wrapper

توصیه های روزانه

Felezat: نیوبیوم فلز داکتیل و خاکستری روشن است که وقتی به مدت طولانی در دمای اتاق در تماس با هوا قرار گیرد، به رنگ متمایل به آبی در می آید. برای نگهداری این فلز حتی در دماهای متوسط باید از محیط محافظ استفاده شود. اکسیداسیون این فلز در هوا از دمای 200 درجه سانتیگراد آغاز می شود.

 نیوبیوم مصارف متعددی دارد. در فولادهای زنگ نزن و بسیاری از آلیاژهای غیرآهنی استفاده می شود. مقدار قابل ملاحظه ای از نیوبیوم به صورت فرونیوبیوم و یا نیوبیوم - نیکل در سوپرآلیاژهای پایه آهن، نیکل و کبالت در قطعات موتور جت و تجهیزات احتراق استفاده می شود. همچنین نیوبیوم در دماهای زیر صفر در ابررساناها بکار می رود.

نیوبیوم به معنای دخترتانتالوس از Niobe گرفته شده است که در سال 1801 توسط چارلز هچت (Charles Hatchett) کشف شد. هچت، نیوبیوم را از سنگ معدن کلومبیتی بدست آورد که در سال 1750 توسط جان وین تروپ (John Winthrop) برای وی ارسال شده بود. بین دو عنصر نیوبیوم و تانتالیوم اختلافهای گمراه کننده ای وجود دارد و از طرفی این اختلافها تا 1846 کشف نشده بود، در این سال بود که هنریخـــــت روز(Heinricht Rose) و جین چـارلز گالی سارد مارگـینت(Jean Charles Galisard de Marigance) دوباره این عنصر را کشف کردند ولی ایشان از کارهای هچت اطلاعی نداشتند. از این رو نام متفاوت نیوبیوم بر روی آن گذاشتند. در سال 1846 بود که کریستن بلومسترند (Cristian Blomstarnd) توانست با احیاء کلرید نیوبیوم بوسیله حرارت دادن در اتمسفر هیدروژن به نیوبیوم خالص دست یابد.

نیوبیوم یا همان کلمبیوم در سالهای اخیر به عنوان عنصر پایدار کننده کاربید در فولادهای زنگ نزن و عنصر استحکام زا در آلیاژهای پایه کبالت و نیکل در دماهای بالا محسوب می شود. وزن اتمی آن 93 با نقطه ذوب 2468 درجه سانتیگراد است. ساختار کریستالی bcc است و در فولاد فریت زای قوی است. تمایل ترکیب نیوبیوم با کربن زیاد بوده ولی نسبت به اکسیژن و نیتروژن تمایل متوسطی دارد. با افزودن نیوبیوم در فولاد، کاربید نیوبیوم سریعاً تشکیل می شود. با رسوب کاربید نیوبیوم و ذرات کربونیتریدی در زمینه فریتی، استحکام افزایش خواهد یافت.

در فولادهای آستنیتی، برای بهبود مقاومت خوردگی بین دانه ای و افزایش خواص مکانیکی در دماهای بالا استفاده می شود. در فولادهای مارتنزیتی، نیوبیوم سختی را کم کرده و مقاومت به تمپر را افزایش می دهد.

مقدار نیوبیوم مورد نیاز در فولادهای کربنی و کم آلیاژی کم بوده و در حدود 0.05% نیوبیوم، افزایش قابل توجهی در استحکام فولاد را در پی دارد. علاوه بر آن، اگر میزان آن بهمراه سایر عناصر کنترل شود، اندازه دانه فریت اصلاح شده و چقرمگی در دماهای پایین اصلاح خواهد شد. اغلب این عناصر همراه نیتروژن و وانادیم به فولاد اضافه می شود. این عنصر تشکیل رسوبات کمپلکس کربونیترید وانادیم و نیوبیوم می دهند. در برخی فولادهای HSLA نیوبیوم تا 0.15% وجوددارد. اگر درصد نیوبیوم از 0.1% فراتر رود، مشکل ترک سرد و افت چقرمگی منطقه تحت تاثیر جوش در جوشکاری را خواهیم داشت.

رفتار انحلال و رسوب ترکیبات نیوبیوم با وانادیم متفاوت است. در سرد کردن آهسته آستنیت از دمای بالا، همزمان با انحلال نیوبیوم، کاربید نیوبیوم در دماهی بالای 1200 درجه سانتیگراد رسوب می کند. به دلیل رسوب این کاربید در دماهای بالا، امکان درشت شدن ذرات وجود دارد که تاثیر منفی بر استحکام دارد.

