氧化二釩制備釩的低價(jià)氧化物[D]. 原晨光.浙江大學(xué) 2005



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