Niob ma takie skutki w stali

Niob jest pierwiastkiem piątego okresu grupy VB w układzie okresowym, symbol pierwiastka „Nb”, liczba atomowa 41, względna masa atomowa 92,91, gęstość 8,57 g/cm3, temperatura topnienia 2468 stopni. Struktura elektronowa niobu określa, że ​​najbardziej stabilny stan wartościowości niobu wynosi 5 wartościowości. W niektórych związkach niobu niob wykazuje również stany równoważne 3, 4 i 2.

Niob jest stabilny w temperaturze pokojowej i większość gazów nie może go erodować poniżej 100 stopnia C. Główną wadą niobu metalicznego jest to, że jego stabilność zanika wraz ze wzrostem temperatury, a obecność zanieczyszczeń całkowicie się zmienia właściwości metalu. W temperaturach powyżej 200 stopni niob łatwo utlenia się na powietrzu. Powyżej 350 stopni na powierzchni utworzy się warstwa tlenku, która z czasem będzie stopniowo gęstnieć. Powyżej 400 stopni tempo utleniania niobu ulega przyspieszeniu i zaczyna on absorbować tlen. Szybkość utleniania niobu w temperaturze 900 stopni wynosi 0,05 mm na rok.

Niob zaczyna reagować z wodorem w temperaturze powyżej 250 stopni, a wodór początkowo wchodzi w szczelinę siatki metalicznej niobu do stanu stałego roztworu, co zmniejsza plastyczność niobu i staje się kruchy, a ostatecznie przekracza granicę roztworu stałego, tworząc twardy i kruchy wodorek.

Niob nie reaguje z azotem poniżej 350 stopni. W temperaturze 600 stopni C zaczyna absorbować azot i tworzyć stały roztwór.

Powyżej 300 stopni C niob szybko reaguje z parą wodną, ​​uwalniając wodór, a wzór reakcji jest następujący

Nb+H2O=Nb2O5+H2

W wysokich temperaturach niob może reagować z większością innych gazów, takich jak CO, CO2, SO2, NH3 itp.

Niob jest chemicznie obojętny w większości roztworów wodnych w temperaturze pokojowej. Tworzy głównie cienką i gęstą warstwę tlenku pasywacyjnego na powierzchni niobu metalicznego, która ma dobrą odporność na korozję. Gdy temperatura przekroczy 150 stopni C, porowata warstwa tlenku powstająca w wyniku reakcji będzie okresowo odpadać, co spowoduje przyspieszoną korozję.

Oprócz kwasu fluorowodorowego niob nie ulega korozji przez inne kwasy nieorganiczne w temperaturze poniżej 100 stopni C lub szybkość erozji jest bardzo powolna.

Stabilność niobu w roztworze alkalicznym jest słaba, ponieważ niob tworzy uwodnione sole w roztworze alkalicznym, co powoduje rozpuszczenie niobu.

Niob ma dobrą wytrzymałość w wysokich temperaturach, doskonałą plastyczność w niskich temperaturach i właściwości przetwórcze. Niob jest stosowany głównie w przemyśle stalowym, przemyśle nuklearnym, stopach, związkach i innych dziedzinach. Prawie 90% niobu wykorzystuje się w stali mikrostopowej, stali nierdzewnej i stali żaroodpornej. Niob jest jednym z ważnych pierwiastków stopowych w stali, dodanie niewielkiej ilości niobu do stali może znacznie poprawić wytrzymałość stali, poprawić właściwości mechaniczne i właściwości spawalnicze oraz poprawić odporność na korozję. Niob dodawany jest w postaci niobu żelaznego, głównie jako rozdrabniacz ziarna i utwardzacz dyspersyjny do stali. Dodanie niewielkiej ilości niobu do żeliwa może sprzyjać grafityzacji, zmniejszać pęknięcia odlewów, poprawiać odporność odlewów na zużycie oraz znacząco poprawiać wytrzymałość i udarność żeliwa.

Niob jest od dawna stosowany jako pierwiastek stopowy w stali. Wyniki pokazują, że niob ma doskonałe działanie z dwóch powodów: po pierwsze, niob może nadać ziarnu metalu drobną i jednolitą strukturę; Po drugie, niob może tworzyć drobne i stabilne cząstki fazy twardej, które są równomiernie rozmieszczone w osnowie stopu i pełnią rolę wzmocnienia dyspersji i odporności na odkształcenia. Jak dotąd niektóre z najważniejszych zastosowań niobu w żeliwie obejmują głównie dwa aspekty: jeden to przemysł motoryzacyjny, taki jak głowice cylindrów, pierścienie tłokowe i hamulce; Drugi to przemysł metalurgiczny, taki jak rolki i inne materiały odporne na zużycie w wysokich temperaturach.

Stal niobową ogólnie dzieli się na trzy kategorie: ① stal niskostopowa o wysokiej wytrzymałości (HSLA), zwykle zawierająca 0.02%-0.{{10 }}5% niobu. Ta produkcja stali niobowej jest największa i stanowi około 80% ilości niobu stosowanego w przemyśle stalowym ② stal niskostopowa, zazwyczaj zawierająca niob w ilości 0,02%-1.0%. ③ Stal wysokostopowa, zazwyczaj zawierająca 0,4%-3,0% niobu. Największym zastosowaniem stali niobowej jest przesył rurociągów gazu ziemnego i ropy.

Niob żelazowy jest największym produktem pośrednim niobu. Jako stop główny jest szeroko stosowany w produkcji stali stopowych i nadstopów. Metoda redukcji termitu stosowana jest głównie w produkcji przemysłowej. Redukcja termitu jest procesem reakcji samonagrzewania, nie wymaga ogrzewania zewnętrznego, krótkiego procesu produkcyjnego, prostego sprzętu, łatwości obsługi. Reakcję redukcji termitu prowadzi się w temperaturze, w której topi się zarówno metaliczny aluminium, jak i żużel reakcyjny. Aby zwiększyć wydajność niobu, należy zastosować nadmiar środka redukującego. Aby obniżyć temperaturę topnienia żużla, należy dodać 30% wagowych wapna do tlenku niobu, aby wytworzyć glinian wapnia. Powszechnie uważa się, że ciepło wytworzone w reakcji termitu wystarczy, aby reakcja osiągnęła 2200-2400 stopnia, dzięki czemu niob w koncentracie niobu może osiągnąć całkowitą redukcję.