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％。

?钒在钢中的主要作用是什么？

钒在钢中的主要作用是：

（1）细化钢的***和晶粒，提高晶粒粗化温度，从而降低过热敏***，并提高钢的强度和韧性。

（2）当在高温溶入奥氏体时，增加钢的淬透性；相反，如以碳化物存在时，却会降低钢的淬透性。

（3）增加淬火钢的淬透性和回火稳定性，细化晶粒，并产生二次硬化效应。

(4) 马氏体钢中添加钒可以增大钢的抗回火软化性能，使钢在回火过程中保持马氏体板条形态，或者在回火过程中析出碳化钒，产生二次硬化效应。

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。钒具有体心立方结构，在任何温度都可以固溶在钢中。钢中含有一定量的碳和氮，它们会与钒化合，以碳化物、氮化物，或者碳氮化物形式在钢中析出。

钢中添加钒可以提高钢的强度、改善钢的韧性和塑性，改善钢的工艺性能，提高钒钢制品的服役性能等。

钒在钢中的应用形式及加入方法

除在碳素工具钢中加入不大于0.05%的数量以外，钒很少作为单一合金元素加入钢中。它总是和其它合金元素，比如锰、铬、钨和钼等配合使用。

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。

钒能提高弹簧钢的抗弹性减退性能，提高弹簧钢的强度和屈服比，特别是比例极限和弹性极限，还可以降低热处理时钢的脱碳敏***，从而提高钢的冶金和表面质量。铬和钒配合使用的50CrVA 弹簧钢是典型的优质弹簧钢品种，其钒含量为0.10%～0.25%。