钒在合金工模具钢中的应用

在德国，钒在工具钢、高速钢中的消耗占钒消耗总量的1/3 左右。中国的合金模具钢（包括冷作、热作、塑料模具钢）产品中，含钒的模具钢材占模具钢材产量的55％。而在中国高速工具钢标准（GB/T9943-2008）中，所有19 个钢号均含有钒，其钒的质量分数通常在1％～3％，少数特殊要求的高速钢中钒的质量分数达到5％。

?钒在钢中的应用形式及加入方法

钒在钢中的应用形式及加入方法：

钒大部分以钒铁形式加入钢中。攀钢生产的钒氮合金VN12、VN16 在炼钢过程中可采用与钒铁合金相同的加入方法，不需要采取特殊措施。对于转炉炼钢工艺，如不经真空处理，通常在出钢1/3 时直接将钒氮合金加入钢包中，出钢完成后进行吹搅拌，以保证钒氮合金充分熔化和成分均匀；如需真空处理，则在真空处理过程中将钒氮合金加入钢包中。通常钒、氮的收得率可以分别保持在90%和60%以上。

在滚珠钢中，由于氮化物对其疲劳寿命危害极大，5μm大小的氮化物对疲劳寿命危害作用就相当于20μm氧化物的危害作用，通常不适于以钒氮合金形式向滚珠钢中加钒，除非能将氮化物细化到1μm以下。研究表明，当氮化物尺寸细化到1μm以下时，氮化物就不仅没有危害作用，反而可以起到细化晶粒和弥散强化的作用。

钒对钢的显微组织及热处理的影响

钒对钢的显微组织及热处理的影响：

① 钒和铁能够形成连续的固溶体，强烈地缩小奥氏体相区。

② 钒和碳、氮、氧都有极强的亲和力，在钢中主要以碳化物或氮化物、氧化物的形态存在。

①在普通低合金钢、合金结构钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、耐热钢、抗氢钢和低温用钢等系列中有广泛的应用。

②钒在地球的储量不高，价格虽较硅、锰、钛、钼略贵，但在钢中的用量一般不大于0.5%(质量分数，除高速工具钢外)，故可推广使用。

钒属于稀有金属，具有熔点高、密度小（钒是V族元素中轻的金属，在十个高熔点金属中也是轻的一个金属）的特点。大多数钒存在于钒钛磁铁矿中。钒在地壳中的存在量很小(质量比为0.023%)，但微量的钒在钢中却可发挥显著的性能改善作用。

钒在化学元素周期表中的位置决定了其化学性质。钒在化学元素周期表上位于第4 周期、第VB族，其3d 层电子数为3，是强碳化物和氮化物形成元素。

钒作为合金元素的一个主要应用领域是合金工模具钢。钒在合金工模具钢中，既细化晶粒、降低过热敏感性，又增加回火稳定性、耐磨性，从而延长工模具的使用寿命。在常用的热作模具钢(H13)和冷作模具钢(D2)中，钒是主要的二次硬化元素。