همانطوریکه در بالا ذکر شد فولادهای نیوبیوم دار بخاطر تشکیل ترکیب بین فلزی قابل حل Fe3Nb2 دارای استحکام بالایی می باشند. این فولادها دانه ریز بوده و در نتیجه خواص انرژی ضربه در دماهای پایین بهتری دارند. مزیت دیگر استفاده از نیوبیوم در ترکیب فولادها، عدم حضور آخالهای اکسیدی نامطلوب در ریزساختار می باشد. فولادهای دانه ریز نیوبیوم دار، در مواردی استفاده می شوند که کربوریزه می شوند. این فولادها به دماهای بالا احتیاج دارند تا دانه هایشان رشد کنند بنابراین در منطقه دمایی سخت گردانی، ریزبودن دانه ها حفظ خواهد شد.

با افزودن نیوبیوم به ترکیب فولادهای کربنی متوسط نیمه کشته، استحکام تسلیم 9 ton/in2 و استحکام کششی 7 ton/in2 افزایش می یابند و این فولادها در تولید ورقها کاربرد وسیعی پیدا کرده اند. این نوع ورق ها کار گرم شده و در خطوط نفت و سازه های سبک استفاده می شوند.

با رسوب ترکیب بین فلزی Fe3Nb2 از دمای انحلال و به دنبال آن پیر سازی در دمای 500-650 درجه سانتیگراد، نیوبیوم استحکام خزشی فولادهای بسیار کم کربن را می افزاید. میزان افزودن نیوبیوم برای بهبود استحکام خزشی متغیر بوده ولی مرسوم است که حداقل 25 برابر درصد کربن اضافه شود. با کاهش نسبت نیوبیوم به کربن ، استحکام خزشی شدیداً افت می کند و برای دستیابی به استحکام خزشی خوب باید درصد کربن در حد پایین نگه داشته شده باشد. اما اگر در دمای اتاق، استحکام مقدم بر استحکام خزشی باشد، نسبت نیوبیوم به کربن می تواند برابر8:1 باشد.

در سیستم آلیاژی آهن - کربن - نیوبیوم، با افزایش درصد Nb درصد فاز آستنیت در ریزساختار شدیداً کاهش می یابد. بنابراین در این نوع فولادها، برای آستینه کردن بایستی درصد کربن فولاد کمتر باشد.

افزودن نیوبیوم سختی پذیری فولاد را می کاهد چرا که با تشکیل کاربید نیوبیوم، غلظت کربن کاهش می یابد. از طرفی اگر نیوبیوم در محلول جامد باشد، از انجام استحاله جلوگیری می کند. بنابراین دمای آستنیته کردن و زمان نگهداری بر سختی پذیری فولاد تأثیر دارد. کاربید نیوبیوم سختی پذیری را می کاهد و از این رو بیشتر به ترکیب فولادهای به سختی پذیری نسبتاً بالا که بایستی جوشکاری شوند اضافه می شود تا از ترک برداری زیر جوش جلوگیری کند.

در دمای بالای 400 درجه سانتیگراد، نیوبیومی که در فولادهای نیتریدی وجود دارد، با نیتروژن واکنش می دهد. کاربید نیوبیوم و نیوبیومی که بیش از حد انحلال است در تشکیل نیترید شرکت نمی کند و فقط نیوبیوم موجود در محلول جامد در تشکیل نیترید شرکت می کند. در فولادهای کربنی ساده، نیوبیوم سختی سطحی را می افزاید. فولادهای با 6-4% کروم در هوا سخت می شوند و به زمان آنیل زیادی نیاز دارند و در هنگام جوشکاری ترک بر می دارند. این مشکل در این نوع فولادها را می توان با کاهش درصد کربن تا حد زیادی حل کرد. البته این مشکل را با اضافه کردن تیتانیوم، آلومینیوم و نیوبیوم نیز می توان حل کرد. که در این میان Nb ترجیح داده می شود چرا که آخالهای مضر در ترکیب را تشکیل نمی شوند. میزان نیوبیومی که به ترکیب فولاد اضافه می شود 10-7 برابر درصد کربن است. فولادهای نیوبیوم دار کار گرم شده با سرد کردن از دمای 1000 درجه سانتیگراد هم چنان نرم می مانند. ولی به علت انحلال جزیی کاربیدهای نیوبیوم ممکن است بمقدار جزیی سخت گردانی شوند. برای آنیل مجدد کافی است تا دمای 800 درجه سانتیگراد حرارت داده و سپس در هوا سرد شوند.

برای کاهش تمایل به هوا سختی فولادهای با 16-18% Cr درصدی از نیوبیوم به ترکیب آنها اضافه می شود. این کار عملیات حرارتی را آسان کرده و داکتیلیتی و جوشکاری را بهبود می بخشد. برای این منظور 1% Nb اضافه می شود (10 برابر درصد کربن)، که از لحاظ هزینه، گران شدن فولاد را در پی دارد و از این رو در مصارف خاص استفاده می شود.

