> Техника, страница 27 > Ванадиевая сталь

Ванадиевая сталь

Ванадиевая сталь, специальная сталь, содержащая ванадий в количестве 0,10— 0,25%, максимум—0,40%. Введением V достигается общее улучшение качеств металла. Собственно В. с. (то есть не содержащая других, кроме V, специальных элементов) применяется в технике сравнительно мало, но введение 0,10—0,40% V в специальные стали, содержащие один или несколько специальных элементов (хромованадиевая, хромоникель-ванадиевая, быстрорежущая и друг.), вполне установилось и получает все большее распространение. В быстрорежущих сталях различных марок V вводится в количествах от 0,10 до 2,25%. Применение В. с. 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% Μη, не менее 0,16% У, 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 й=0,505" и 1=2", должно давать: временное сопротивление 49—60 килограмм/мм², предел текучести 28—35 килограмм/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. V, оставшийся в отвердевшем сплаве как составная часть, значительно улучшает механич. качества металла (сравнительно с не содержащим V): при испытании на разрыв, при заданном сопротивлении разрыву, предел текучести и сжатия выше; при испытании на хрупкость ударом и повторными нагрузками (на усталость) В. с. дает значительно лучшие результаты (при заданном сопротивлении разрыву); она хорошо куется, сваривается и закаливается (меньше случаев трещин). Инструментальная сталь с V в закаленном состоянии лучше выдерживает толчки и имеет большую работоспособность в более тяжелых условиях работы. При введении V в количестве 0,2% образуется твердый раствору в железе—ванадиевый феррит, который сравнительно с ферритом углеродистой стали имеет мелкозернистую структуру; перлит В. с. теряет пластинчатый характер и делается точечным (сорбитообразным). При повышении содержания V образуется карбид состава V₄C₃. Критические точки В. с. сравнительно с углеродистой немного повышены (10°); процессы распадения и образования твердого раствора протекают более инертно. Вследствие большой цены феррованадия введение V 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 В. с. 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 V от 35 до 40%. Присадка делается в печь после введения других добавочных частей, а также в жолоб или ковш; в тигельном же процессе—в шихту. Введенный У действует как раскислитель, и большая часть его окисляется, «угарает» и уходит в шлак. Ковка В. с. производится в тех же условиях, как углеродистой, с тем же содержанием С; однако, в виду большей ценности стали, предосторожности против порчи в нагреве (достаточ. постепенность) и под молотом должен быть соблюдаемы более тщательно.

В. с. (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 V, применяются обязательно в термообработанном виде (закалка с отпуском), только в таком случае металл получает высокие качества, необходимые для наилучшего использования его. Термообработка, то есть закалка и отпуск, делаются так же, как и углеродистой стали; как на особенность надо указать на достаточно медленный нагрев в виду инертности процессов образования твердого раствора. Закаливающей средой может быть вода, нефть или льняное масло.

Применение V 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.

Лит.: Piitz Р., «Metallurgies Halle a/S., 1906, Jg.3, р.635; P о r t e v i η M. A., «Revue de Mdtallur-gie», P., 1909, t. 6, p. 1354; «The Foundry», Cleveland, 1910, v. 37, i, p. 137; «The Iron Trade Review», Cleveland, 1914, p. 713. д. Кутырин.