Dalam industri pisau hari ini, keluli serbuk memainkan peranan yang semakin penting. Ketahanan haus yang tinggi, ketangguhan dan ketahanan – ini adalah kualiti yang diperolehi pengguna daripada penggunaan pelbagai jenis serbuk. Vanadium, logam berwarna kelabu yang membentuk karbida yang kuat semasa rawatan haba, memainkan peranan yang sangat penting dalam komposisinya.
Sumber foto: https://xlom.ru/spravochnik/vanadij-opisanie-primenenie-cena-vanadiya-za-kg
Vanadium adalah elemen kimia yang ditandakan dengan simbol V dan nombor atom 23. Ia ditemui pada tahun 1801 oleh mineralogis Sepanyol A. Del Rio, dan kemudian ditemui semula pada tahun 1830 oleh ahli kimia Sweden N. Sefström. Vanadium logam pertama kali dihasilkan pada tahun 1867, dan keluli vanadium pertama kali ditempa di England pada tahun 1903. Sepanjang abad ke-20, peranan vanadium dalam metalurgi terus meningkat.
Vanadium adalah logam yang sangat biasa di planet kita. Ia terutama terdapat di kerak Bumi, di mana ia terikat kepada pelbagai mineral. Selain di tanah, ia boleh ditemui dalam air laut, minyak petroleum, manusia dan haiwan. Vanadium memainkan peranan dalam kawalan enzim fosforilasi dan digunakan oleh bakteria untuk pengikatan nitrogen. Bijih vanadium, terutamanya bijih titanium-magnetit, serta karnotit dan patronit, adalah sumber utama pengeluaran vanadium. Vanadium tulen mempunyai kekuatan tinggi, kelembutan, dan tidak bersifat magnetik. Ia serupa dengan titanium dalam kebanyakan kualiti. Bijih vanadium paling banyak terdapat di Amerika Selatan, China, dan Rusia.
Sumber foto: https://metur74.ru/product/ferrosplavy/ferrovanadi
Dalam proses pengeluaran, vanadium digunakan dalam bentuk aloi besi-vanadium (ferrovanadium) dengan sekurang-kurangnya 50% kandungannya. Untuk mencipta aloi ini, vanadium dan slag yang mengandungi besi direndahkan dengan ferrosilikon dan kapur. Pengeluaran logam ini memerlukan beberapa langkah. Semasa peleburan awal dalam proses relau letupan, vanadium kekal dalam besi tuang dan kemudian ditukarkan menjadi slag yang mengandungi sehingga 25% oksida vanadium. Langkah seterusnya adalah pembakaran oksidatif dengan penambahan pelbagai asid dan garam. Vanadium dalam bentuk logam diperoleh dengan pengurangan oksida vanadium. Dalam proses ini, aluminium atau kalsium paling sering terlibat, kerana penggunaan bahan lain tidak memberikan ketulenan produk akhir yang diperlukan.
Untuk penggunaan vanadium dalam pengeluaran keluli serbuk, karbida (VC) digunakan, sebatian binari dalam bentuk kristal hitam. Sebab utama penggunaannya sebagai bahan utama dalam penguminium adalah penciptaan karbida keras, yang bukan sahaja dapat wujud secara sendiri, tetapi juga dapat dimasukkan ke dalam karbida kromium, tungsten dan molibdenum untuk meningkatkan kekerasannya. Ia boleh diperkenalkan ke dalam keluli dalam kuantiti yang besar, yang tidak memberi kesan buruk kepada keseragaman pengedaran karbida kecil. Oleh itu, jumlah vanadium dalam aloi boleh sangat besar. Penggunaannya juga meningkatkan keupayaan rawatan haba, membolehkan ahli termologi “memaksimumkan” hasil keluli.
Sumber foto: https://ukrsplav.in.ua/product/karbid-vanadiya/
Kandungan vanadium yang tinggi dalam keluli juga mempunyai kelemahan. Pertama sekali, ia menyukarkan pengasahan dan meningkatkan pembentukan skala. Ciri-ciri vanadium ini menjadikan “serbuk” sukar diproses dan diasah, dan lebih tinggi kandungannya dalam komposisi, lebih sukar untuk mencapai hasil. Pemprosesan mekanikal keluli vanadium tinggi memerlukan profesionalisme, pengalaman yang luas dan kepatuhan yang paling ketat terhadap teknologi.
Sumber foto: https://www.zat24.com/2018/02/cpm-15v.html
Untuk keluli “biasa”, bukan serbuk, hadnya adalah sehingga 12%, untuk keluli serbuk – sehingga 15% daripada jumlah. Untuk meningkatkan sifat aloi tersebut dalam dua puluh tahun yang lalu, metalurgis telah mula menggunakan aloi dengan niobium dan nitrogen, yang sedikit memudahkan pemprosesan seterusnya. Juga penting untuk diingat bahawa peningkatan ketahanan haus selalu disertai dengan kemerosotan kualiti lain aloi tertentu. Sebagai contoh, keluli serbuk dengan kandungan vanadium dalam had 10% mengekalkan sifat mekanikal dengan baik, tetapi sudah pada 15% kekuatannya jatuh sekitar 30-40%, dan ketangguhan impak lebih daripada dua kali ganda.
Sumber: https://masternozh.ru/shop/klinok-89-vanax-75-/
Kandungan vanadium terbesar terdapat dalam keluli serbuk moden: S390, K390, CPM 15V, Vanadis 10, ASP 2060, S60V, S90V, M398, Maxamet dan lain-lain. Yang paling popular mengandungi sedikit lebih rendah: CPM 20CV, M390, CPM S35VN, Elmax. Dengan itu, keluli serbuk dapat dibahagikan kepada keluli tahan karat dengan kandungan kromium tinggi, yang sering mempunyai ketahanan haus dan kekuatan yang baik, dan agak mudah untuk diproses. Tetapi pada masa yang sama mengandungi jumlah vanadium dalam lingkungan 6%. Dan juga pada keluli dengan jumlah kromium rendah dan ketahanan korosi rendah, serta meningkatkan kerapuhan, tetapi pada masa yang sama dengan ketahanan haus ekstrem, disebabkan oleh kandungan vanadium hingga 15%. Namun, setiap peratusan logam ini dalam “serbuk” menghasilkan perubahan komposisi yang positif. Konsep “ketahanan haus” dalam keluli yang diproses serbuk secara langsung berkorelasi dengan kandungan vanadium di sana. Logam inilah yang memacu teknologi pengeluaran keluli pisau moden ke hadapan.