El ferrovanadio es la aleación maestra que transporta el vanadio al acero y a las aleaciones de titanio-aluminio, y normalmente se comercializa como una aleación de hierro que contiene entre un 35 % y un 85 % de vanadio. Su importancia comercial se basa en un mecanismo estrecho: pequeñas adiciones de vanadio aumentan la fuerza, la tenacidad y la resistencia al desgaste sin la pérdida de ductilidad que causaría una aleación más pesada. Para los fabricantes de acero, eso se traduce en menos tonelaje de acero para la misma capacidad de carga-.
Designaciones de grados y límites de composición
El ferrovanadio se especifica en la gama de vanadio más límites máximos para aluminio, fósforo, silicio y carbono, y los sufijos A y B marcan un control de impurezas más estricto o más flexible. Los grados comerciales comunes se resumen a continuación.
| Calificación | V (%) | Aluminio (%) | P (%) | Sí (%) | C (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| FeV40-A | 38-45 | 1.5 | 0.09 | 2.00 | 0.60 |
| FeV40-B | 38-45 | 2.0 | 0.15 | 3.00 | 0.80 |
| FeV50-A | 48-55 | 1.5 | 0.07 | 2.00 | 0.40 |
| FeV50-B | 48-55 | 2.0 | 0.10 | 2.50 | 0.60 |
| FeV60-A | 58-65 | 1.5 | 0.06 | 2.00 | 0.40 |
| FeV60-B | 58-65 | 2.0 | 0.10 | 2.50 | 0.60 |
| FeV80-A | 78-82 | 1.5 | 0.05 | 1.50 | 0.15 |
| FeV80-B | 78-82 | 2.0 | 0.06 | 1.50 | 0.20 |
El patrón es consistente: a medida que el contenido de vanadio aumenta del grado 40 al 80, las tolerancias del aluminio, el fósforo y el silicio se estrechan y el límite de carbono cae del 0,60% al 0,15%. ASTM A102 cubre el ferrovanadio como una familia de grados de especificación y GB/T 4139-2012 define las designaciones de FeV que se muestran arriba, razón por la cual las órdenes de compra comúnmente citan los dos juntos.
Cómo el vanadio cambia las propiedades del acero
El vanadio se añade principalmente como elemento de microaleación en niveles medidos en centésimas de porcentaje, no como una adición de aleación en masa. Durante el laminado en caliente, el vanadio en solución sólida se combina con carbono y nitrógeno para precipitar partículas finas de carbonitruro de vanadio. Estas partículas fijan los límites de los granos y proporcionan refuerzo por precipitación, por lo que una sección laminada termomecánicamente puede alcanzar un límite elástico más alto sin un paso de templado-y-revenido por separado. En los aceros para herramientas y de alta velocidad-, los contenidos más altos de vanadio forman carburos de vanadio duros que resisten la abrasión en los filos de corte y las matrices. En rieles y secciones de construcción pesada, el mismo mecanismo aumenta la resistencia al desgaste y la vida a la fatiga bajo cargas cíclicas.
Utiliza acero al carbono y aleado en el exterior
El vanadio también forma aleaciones con titanio y aluminio, y esos materiales se utilizan cuando la relación entre rigidez-y-peso es importante, especialmente en estructuras aeroespaciales y en suspensiones de automóviles y componentes de motores. Las escamas de pentóxido de vanadio son la materia prima para la producción de ferrovanadio y se consumen por separado en catalizadores y en baterías de flujo redox de vanadio, donde la capacidad del vanadio de existir en cuatro estados de oxidación estables permite almacenar energía en electrolitos líquidos. Esa ruta electroquímica aún se está desarrollando en comparación con la demanda de fabricación de acero, pero agrega un segundo canal de demanda independiente para la misma materia prima.
Lista de verificación del comprador para lotes de ferrovanadio
El contenido de vanadio es el parámetro del precio, por lo que el certificado debe indicar el ensayo de vanadio de un método analítico designado en lugar de una etiqueta de grado nominal. El aluminio es el segundo elemento más examinado, porque el aluminio transportado a la cuchara afecta la práctica de desoxidación y puede crear inclusiones en grados de acero limpio. Los techos de fósforo y silicio son los más importantes para los productos-formados y estirados en frío. En el aspecto físico, los compradores deben confirmar la distribución del tamaño de los grumos, la ausencia de finos y el contenido de humedad, y deben acordar de antemano qué fracción de tamaño es aceptable para su sistema de carga. Factorizar el contenido de vanadio del lote real con el precio en lugar de comparar los precios generales entre grados generalmente revela que un grado de vanadio más alto es más barato por unidad de vanadio entregada.
Preguntas frecuentes
Q:¿Qué contenido de vanadio contiene normalmente el ferrovanadio?
R: El ferrovanadio comercial contiene entre 35% y 85% de vanadio, y las familias de grados 40, 50, 60 y 80 cubren la mayor parte de la demanda de fabricación de acero.
Q:¿Cuál es la diferencia entre los grados de calidad A y B?
R: Los grados A aplican límites de impureza más estrictos -, por ejemplo, FeV80-A permite 1,5 % Al, 0,05 % P y 0,15 % C, mientras que FeV80-B permite 2,0 % Al, 0,06 % P y 0,20 % C.
Q:¿Qué normas definen los grados de ferrovanadio?
R: ASTM A102 cubre la familia de grados de ferrovanadio y GB/T 4139-2012 define las designaciones FeV40, FeV50, FeV60 y FeV80 junto con sus clases de impurezas A y B.
Q:¿Cuánto vanadio se agrega al acero?
R: En los aceros estructurales y ferroviarios microaleados, la adición se mide en centésimas de porcentaje; actúa mediante precipitación de carbonitruro de vanadio en lugar de mediante aleación en masa.
Q:¿Por qué es importante el contenido de aluminio en la compra de ferrovanadio?
R: El aluminio que ingresa a la cuchara influye en la desoxidación y la formación de inclusiones, por lo que los grados de acero limpio-especifican techos de aluminio más estrictos, desde 2,0 % hasta 1,5 %.
Q:¿Se utiliza ferrovanadio fuera de la fabricación de acero?
R: Sí. El vanadio forma aleaciones con titanio y aluminio para componentes aeroespaciales y automotrices, y las escamas de pentóxido de vanadio alimentan catalizadores y baterías de flujo redox de vanadio.