Ferro-niobiumin ominaisuudet ja käyttötarkoitukset

Niobium on korkean sulamispisteen metalli, teräksen harmaa, atomipaino 92,9064, ulkoinen elektronirakenne 4d5s, sulamispiste 2467 astetta C, kiehumispiste 4740 astetta C, tiheys (20 astetta) on 8,6 g/cm3. Kuvassa 1 on ferroniobibinaarisen järjestelmän tasapainofaasikaavio. On olemassa kaksi eutektista pistettä ja MgZn{12}}-tyyppinen raschmanninen faasi εNbFe2. Kaksi eutektista pistettä sijaitsevat Nb11,6%, 1360 astetta ja Nb noin 55%, 1560 astetta. Teollisesti valmistetun ferroniobin (FeNb60) sulamislämpötila vaihtelee välillä 1520 - 1600 astetta, ja tiheys on noin 8,0 g/cm3.

Ferro Niobiumia käytetään pääasiassa korkean lämpötilan (lämmönkestävän) metalliseosten, ruostumattoman teräksen ja lujan niukkaseosteisen teräksen sulattamiseen. Niobiumia ruostumattomassa teräksessä ja lämmönkestävässä teräksessä ja teräksen sisältämää hiiltä vakaan niobiumkarbidin tuottamiseksi. Tasaisesti jakautunut teräksen raerajoille, estäen teräksen raekasvun korkeissa lämpötiloissa, ja teräksen organisoituminen osallistumaan jalostukseen, voi parantaa teräksen lujuutta, sitkeyttä ja virumisominaisuuksia. Niobiumin ja hiilen välinen kemiallinen affiniteetti on paljon suurempi kuin kromin ja hiilen välinen, joten kun niobia on ruostumattomassa teräksessä, se voi estää kromikarbidin saostumisen teräksen raerajoilla, mikä parantaa teräksen korroosionkestävyyttä. Teräksessä oleva niobium ja typpi muodostavat vakaata niobiumnitridia, mikä parantaa teräspinnan korroosionkestävyyttä. Niobium ja happi teräksessä muodostavat vakaan niobiumoksidin, jotta teräksen pinta muodostaa niobioksidikalvon, joka voi estää hapen diffuusion sisäiseen antioksidanttivaikutukseen. Hiiliteräslisäys Nb0.015 % ~ 0,05 % voi vaikuttaa organisaation jalostukseen, jotta teräksellä on hyvä muovattavuus ja hitsauskyky. Teräksen austeniitin uudelleenkiteytyksellä oleva niobiumilla on voimakas ennaltaehkäisevä vaikutus, joten teräs korkeammissa lämpötiloissa, tehokas valssauksen hallinta ja valssauksen sitkeysvaikutuksen hallinta on erittäin merkittävää. Joten niobiumin mikroseosaineena hiiliteräksessä määrä kasvoi huomattavasti. Yhdysvalloissa mikroseos niobiumin kanssa vuonna 1959 vain 1,9% niobiumin kokonaiskulutuksesta, kun taas vuonna 1988 se nousi 68%.
Korkean lämpötilan seoksissa oleva niobiumilla on kiinteä liuosvahvistus ja kovametallisaostumista vahvistava rooli, mikä parantaa korkean lämpötilan metalliseosten myötölujuutta ja pinnan vakautta. Niobiumin paino on yksi tulenkestävistä metalleista kevyempiä ja yksi tekijöistä käytettyjen korkean lämpötilan metalliseosten suurelle määrälle. Niobium-nikkeliseoksia käytetään lisäaineina nikkelipohjaisiin korkean lämpötilan metalliseoksiin, pääasiassa 718-seoksen valmistukseen. Niobiumin lisääminen kestomagneettiseoksiin parantaa lejeeringin koersitiivisia ominaisuuksia.
Niobiumin lisääminen valurautaan edistää pallomaisten ja perliittisten organisaatioiden muodostumista. Se toimii raskaana ja hienostuneena valuorganisaationa. Niobium parantaa valukappaleiden lujuutta, sitkeyttä, kovuutta ja käyttöikää korkeissa lämpötiloissa. Elektrodit käyttävät ferroniobiumia juotoskomponenttina parantamaan hitsin laatua.