2012-11-21 17:29 来源: 我的钢铁网

钒是一种化学元素,它的化学符号是V,它的原子序数是23。钒是从英语的Vanadium音译过来的,其词根来源于古日耳曼语中日耳曼神话中美丽女神的名字Vanadis。这个名字来源于钒的许多色彩鲜艳的化合物。

钒的传说:

在很久以前,在遥远的北方住着一位美丽的女神名叫凡娜迪丝。有一天,一位远方客人来敲门,女神正悠闲地坐在圈椅上,她想:他要是再敲一下,我就去开门。然而,敲门声停止了,客人走了。女神想知道这个人是谁,怎么这样缺乏自信?她打开窗户向外望去,哦,原来是个名叫沃勒的人正走出她的院子。几天后,女神再次听到有人敲门,这次的敲门声持续而坚定,直到女神开门为止。这是个年青英俊的男子,名叫塞弗斯托姆。女神很快和他相爱,并生下了儿子——钒。这个故事虽然生动,却并不十分确切。原来第一次敲门的是墨西哥化学家里奥,第二次才是德国化学家沃勒。他们虽然发现了新元素,但不能证实自己的发现,甚至误认为这种元素就是“铬”。而塞弗斯托姆,通过锲而不舍的努力,才从一种铁矿石中得到了这种新元素,并以凡娜迪丝女神之名命名为“钒”。

钒是一种稀有的,柔弱而黏稠的过渡金属。它的矿物一般与其它金属的矿物混合在一起。它一般被用在材料工程中作为合金的成分。

把钒掺进钢里,可以制成钒钢。钒钢比普通钢结构更紧密,韧性、弹性与机械强度更高。钒钢制的穿甲弹,能够射穿40厘米厚的钢板。但是,在钢铁工业上,并不是把纯的金属钒加到钢铁中制成钒钢,而是直接采用含钒的铁矿炼成钒钢。

钒的化学性质十分稳定,在常温下不会被氧化。钒对食盐溶液及海水具有高度的耐蚀性。碱溶液及硫酸对它不起作用,氢氟酸、热的浓硫酸和硝酸以及王水能溶解钒。熔融的碱、碳酸钾、硝酸钾可溶解钒并形成钒酸盐。钒与硅和碳形成的硅化物和碳化物具有高的硬度及化学稳定性。

钝金属钒是用钙在钢制容器内还原五氧化二矾的方法制得的。得到的金属钒微粒洗涤后于真空炉中熔成块,如此获得的金属含99.99%的钒。

钒的盐类的颜色真是五光十色,有绿的、红的、黑的、黄的,绿的碧如翡翠,黑的犹如浓墨。如二价钒盐常呈紫色;三价钒盐呈绿色,四价钒盐呈浅蓝色,四价钒的碱性衍生物常是棕色或黑色,而五氧化二钒则是红色的。这些色彩缤纷的钒的化合物,被制成鲜艳的颜料:把它们加到玻璃中,制成彩色玻璃,也可以用来制造各种墨水。

钒在933K(660C)以上的温度中它氧化为五氧化二钒V2O5。钒的结构强度相当高。但钒很易燃、钒的化合物毒性很高、含钒的尘埃被吸入后会导致肺癌。

在氧化物中钒一般显+5价,但也有+2、+3和+4价的氧化物存在,不过它们比较容易过渡为+5价的氧化物。2价和3价的钒氧化物是碱性的,4价的氧化物是双性的,5价的氧化物是酸性的。

在大自然中钒一般以化合物存在。约65种钒的化合物在自然中出现,在矾土和石油、煤、油页岩中也含有大量钒,特别是委内瑞拉和加拿大的石油中能找到钒。光谱分析发现在太阳光和一些恒星的表面也有钒。

纯的金属钒一般是用钾在高压下将五氧化二钒还原而得到的。大多数钒是其它矿物加工时的副产品。

大约80%的钒和铁一起作为钢里的合金元素。含钒的钢很硬很坚实,但一般其钒含量少于1%。

它的矿物一般与其它金属的矿物混合在一起。钒主要用在冶金中,和其它铁合金一样,用作催化剂和还原剂,但由于钒能增加钢的耐磨性和延展性,使得它在优钢、特种钢,棒材、板材和型材中备受青睐。

如果说钢是虎,那么钒就是翼,钢含钒犹如虎添翼。只需在钢中加入百分之几的钒,就能使钢的弹性、强度大增,抗磨损和抗爆裂性极好,既耐高温又抗奇寒,难怪在汽车、航空、铁路、电子技术、国防工业等部门,到处可见到钒的踪迹。此外,钒的氧化物已成为化学工业中最佳催化剂之一,有“化学面包”之称。看来,凡娜迪丝的“儿子”在人间正大受宠爱。

美国汽车工业巨头福特曾这样说过:“如果没有钒,便没有我的汽车。”

1905年,福特出席了一次大型汽车赛,赛场上出了事故,两辆汽车相撞,损坏得很厉害。福特对肇事车作了仔细观察,并拣到了其中一辆法国汽车阀杆的碎片。福特注意到这种阀杆比常规的尺寸要小一些,决定带回去检验一下。

含钒的合金有:

运用在医疗器械中的特别的不锈钢

运用在工具中的不锈钢

与铝一起作为钛合金物运用在高速飞机的涡轮喷气发动机中

含钒的钢经常被用在轴、齿轮等关键的机械部分中

钒吸收裂变中子的半径很小,因此被用在核工业中

在炼钢过程中钒被用来导致碳化物的形成

在给钢涂钛的时候钒往往被作为中介层

钒与镓的合金可以用来制作超导电磁铁,其磁强度可达175,000高斯

在制造缩苹果酸酐和硫酸的过程中钒被用来做催化剂

五氧化二钒(V2O5)被用来制做特殊的陶瓷作为催化剂

我国是钒资源比较丰富的国家,钒矿主要分布在四川的攀枝花和河北的承德,大多数是以石煤的形式存在。

钒的应用范围

应用领域占总量比例(%)主要用途使用产品

碳素钢25钢筋FeV

HSLA钢25建筑,石油管道FeV

高合金钢20铸件,石油管配件FeV

工具钢15高速工具钢,耐磨件FeV(80%V)

钛合金10喷气式发动机零件,飞行器机体V-Al基合金

化学制品5硫酸和顺丁烯二酸酐生产V2O5和其它钒化合物


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