Властивості та використання фероніобію

Ніобій є металом з високою температурою плавлення, сталевий сірий, атомна маса 92,9064, зовнішня електронна структура 4d5s, температура плавлення 2467 градусів C, температура кипіння 4740 градусів C, щільність (20 градусів C) становить 8,6 г/см3. На рис. 1 зображено рівноважну фазову діаграму подвійної фероніобієвої системи. Є дві точки евтектики та рашманівська фаза типу MgZn2- εNbFe2. Дві евтектичні точки розташовані в Nb11,6%, 1360 градусів і Nb приблизно 55%, 1560 градусів. Температура плавлення промислово виготовленого фероніобію (FeNb60) коливається від 1520 до 1600 градусів, з щільністю близько 8,0 г/см3.

Ферроніобій в основному використовується для виплавки високотемпературних (жаростійких) сплавів, нержавіючої сталі та високоміцної низьколегованої сталі. Ніобій у нержавіючій та жаростійкій сталі, а також вуглець у сталі для отримання стабільного карбіду ніобію. Рівномірно розподілений у межах зерна сталі, запобігаючи росту зерна сталі при високих температурах, організація сталі, щоб грати роль у рафінуванні, може покращити міцність, ударну в'язкість та властивості повзучості сталі. Хімічна спорідненість між ніобієм і вуглецем набагато більша, ніж між хромом і вуглецем, тому, коли ніобій присутній у нержавіючій сталі, він може запобігти випаданню карбіду хрому на межі зерен сталі, таким чином покращуючи корозійну стійкість сталі. Ніобій і азот у сталі для отримання стабільного нітриду ніобію, що покращує корозійну стійкість сталевої поверхні. Ніобій і кисень у сталі створюють стабільний оксид ніобію, так що поверхня сталі утворює плівку оксиду ніобію, яка може запобігти дифузії кисню до внутрішнього антиоксидантного ефекту. Вуглецева сталь додає Nb0.015% ~ 0,05%, може відігравати важливу роль у вдосконаленні організації, так що сталь має хорошу здатність до формування та ефективність зварювання. Ніобій на рекристалізації сталевого аустеніту має сильний профілактичний ефект, так що сталь при більш високих температурах, ефективний контроль прокатки та контроль прокатки ефект зміцнення є дуже значним. Тому кількість ніобію як мікролегуючого елемента у вуглецевій сталі значно зросла. Сполучені Штати в мікролегуванні з ніобієм, у 1959 році лише 1,9% від загального споживання ніобію, тоді як у 1988 році зросла до 68%.
Ніобій у високотемпературних сплавах відіграє роль зміцнення твердого розчину та зміцнення карбідних опадів, покращує межу текучості та стабільність поверхні високотемпературних сплавів. Вага ніобію є одним із найлегших тугоплавких металів і є одним із факторів для великої кількості використовуваних високотемпературних сплавів. Ніобій-нікелеві сплави використовуються як добавки до жаростійких сплавів на основі нікелю, головним чином для отримання сплаву 718. Додавання ніобію до сплавів з постійними магнітами покращує коерцитивні властивості сплаву.
Додавання ніобію до чавуну сприяє утворенню сфероїдних і перлітних організацій. Він діє як вагітна і вишукана кастингова організація. Ніобій покращує міцність, в'язкість, твердість і термін служби виливків при високих температурах. Електроди використовують фероніобій як компонент припою для покращення якості зварного шва.