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강철 산업에서의 바나듐의 응용
Oct 07,2022
바나듐을 강철에 첨가하면 재료의 강도, 인성, 유연성뿐만 아니라 경도와 내마모성이 향상되므로 바나듐은 다양한 산업 분야에서 사용되며, 그중 금속 분야가 전체 소비량의 3분의 1을 차지합니다. 현재 바나듐은 고탄소 저합금강, 고강도 리브 강, 베어링 강, 스프링 강, 금형 강, 마르텐사이트 내열강, 고속도강 등 다양한 강철의 중요한 합금 원소로 사용되고 있습니다.
바나듐 강철 응용 분야
바나듐 바나듐은 고속 공구강 합금의 필수적인 부분입니다. 바나듐은 텅스텐 함유 고속 공구강에서 결정 성장을 방지하고 적색 경도, 절삭성, 내마모성 및 수명을 향상시킵니다. 열간 가공 공구강, 냉간 가공 공구강, 플라스틱 금형강을 포함한 거의 모든 유형의 합금 금형강에는 1~3%의 바나듐이 포함되어 있습니다. 그러나 요구 사항이 까다로운 응용 분야의 경우 최대 5%까지 필요할 수 있습니다. 바나듐은 냉간 금형강과 열간 금형강을 경화하는 데 사용됩니다.
외과용 기구 및 공구뿐만 아니라 다양한 절삭 공구(드릴, 밀링 커터, 탭, 공구 비트, 톱날, 기어 커터, 플레이너 및 라우터 비트)는 HSS의 고경도(최대 60HRC) 강철 제품의 많은 응용 분야 중 하나입니다.
바나듐 강철을 찾을 수 있는 곳은 축, 크랭크축, 자전거 프레임, 기어 및 기타 기계 부품 등입니다. 바나듐 합금 강철 범주는 두 가지 하위 범주로 나눌 수 있습니다. 바나듐이 풍부한 고탄소강 합금과 고속 공구강입니다. 고속 공구강은 60HRC 이상의 경도로 경화될 수 있습니다. 예를 들어, 수술에 사용되는 기구와 공구는 일반적으로 고속강으로 만들어집니다.
이러한 합금강에 풍부한 바나듐 탄화물은 내마모성을 크게 향상시킵니다. 합금강의 바나듐 농도는 최대 18%에 이를 수 있습니다. 바나듐 합금강은 때때로 공구와 칼을 만드는 데 사용됩니다. 또한 바나듐은 특수 공구강에 사용되어 강하고 내마모성이 뛰어난 바나듐 탄화물을 생성합니다.
바나듐 원소는 공구강의 내구성을 높이는 데 널리 사용됩니다. 결과적으로 바나듐 합금이 포함된 여러 강철 공구 시트가 시판되고 있습니다. 이러한 강철에서 마모될 가능성이 적게 만드는 바나듐이 풍부한 탄화물은 잔류 용융물이 응고될 때 형성되거나 별도로 형성됩니다.
열처리된 강에서 바나듐의 결정을 정제하고 템퍼 저항을 향상시키는 능력은 상당한 장점입니다. 템퍼링을 통해 높은 강도와 경도를 얻을 수 있으며, 정제된 결정은 재료를 열의 영향에 더 강하게 만들어 이러한 과정에 기여합니다. 이러한 강철의 바나듐 농도는 0.03%~0.30%입니다.
바나듐의 석출 강화 특성은 압연 및 단조 구조, OCTG 및 발전 및 송전 강철에 사용됩니다. 이러한 강철의 평균 바나듐 농도는 0.03%~0.10%이지만 더 높을 수도 있습니다.
자동차용 강철의 경우, 바나듐은 부품의 최종 구조에 따라 다양한 방식으로 사용됩니다.
바나듐과 고강도 저합금강
오랫동안 고강도 저합금(HSLA) 구조용 강철은 바나듐을 합금 원소로 사용해 왔습니다. 바나듐은 사용된 최초의 미세 합금 원소였습니다(알루미늄 제외).
바나듐은 단독으로 또는 알루미늄, 티타늄, 니오븀과 같은 다른 미세 합금 원소와 함께 질화물과 탄화물을 석출하여 구조용 강철의 강도를 높입니다.
HSLA 강철의 결정 구조를 정제하면 저온 인성이 향상되는 추가적인 이점이 있습니다. 알루미늄을 첨가했을 때와 같이 바나듐 석출물과 다른 미세 합금 원소 석출물은 강철에 대한 서로의 효과를 강화할 수 있습니다.
이러한 두 가지 미세 합금의 석출물은 바나듐 니오븀 강판과 같이 다른 맥락에서 재료의 구조와 특성을 수정하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 니오븀 탄화물은 작은 결정 크기를 얻을 수 있게 하고, 바나듐 카보나이트라이드는 석출 강화에 도움이 됩니다.
바나듐 함유 HSLA 강철의 석출 강화 및 결정 크기는 인성과 강도 모두에 영향을 미칩니다. 결정 크기는 바나듐과 질소 함량과 선형적으로 관련이 있으며, 광범위한 최종 압연 온도에서 매우 안정적입니다. 석출 강화 덕분에 질소와 바나듐 수준을 높이면 인장 강도와 항복 강도가 향상됩니다. 일반적으로 탄소 함량이 높은 강철에 대해 정확하며, 인성은 온도와 냉각 속도를 변경하여 변경할 수 있습니다.
HSLA 강철의 강도는 페라이트 성분의 결정 크기를 줄임으로써 향상될 수 있습니다. 또한, 바나듐 대 질소 비율을 4:1 이상으로 유지하면 질소 농도가 높은 바나듐 함유 강철에서도 질소로 인한 변형 시효가 나타나지 않습니다.
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