بعد از حرارت دادن فولاد 18/8 از منطقه دمایی 400-900 درجه سانتیگراد خوردگی بین دانه ای رخ می دهد. این کاهش موضعی در مقاومت خوردگی ناشی از این واقعیت است که اکثر این فولادها دارای درصد کربن بالایی بوده که سبب می شود با سرد کردن در هوا کاربید رسوب کند. عموماً اعتقاد بر این است که علت خوردگی بین دانه ای تخلیه محلول جامد از کروم در مجاورت مرز دانه است. ولی تحقیقات اخیر نشان داده است که کاربیدهای کروم غیرتعادلی با مقاومت خوردگی کمتر تشکیل می شود و نیازی به تخلیه کروم نیست. افزودن عناصر کاربیدزای قوی مثل Nb وTi موجب رسوب و تشکیل کاربیدهای مرجح شده و از خوردگی بین دانه ای جلوگیری می کند، پایدارسازی معمولاً تحت تاثیر نیوبیوم و یا تیتانیوم می باشد. اگر مقاومت در برابر اسید نیتریک قوی نیاز باشد، نیوبیوم بهتر است. اگر فولاد تمیز لازم باشد، پایدارسازی با تیتانیوم چندان خوب نیست زیرا آخالهای اکسید تیتانیوم در فولادهای عملیات حرارتی شونده وجود داشته و از طرفی تیتانیوم در حین جوشکاری اکسید می شود.

اثر نیوبیوم بر استحکام خزشی بیشتر از تیتانیوم بوده و در تولید فولادهای آستنیتی دمای بالا کاربرد وسیعی یافته است.نسبت Nb/C باید 10:1 باشد تا از پایداری کامل اطمینان پیدا کرد. اما اگر شرایط چندان بحرانی نباشد، می توان از نسبتهای پایین نیز استفاده کرد.

در فولادهای زنگ نزن، نیوبیوم 8 تا 10 برابر درصد کربن بوده و تاثیر قابل توجهی بر استحکام کششی، داکتیلیتی و یا چقرمگی ندارد. در شمش های بزرگ جدایش کاربیدهای نیوبیوم دور از احتمال نیست و کاهش داکتیلیتی در مرکز قطعات فورج را در پی دارد. حتی اگر از نسبت زیاد Nb/C استفاده شود، نیز داکتیلیتی کاهش می یابد.

معمولاً در فولادهای زنگ نزن 18/8 که با نیوبیوم پایدار شده است، برای کاهش نرخ کارسختی، درصد بالاتری از 8% نیکل وجود دارد. این قاعده برای آسانی کار گرم بدلیل گسترش فریت حاصل از افزودن نیوبیوم لازم بنظر می رسد.

مقادیر کم تانتالیوم اثری بر خواص مکانیکی فولادهای زنگ نزن 18/8 پایدار شده با نیوبیوم ندارد. درصدی از تانتالیوم می تواند جایگزین مقدار کمی از نیوبیوم شود بدون آنکه بر استحکام و داکتیلیتی اثر منفی داشته باشد. این از جهاتی بهتر نیز است چرا که اکثر محصولات نیوبیوم دارای تانتالیوم می باشند و بایستی بخاطر داشت که تانتالیوم فقط یک دوم تاثیر نیوبیوم را دارد. اگر نسبت نیوبیوم به تانتالیوم در فروآلیاژ از 8:1 کمتر باشد، باید نسبت مجموع تانتالیوم و نیوبیوم به کربن 10:1 باشد. به آلیاژ مغناطیس دایم نوع Alni نیوبیوم اضافه می شود و مغناطیس های دایم AlcomaxIII و AlcomaxIV به ترتیب 0.7 و 2.4% نیوبیوم دارند. هر دو این آلیاژها از Alcomax که نیوبیوم ندارد، خواص مغناطیسی بهتری دارند.

نیوبیوم معمولاً به چدنها اضافه نمی شود ولی میزان کمی بخاطر قراضه های حاوی نیوبیوم در ترکیب آنها وجود دارد.

 

کانال

 

آخرین ویرایش در دوشنبه, 22 آبان 1396

درباره ما

گروه تامین صنعت، فعالیت حرفه‌ای خود را در زمینه فولاد در سال ۱۳۸۷ آغاز نمود و در ادامه به منظور ارائه خدمات علمی و مهندسی در زمینه مواد مصرفی صنعت ریخته‌گری، سایت حاضر را تحت عنوان Ferro تاسیس نمود.

ما برآنیم که با شناخت نیازهای مشتری و جلب اعتماد او، از طریق صداقت و رو راستی و پایبند بودن به اصول اخلاقی و حرفه‌ای، همواره اساس مشتری مداری را بجا آوریم.

کاتالوگ

download-catalog

price-list

خبرنامه پیامکی