從熱力學(xué)的觀點(diǎn)來看,釩是強(qiáng)碳化物形成元素,同時(shí)又是縮小C區(qū)的元素,在A-Fe中有很高的溶解度。因此,在共析鋼中,釩既有溶入鐵素體中形成置換固溶,碳體形成合金滲碳體。這三個(gè)過程互相影響,互相競(jìng)爭(zhēng),碳化釩質(zhì)點(diǎn)能否析出,取決于三個(gè)過程競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。碳化釩形成的驅(qū)動(dòng)力是體積自由能的降低(與釩和碳的親合力有關(guān)),阻力是相界面界面能的增加,從這個(gè)意義上看,碳化釩質(zhì)點(diǎn)必須要長(zhǎng)大到一定大小才能穩(wěn)定存在。所以,形成碳化釩需要足夠高的釩含量以滿足相變驅(qū)動(dòng)力的需要,同時(shí)也需要集中大量的釩原子以保證形成的質(zhì)點(diǎn)大于臨界直徑,也就是需要釩原子進(jìn)行長(zhǎng)距離擴(kuò)散、聚集。釩含量越低,釩原子的擴(kuò)散距離越長(zhǎng)。根據(jù)計(jì)算,在釩含量為0.1%的PD3鋼中,若要形成一個(gè)直徑為2nm的碳化釩質(zhì)點(diǎn),需要周圍34nm范圍內(nèi)所有的釩原子通過長(zhǎng)程擴(kuò)散聚集起來。由于PD3鋼是珠光體鋼,片間距很小,滲碳體分布均勻,所以釩溶入滲碳體不需要進(jìn)行長(zhǎng)程擴(kuò)散。因此,當(dāng)鋼中釩含量較低時(shí),釩原子更容易溶入滲碳體和鐵素體中。當(dāng)鋼中釩含量不斷增加時(shí),鐵素體和滲碳體中溶釩量很快達(dá)到飽和,多余的釩只能以碳化釩的方式析出,從電化學(xué)萃取分析的結(jié)果來看,此臨界值大約在0.1%~0.2%左右。

催化劑的硫化處理

為考察SO2對(duì)催化劑活性的影響, 除在反應(yīng)氣氛中直接加SO2氣體外, 還將1% V2O5/AC催化劑預(yù)硫化處理, 然后進(jìn)行活性測(cè)試. 預(yù)硫化分別用SO21010在線處理0.2 g催化劑2 h, 然后相同溫度下用Ar(約200 mL/min)吹掃1 h，以去除反應(yīng)器中的和催化劑物理吸附的SO2. 稀H2SO4處理采用與催化劑等體積的2 mol/L H2SO4溶液浸漬, 然后在110時(shí)V2O5/AC催化劑上NO轉(zhuǎn)化率與V2O5擔(dān)載量的關(guān)系以及SO2的影響. 反應(yīng)氣氛中沒有SO2的情況下。

隨V2O5擔(dān)載量的增加, 在0~5%范圍內(nèi)催化活性升高, 在5%~13%范圍內(nèi)活性沒有明顯的變化, 但當(dāng)擔(dān)載量達(dá)到17%時(shí)催化活性出現(xiàn)降低. 值得注意的是, 相對(duì)于活性炭載體 (V2O5擔(dān)載量為0, NO轉(zhuǎn)化率為12%), 即使擔(dān)載1% V2O5, 催化活性提高, 但隨反應(yīng)時(shí)間的增加, 催化活性緩慢降低.

釩屬于稀有金屬，具有熔點(diǎn)高、密度小（釩是V族元素中蕞輕的金屬，在十個(gè)高熔點(diǎn)金屬中也是蕞輕的一個(gè)金屬）的特點(diǎn)。大多數(shù)釩存在于釩鈦磁鐵礦中。釩在地殼中的存在量很小(質(zhì)量比為0.023%)，但微量的釩在鋼中卻可發(fā)揮顯著的性能改善作用。

釩在冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、原子能工業(yè)、航空航天工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用。不過，現(xiàn)在生產(chǎn)的釩絕大多數(shù)還是應(yīng)用在冶金工業(yè)中，將其作為鋼中重要的微合金化元素和合金化元素來提高鋼的性能。鋼中添加釩可以提高鋼的強(qiáng)度、改善鋼的韌性和塑性，改善鋼的工藝性能，提高釩鋼制品的服役性能等。目前，釩廣泛地應(yīng)用于高強(qiáng)度熱軋帶肋鋼筋、高強(qiáng)度低合金鋼、微合金非調(diào)質(zhì)鋼、軸承鋼、超高強(qiáng)度鋼、模具鋼、高速鋼、馬氏體耐熱鋼、不銹鋼等鋼種中。