Ванадиевая сталь

в

ВАНАДИЕВАЯ СТАЛЬ, специальная сталь, содержащая ванадий в количестве 0,10—0,25%, максимум - 0,40%. Введением ванадия достигается общее улучшение качества металла. Собственно, ванадиевая сталь (т. е. не содержащая других, кроме ванадия, специальных элементов) применяется в технике сравнительно мало, но введение 0,10—0,40% ванадия в специальные стали, содержащие один или несколько специальных элементов (хромованадиевая, хромоникель-ванадиевая, быстрорежущая и другие), вполне установилось и получает все большее распространение. В быстрорежущих сталях различных марок ванадий вводится в количествах от 0,10 до 2,25%. Применение ванадиевой стали весьма распространено в Америке для ответственных паровозных поковок и отливок; состав: 0,25—0,45% С, 0,15—0,20% V. Паровозные рамы, литые, отливаются из стали, выплавленной в мартеновской печи на кислом или основном поду. Они должны иметь по спецификации: 0,20—0,30% С, 0,20—0,30% Si, 0,50—0,70% Мn, не менее 0,16% V, не больше 0,05% S, не больше 0,05% Р. Рамы обязательно отжигаются при 950°; охлаждение с печью до 650° и выдача на воздух не ниже чем при 550°.

Испытание образца от отожженной отливки, вырезанного из прилива d = 0,505" и l= 2", должно давать: временное сопротивление 49—60 кг/мм2, предел текучести 28—35 кг/мм2, удлинение 25%, сжатие 45%. Опытные рельсы Cambria Steel С° имеют в своем составе: 0,54—0,57% С, 0,15—0,17% V; испытание этих рельсов параллельно с нормальными углеродистыми (0,72—0,80% С) показало значительно лучшее качество их при испытании на разрыв, излом ударом и на истирание.

В Америке и Европе в инструментальную углеродистую сталь высшего качества вводится 0,10—0,25—0,50% V. Ванадий, введенный в расплавленный металл, оказывает весьма сильное раскисляющее действие, очищает от азота, а потому дает более плотный металл. Ванадий, оставшийся в отвердевшем сплаве как составная часть, значительно улучшает механические качества металла (сравнительно с не содержащим ванадий): при испытании на разрыв, при заданном сопротивлении разрыву, предел текучести и сжатия выше; при испытании на хрупкость ударом и повторными нагрузками (на усталость) ванадиевая сталь дает значительно лучшие результаты (при заданном сопротивлении разрыву); она хорошо куется, сваривается и закаливается (меньше случаев трещин). Инструментальная сталь с ванадием в закаленном состоянии лучше выдерживает толчки и имеет большую работоспособность в более тяжелых условиях работы. При введении ванадия в количестве 0,2% образуется твердый раствор ванадия в железе - ванадиевый феррит, который сравнительно с ферритом углеродистой стали имеет мелкозернистую структуру; перлит ванадиевой стали теряет пластинчатый характер и делается точечным (сорбитообразным). При повышении содержания ванадия образуется карбид состава V4C3. Критические точки ванадиевой стали сравнительно с углеродистой немного повышены (10°); процессы распадения и образования твердого раствора протекают более инертно. Вследствие большой цены феррованадия введение ванадия в сталь значительно повышает ее стоимость, а потому применение ее имеет смысл лишь для более ответственных частей и инструментов (например, для паровозных отливок, инструментальной стали). Как металл высококачественный и высокой цены ванадиевая сталь готовится из чистой шихты, в случае больших количеств (для паровозов) - в мартеновских печах (кислых или основных); инструментальная сталь всех марок, хромованадиевая и другие специальные стали - в электропечах и тиглях. Ванадий вводится в виде феррованадия, содержащего нормально ванадия от 35 до 40%. Присадка делается в печь после введения других добавочных частей, а также в желоб или ковш; в тигельном же процессе - в шихту. Введенный ванадий действует как раскислитель, и большая часть его окисляется, «угарает» и уходит в шлак. Ковка ванадиевой стали производится в тех же условиях, как углеродистой, с тем же содержанием С; однако, в виду большей ценности стали, предосторожности против порчи в нагреве (достаточная постепенность) и под молотом д. б. соблюдаемы более тщательно.

Ванадиевая сталь (без других специальных элементов) применяется в большинстве случаев после отжига (поковка и отливка), а иногда без какой-либо термической обработки (рельсы, поковки). Специальные стали, содержащие ванадий, применяются обязательно в термообработанном виде (закалка с отпуском), только в таком случае металл получает высокое качество, необходимые для наилучшего использования его. Термообработка, т. е. закалка и отпуск, делаются так же, как и углеродистой стали; как на особенность надо указать на достаточно медленный нагрев ввиду инертности процессов образования твердого раствора. Закаливающей средой может быть вода, нефть или льняное масло.

Применение ванадия как специального вводимого в сталь элемента началось с 1896 года. С 1905 г. в Перу начаты большие разработки ванадиевых руд, поэтому выплавка феррованадия и применение ванадиевой стали особенно распространены в Америке.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 3 - 1928 г.