Ferro niobija īpašības un pielietojums

Niobijs ir metāls ar augstu kušanas temperatūru, tērauda pelēks, atomsvars 92,9064, ārējā elektroniskā struktūra 4d5s, kušanas temperatūra 2467 °C, viršanas temperatūra 4740 °C, blīvums (20 °C) ir 8,6 g/cm3. 1. attēlā parādīta feroniobija binārās sistēmas līdzsvara fāzes diagramma. Ir divi eitektiskie punkti un MgZn2-tipa Rašmaņa fāze εNbFe2. Abi eitektiskie punkti atrodas Nb11,6%, 1360 grādos un Nb aptuveni 55%, 1560 grādos. Rūpnieciski ražotā fero-niobija (FeNb60) kušanas temperatūra svārstās no 1520 līdz 1600 grādiem ar blīvumu aptuveni 8,0 g/cm3.

Ferro niobijs galvenokārt tiek izmantots augstas temperatūras (karstumizturīgu) sakausējumu, nerūsējošā tērauda un augstas stiprības mazleģētā tērauda kausēšanai. Niobijs nerūsējošā tēraudā un karstumizturīgā tēraudā un ogleklis tēraudā, lai iegūtu stabilu niobija karbīdu. Vienmērīgi sadalīts tērauda graudu robežās, novēršot tērauda graudu augšanu augstās temperatūrās, tērauda organizācijai, kas spēlē lomu attīrīšanā, var uzlabot tērauda izturību, stingrību un šļūdes īpašības. Ķīmiskā afinitāte starp niobiju un oglekli ir daudz lielāka nekā starp hromu un oglekli, tādēļ, ja niobijs ir nerūsējošajā tēraudā, tas var novērst hroma karbīda nogulsnēšanos pie tērauda graudu robežām, tādējādi uzlabojot tērauda izturību pret koroziju. Niobijs un slāpeklis tēraudā, lai radītu stabilu niobija nitrīdu, uzlabojot tērauda virsmas izturību pret koroziju. Niobijs un skābeklis tēraudā, lai radītu stabilu niobija oksīdu, lai tērauda virsma veidotu niobija oksīda plēvi, kas var novērst skābekļa difūziju iekšējā antioksidanta efektā. Oglekļa tērauda pievienojums Nb0.015% ~ 0,05%, var būt nozīme organizācijas uzlabošanā, lai tēraudam būtu laba formējamība un metināšanas veiktspēja. Tērauda austenīta pārkristalizācijas niobijam ir spēcīga profilaktiska iedarbība, tāpēc tēraudam augstākā temperatūrā, efektīvai velmēšanas kontrolei un velmēšanas rūdīšanas efekta kontrolei ir ļoti liela nozīme. Tātad niobija kā mikrosakausējuma elements oglekļa tēraudā ievērojami palielinājās. ASV mikrosakausēšanā ar niobiju 1959. gadā tikai 1,9% no kopējā niobija patēriņa, savukārt 1988. gadā tas pieauga līdz 68%.
Niobijam augstas temperatūras sakausējumos ir cieta šķīduma stiprināšanas un karbīda nokrišņu stiprināšanas loma, tas uzlabo augstas temperatūras sakausējumu tecēšanas robežu un virsmas stabilitāti. Niobija svars ir viens no vieglākajiem ugunsizturīgajiem metāliem, un tas ir viens no faktoriem lielam izmantoto augstas temperatūras sakausējumu skaitam. Niobija-niķeļa sakausējumus izmanto kā piedevas augstas temperatūras sakausējumiem uz niķeļa bāzes, galvenokārt 718 sakausējuma ražošanai. Niobija pievienošana pastāvīgo magnētu sakausējumiem uzlabo sakausējuma koercivitātes īpašības.
Niobija pievienošana čugunam veicina sferoidālu un perlītu organizāciju veidošanos. Tā darbojas kā grūtniece un rafinēta liešanas organizācija. Niobijs uzlabo lējumu izturību, stingrību, cietību un kalpošanas laiku augstās temperatūrās. Lai uzlabotu metinājuma kvalitāti, elektrodos kā lodēšanas sastāvdaļu izmanto fero-niobiju.