في صناعة السكاكين اليوم ، يلعب مسحوق الفولاذ دورا متزايد الأهمية. مقاومة عالية للتآكل وصلابة ومتانة – هذه هي الصفات التي يحصل عليها المستهلكون من استخدام مجموعة متنوعة من المساحيق. يلعب الفاناديوم ، وهو معدن رمادي اللون يشكل كربيدات قوية أثناء المعالجة الحرارية ، الدور الأكثر أهمية في تكوينها.

مصدر الصورة: https://xlom.ru/spravochnik/vanadij-opisanie-primenenie-cena-vanadiya-za-kg

الفاناديوم عنصر كيميائي محدد بالرمز V والرقم الذري 23. تم اكتشافه في عام 1801 من قبل عالم المعادن الإسباني أ. ديل ريو ، ثم أعيد اكتشافه في عام 1830 من قبل الكيميائي السويدي ن. سيفستروم. تم إنتاج الفاناديوم المعدني لأول مرة في عام 1867 ، وتم صهر أول فولاذ الفاناديوم في إنجلترا في عام 1903. ثم طوال القرن العشرين ، كان دور الفاناديوم في علم المعادن يتزايد باستمرار.

الفاناديوم معدن شائع جدا على كوكبنا. توجد بشكل أساسي في قشرة الأرض ، حيث ترتبط بمعادن مختلفة. بالإضافة إلى التربة ، يمكن العثور عليها في مياه البحر والبترول والبشر. يلعب الفاناديوم دورا في التحكم في إنزيمات الفسفرة وتستخدمه البكتيريا لتثبيت النيتروجين. خامات الفاناديوم ، وخاصة خامات التيتانيوم والمغنتيت ، وكذلك الكارنوتيت والباترونيت ، هي المصدر الرئيسي لاستخراجها. الفاناديوم النقي لديه قوة عالية ونعومة وليس مغناطيسيا. إنه مشابه للتيتانيوم في معظم الصفات. خام الفاناديوم هو الأكثر شيوعا في أمريكا الجنوبية والصين وروسيا.

مصدر الصورة: https://metur74.ru/product/ferrosplavy/ferrovanadi

 

في عمليات الإنتاج ، يتم استخدام الفاناديوم على شكل سبيكة من الحديد والفاناديوم (الفيروفاناديوم) مع ما لا يقل عن 50٪ من محتواها. لإنشاء السبيكة ، يتم تقليل الفاناديوم والخبث المحتوي على الحديد باستخدام السيليكون الحديدي والجير. يستغرق إنتاج هذا المعدن عدة خطوات. أثناء الصهر الأولي في عملية الفرن العالي ، يبقى الفاناديوم في الحديد الخام ثم يتم تحويله إلى خبث يحتوي على ما يصل إلى 25٪ من أكسيد الفاناديوم. الخطوة التالية هي التحميص التأكسدي مع إضافة الأحماض والأملاح المختلفة. يتم الحصول على الفاناديوم على شكل معدن عن طريق تقليل أكسيد الفاناديوم. في هذه العملية ، غالبا ما يشارك الألمنيوم أو الكالسيوم ، لأن استخدام مواد أخرى لا يوفر النقاء اللازم للمنتج النهائي.

لاستخدام الفاناديوم في إنتاج مسحوق الصلب ، يتم استخدام كربيد (VC) ، وهو مركب ثنائي على شكل بلورات سوداء. السبب الرئيسي لاستخدامه كمادة رئيسية في صناعة السبائك هو تكوين كربيد صلب ، والذي لا يمكن أن يوجد بمفرده فحسب ، بل يمكن أيضا دمجه في كربيدات الكروم والتنجستن والموليبدينوم لزيادة صلابتها. يمكن إدخاله في الفولاذ بكميات كبيرة ، مما لا يؤثر سلبا على توحيد توزيع الكربيدات الصغيرة. وبالتالي يمكن أن تكون كمية الفاناديوم في السبيكة كبيرة جدا. يعمل استخدامه أيضا على تحسين قدرات المعالجة الحرارية ، مما يسمح لعالم الحرارة “بالضغط” على أقصى استفادة من الفولاذ.

مصدر الصورة: https://ukrsplav.in.ua/product/karbid-vanadiya/

كمية كبيرة من الفاناديوم في الفولاذ لها عيوبها أيضا. بادئ ذي بدء ، فإنه يعقد قابليته للطحن وزيادة تكوين المقياس. تجعل ميزات الفاناديوم هذه من الصعب معالجة “المساحيق” وشحذها ، وكلما زاد محتواها في التركيبة ، زادت صعوبة تحقيق النتيجة. تتطلب المعالجة الميكانيكية لفولاذ الفاناديوم العالي الاحتراف والخبرة الواسعة والالتزام الصارم بالتكنولوجيا.

مصدر الصورة: https://www.zat24.com/2018/02/cpm-15v.html

 

بالنسبة للفولاذ “العادي” غير المسحوق ، يصل الحد إلى 12٪ ، بالنسبة للفولاذ المسطح – حتى 15٪ من الحجم. لتحسين خصائص هذه السبائك في العشرين عاما الماضية ، بدأ علماء المعادن في استخدام صناعة السبائك مع النيوبيوم والنيتروجين ، مما يسهل إلى حد ما المزيد من المعالجة. من المهم أيضا أن تتذكر أن الزيادة في مقاومة التآكل مصحوبة دائما بتدهور الصفات الأخرى لسبائك معينة. على سبيل المثال ، يحتفظ مسحوق الفولاذ الذي يحتوي على محتوى الفاناديوم في حدود 10٪ بالخصائص الميكانيكية جيدا ، ولكن بالفعل عند 15٪ تنخفض قوته بحوالي 30-40٪ ، ويؤثر على المتانة أكثر من مرتين.

المصدر: https://masternozh.ru/shop/klinok-89-vanax-75-/

توجد أكبر كمية من الفاناديوم في مسحوق الفولاذ الحديث: S390 ، K390 ، CPM 15V ، Vanadis 10 ، ASP 2060 ، S60V ، S90V ، M398 ، Maxamet وغيرها. تحتوي أكثرها شيوعا على أقل إلى حد ما: CPM 20CV و M390 و CPM S35VN و Elmax. وبالتالي يمكن تقسيم مسحوق الفولاذ إلى فولاذ مقاوم للصدأ يحتوي على نسبة عالية من الكروم ، والذي غالبا ما يتمتع بمقاومة وقوة جيدة للتآكل ، ويسهل عمله. ولكن في نفس الوقت تحتوي على كمية من الفاناديوم في حدود 6٪. وأيضا على الفولاذ الذي يحتوي على كمية منخفضة من الكروم ومقاومة منخفضة للتآكل ، فضلا عن زيادة الهشاشة ، ولكن في نفس الوقت مع مقاومة التآكل الشديدة ، بسبب محتوى الفاناديوم الذي يصل إلى 15٪. ومع ذلك ، فإن أي نسبة مئوية من هذا المعدن في “المسحوق” تؤدي إلى تغييرات تركيبية إيجابية. يرتبط مفهوم “مقاومة التآكل” في الفولاذ المعالج بالمسحوق ارتباطا مباشرا بمحتوى الفاناديوم هناك. هذا المعدن هو الذي يدفع تكنولوجيا إنتاج الصلب بالسكين الحديثة إلى الأمام.