Per què s'afegeix vanadi a l'acer
El vanadi és un fort formador de carbur i nitrur. Quan s'afegeix ferrovanadi a la calor, el vanadi es combina amb carboni i nitrogen durant la solidificació i el treball en calent per formar precipitats fins de V(C,N). Aquestes partícules fixen els límits del gra i, a continuació, proporcionen un enfortiment de la precipitació durant el refredament, de manera que l'acer guanya resistència i resistència sense un gran augment del contingut d'aliatge.
Aquesta combinació d'una petita addició i un gran canvi de propietat és la raó per la qual s'utilitza ferrovanadi en una gamma tan àmplia de productes, des de barres de reforç fins a eines i components aeroespacials. El vanadi també resisteix el suavització a temperatures elevades, de manera que és valuós allà on una peça hagi de mantenir la seva duresa mentre està calenta.
Alta{0}}Resistència Baixa-Acer estructural i aliatge
El major volum d'ús de ferrovanadi és en acers d'alta resistència de baixa aliatge (HSLA) i en productes estructurals i de reforç. L'addició de vanadi és petita, normalment només unes quantes centèsimes de per cent a l'acer acabat, però augmenta la resistència a la fluència i la resistència a la fatiga prou per permetre seccions més primes, estructures més lleugeres i un pes inferior per a la mateixa càrrega.
La resistència a la fluència augmenta mitjançant l'enfortiment de la precipitació, de manera que una química més fina i soldable pot arribar a la mateixa classe de resistència.
El refinament del gra millora la tenacitat, que és important per a aplicacions de pont, torre i pressió.
La barra de reforç i les seccions estructurals guanyen capacitat de càrrega sense un augment proporcional del carboni, cosa que ajuda a la soldabilitat.
Acers resistents a eines, matrius i{0}}desgast
En els acers per a eines i matrius, els carburs de vanadi fan la feina pesada. Són extremadament durs i resistents a l'engreixament, de manera que una eina de rodament de vanadi manté el seu tall i duresa després de cicles de tremp repetits.
Els acers per a eines de treball en fred poden contenir diversos percentatges de vanadi per resistir el desgast abrasiu en el tallat, la conformació i el punxonat.
Els acers de matriu de treball en calent depenen del vanadi per mantenir la duresa calenta en matrius de forja i eines de fosa a pressió.
Els acers d'alta velocitat utilitzen vanadi juntament amb tungstè i molibdè, de manera que el tall sobreviu a l'augment de temperatura a la interfície de tall.
La relació general és senzilla: dins del rang útil, més vanadi significa una millor resistència al desgast i duresa calenta, però també un cost d'aliatge més elevat i un acer que és més difícil de mecanitzar i moldre, de manera que el grau es tria contra el mecanisme de desgast real.
Spring Steel, aplicacions d'automoció i aeroespacial
Les molles han d'emmagatzemar energia i retornar-la milers de vegades sense esquerdar-se, de manera que la resistència a la fatiga i l'elasticitat són les propietats que regeixen. Una petita addició de vanadi perfecciona la microestructura i augmenta la resistència a la fatiga, és per això que les molles de fulla, els ressorts helicoïdals i els components de la suspensió es fabriquen habitualment amb acer microaliat de vanadi.
En els sectors de l'automoció i aeroespacial el benefici és el pes. Els components que es poden fer d'acer de major resistència amb una alta relació resistència/pes permeten als enginyers reduir la mida i la massa de la secció. El vanadi també ajuda les peces a mantenir la resistència a la temperatura de servei, que s'adapta a les aplicacions del motor, la transmissió i la càrrega. En els aliatges de titani també s'utilitza una addició controlada de vanadi, perquè el vanadi estabilitza la fase beta i millora la treballabilitat i la resistència de l'aliatge.
Construcció, infraestructures i usos no-metal·lúrgics
La infraestructura consumeix ferrovanadi principalment a través de l'acer en ponts, edificis, canonades, grues i sistemes ferroviaris, on la durabilitat i la capacitat de càrrega es regeixen per la resistència i la tenacitat de l'acer. Com que els acers microaliats de vanadi es poden soldar sense un preescalfament pesat, també escurcen el temps de fabricació in situ.
Fora de la metal·lúrgia, el vanadi encara té un paper. L'òxid de vanadi produït a partir del mateix corrent de matèria primera s'utilitza com a catalitzador en processos químics, especialment en l'oxidació de diòxid de sofre a triòxid de sofre per a la fabricació d'àcid sulfúric, on el catalitzador ha de resistir l'enverinament i mantenir l'activitat durant cicles de regeneració repetits. Aquests volums no-metal·lúrgics són petits en comparació amb la fabricació d'acer, però exigeixen la mateixa atenció a una composició consistent.
Preguntes freqüents
P: Quin és el principal ús industrial del ferrovanadi?
El seu ús principal és l'acer d'aliatge. S'afegeix vanadi als acers HSLA, estructurals, de molla i d'eines per augmentar la resistència, la duresa, la resistència al desgast i la resistència a la fatiga mitjançant precipitats de carbur i nitrur fins.
P: Quant de vanadi es necessita a l'acer HSLA?
Només una petita quantitat. Els graus HSLA típics es basen en un contingut de vanadi mesurat en centèsimes de per cent a l'acer acabat, que és suficient per refinar els grans i proporcionar un reforç de la precipitació.
P: Per què és important el ferrovanadi en els acers per a eines?
El vanadi forma carburs molt durs que resisteixen l'engruiximent durant el tremp. Com a resultat, l'eina manté la seva duresa i tall a la temperatura aconseguida en servei, la qual cosa allarga la vida útil de l'eina.
P: Quin és el paper del vanadi a les molles?
Perfecciona l'estructura del gra i augmenta la resistència a la fatiga, de manera que una molla pot suportar una tensió més alta per a la mateixa secció i sobreviure a un nombre més gran de cicles de càrrega abans de trencar-se.
P: S'utilitza vanadi fora de la fabricació d'acer?
Sí. El vanadi s'utilitza en aliatges de titani, on estabilitza la fase beta i millora la resistència i la treballabilitat, i l'òxid de vanadi s'utilitza com a catalitzador en processos químics com la producció d'àcid sulfúric.
P: Quin grau de ferrovanadi s'adapta al treball d'enginyeria general?
FeV75 cobreix la majoria de les aplicacions generals d'enginyeria, mentre que FeV80 s'escull per a treballs d'alt rendiment on els elements residuals s'han de controlar estretament. Els graus més baixos com el FeV50 s'utilitzen quan una addició de vanadi més petita és suficient.