СПЛАВЫ ВАНАДИЯ

Разработка и применение сплавов на основе ванадия начались только с середины 60-х годов нашего века. Они отличаются относительно высо­кой жаропрочностью при температуре 500...600 °С, низкой плотностью, коррозионной стойкостью в жидких щелочных металлах, низким сече­нием захвата быстрых нейтронов, хорошей обрабатываемостью.

Сплавы ванадия подразделяют на конструкционные жаропроч­ные и сплавы со специальными физическими и химическими свойствами. К особым относятся сверхпроводящие сплавы.

Конструкционные жаропрочные сплавы ванадия, в свою очередь, подразделяют на малолегированные технологические сплавы на ос­нове системы ванадий - титан с различными легирующими элемента­ми и высоколегированные и более прочные на основе системы вана­дий - ниобий и ванадий - ниобий - тантал. Ванадий является хоро­шим растворителем многих химических элементов, поскольку ради­ус его атома отличается от радиуса этих элементов незначительно. На температуру плавления и прочностные свойства сплавов ванадия при высоких температурах влияют добавки молибдена, рения, нио­бия, тантала, хрома, алюминия, вольфрама и титана, - они повыша­ют или несколько снижают температуру начала плавления (рис. 89). Обладая меньшей твердостью и прочностью при комнатной и повы­шенных температурах, сплавы ванадия по удельной прочности пре­восходят коррозионностойкую сталь, некоторые титановые сплавы, сплавы никеля, кобальта, молибдена и ниобия.

Рис. 89. Зависимость удельной прочности сплавов ванадия и лучших сплавов на основе никеля, кобальта, молибдена и ниобия от температуры:

1) V - 5 % Ті - 20 % Nb - 1 % Si;

2) V - 50 % Nb; 3) V - 60 % Nb;

4) V - 5 % Ті - 20 % Nb; 5) сплав никеля; 6) сплав кобальта; 7) сплав молибдена; 8) сплав ниобия

Высокой прочностью и твердостью до высоких температур об­ладают сплавы с хромом (HV = 200 при 1 000 °С). Однако их практичес­кое применение ограничено вследствие низкой технологичности.

Сплавы ванадия с ниобием, содержащие кроме титана и крем­ния другие легирующие элементы (тантал, цирконий, гафний и др.), наряду с жаропрочностью характеризуются высокой ударной вяз­костью, особенно при низких температурах, хорошо деформируют­ся и свариваются контактной и дуговой сваркой. При температуре

200...1 250 °С по удельной жаропрочности эти сплавы превосходят жаропрочные сплавы ниобия и молибдена.

Сплавы ванадия получают преимущественно вакуумной индук­ционной и аргонно-дуговой плавкой, реже - электроннолучевым переплавом. Первичную обработку слитков проводят горячим прессованием или ковкой в оболочках при температуре 900...1 450 °С. Последующая обработка заключается в теплой или холодной про­катке на лист или пруток (профиль).