Proprietà e usi del ferro niobio

Il niobio è un metallo ad alto punto di fusione, grigio acciaio, peso atomico 92,9064, struttura elettronica esterna 4d5s, punto di fusione 2467 gradi C, punto di ebollizione 4740 gradi C, densità (20 gradi C) è 8,6 g/cm3. La Figura 1 mostra il diagramma di fase di equilibrio del sistema binario ferro-niobio. Ci sono due punti eutettici e una fase Raschmanniana di tipo MgZn2- εNbFe2. I due punti eutettici si trovano a Nb 11,6%, 1360 gradi e Nb circa 55%, 1560 gradi. La temperatura di fusione del ferroniobio (FeNb60) prodotto industrialmente varia da 1520 a 1600 gradi, con una densità di circa 8,0 g/cm3.

Il ferro niobio viene utilizzato principalmente nella fusione di leghe ad alta temperatura (resistenti al calore), acciaio inossidabile e acciaio bassolegato ad alta resistenza. Niobio nell'acciaio inossidabile e nell'acciaio resistente al calore e carbonio nell'acciaio per produrre carburo di niobio stabile. Distribuito uniformemente nei bordi dei grani dell'acciaio, prevenendo la crescita dei grani dell'acciaio alle alte temperature, l'organizzazione dell'acciaio per svolgere un ruolo nella raffinazione, può migliorare la resistenza, la tenacità e le proprietà di scorrimento dell'acciaio. L'affinità chimica tra niobio e carbonio è molto maggiore di quella tra cromo e carbonio, pertanto, quando il niobio è presente nell'acciaio inossidabile, può impedire la precipitazione del carburo di cromo ai bordi dei grani dell'acciaio, migliorando così la resistenza alla corrosione dell'acciaio. Niobio e azoto nell'acciaio per generare nitruro di niobio stabile, migliorando la resistenza alla corrosione della superficie dell'acciaio. Niobio e ossigeno nell'acciaio per generare ossido di niobio stabile, in modo che la superficie dell'acciaio formi una pellicola di ossido di niobio, che può impedire la diffusione dell'ossigeno per l'effetto antiossidante interno. L'acciaio al carbonio aggiunge Nb0.015% ~ 0,05%, può svolgere un ruolo nel perfezionamento dell'organizzazione, in modo che l'acciaio abbia una buona formabilità e prestazioni di saldatura. Il niobio sulla ricristallizzazione dell'austenite dell'acciaio ha un forte effetto preventivo, per cui l'acciaio a temperature più elevate, il controllo efficace della laminazione e il controllo dell'effetto di tenacizzazione della laminazione sono molto significativi. Quindi la quantità di niobio come elemento di microlega nell'acciaio al carbonio è notevolmente aumentata. Gli Stati Uniti nella microlega con il niobio, nel 1959 rappresentavano solo l'1,9% del consumo totale di niobio, mentre nel 1988 salirono al 68%.
Il niobio nelle leghe ad alta temperatura svolge un ruolo di rafforzamento della soluzione solida e di rafforzamento della precipitazione del carburo, migliora la resistenza allo snervamento e la stabilità superficiale delle leghe ad alta temperatura. Il peso del niobio è uno dei metalli refrattari più leggeri ed è uno dei fattori che determinano il gran numero di leghe ad alta temperatura utilizzate. Le leghe di niobio-nichel vengono utilizzate come additivi per le leghe ad alta temperatura a base di nichel, principalmente per produrre la lega 718. L'aggiunta di niobio alle leghe a magneti permanenti migliora le proprietà di coercività della lega.
L'aggiunta di niobio alla ghisa contribuisce alla formazione di organizzazioni sferoidali e perlitiche. Agisce come un'organizzazione di casting incinta e raffinata. Il niobio migliora la resistenza, la tenacità, la durezza e la durata dei pezzi fusi ad alte temperature. Gli elettrodi utilizzano il ferro-niobio come componente di saldatura per migliorare la qualità della saldatura.