碳化铌在钢铁材料领域中的应用前景
发布时间:2016-04-25 19:32
作者:互联网
来源:
42
碳化
铌具有高
熔点,高
硬度,高弹性模量,高耐磨性,
热力学稳定等性能,硬度比
刚玉还高,化学稳定性保持到1100°C,不溶于冷
热盐酸、
硫酸、硝酸。在对运行环境的温度有很高的要求的宇航部件,如涡轮转子、燃气舵、叶片、发
动机喷管内衬等零部件中已获得重要应用。另一方面,碳化铌的
密度与
钢铁材料接近,有望成为
钢铁材料中最理想的强化相。研究表明,添加碳化铌的硬质
合金可明显细化晶粒,显著提高综合性能,用其制作的切削工具具有良好的热硬度、抗热冲击和抗热氧化等性能;在炼
钢的过程中加入微量的碳化铌,可达到
沉淀强化和细晶强化的效果,从而提高
钢材的综合
机械性能。因此,碳化铌在钢
铁材料领域中显示出十分广阔的应用前景。一、用于强化硬质合
金碳化铌添加到硬质合金中,一方面可作为硬质合金晶粒生长的
抑制剂,细化组织;另一方面能与其他
碳化物一起形成除WC和Co之外的第三弥散相,显著提高硬质合金的热硬度及抗热冲击、抗
热压、抗氧化的
能力。正因为如此,碳化铌作为硬质合金添加剂,其耗铌量仅次于电子行业用铌,全球年
消费量约300吨。碳化铌由于具有提高合金的硬度、
改善合金的断裂
韧性等优点,故可用来制备切削性能优异的硬质合金
刀具材料。二、用于
堆焊焊条坚硬的碳化铌硬质相进入堆焊层组织中,可使焊层具备较好的耐磨骨架,耐磨性大大提高。这种焊条堆焊的耐磨合金,其耐磨性比
淬火45号钢高12~18倍,比Fe-Cr-C-B型耐磨合金高2.4~3.6倍,同时,耐磨堆焊层施焊时无需预热,可在
工件表面堆焊。表面仅产生的细小
裂纹释放堆焊层
应力而不会向母材内扩散。三、用于钢铁的涂层材料在机械装备制造行业中,
模具的使用寿命是加工
成本的主要影响因素,模具本身不仅影响着加工
工艺的优劣,还直接
控制着所加工
产品的质量和精度等。目前模具失效报废多数是因其表面擦伤或
磨损,故提高模具表面耐磨性是最好的延长其使用寿命的方法。具有高硬度,高耐热
强度和高耐磨性的碳化铌作为涂层覆盖于
模具钢表面可显著提高其使用寿命。据报道,以
硼砂盐为主要渗剂,采用表面热扩散法,对Cr12型常用模具钢表面进行980°C/7~8h的处理,获得了硬度为HM2400~HM2800,厚度为10~12μm的碳化铌涂层,取得了良好效果。其它
金属工件通过制备碳化铌涂层,也能大大提高其表面硬度,达到HV2800以上,同时提高工件的
工作温度和组织
致密度,从而延长其使用寿命。例如,通过化学液相沉积处理可在
铸铁活塞环表面实现碳化铌镀层,此镀层与基材结合牢固。经过这样处理后的活塞环既具有良好的口袋形储油构造,又兼具高硬度的优点,可显著降低无润滑介质及柴机油润滑时的滑动
摩擦系数,大大提高其耐磨性,降低
柴油机的摩擦损失,改善
柴油机性能。(钢研)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。