鉬的主要消耗領域是鋼鐵工業(yè),工業(yè)發(fā)達的國家80%以上的鉬作為鋼鐵的添加元素,只有大約20%的鉬用于制取金屬鉬、超合金和特殊合金、化學制品等,消耗在石油化工、輕工、電子及一些高科技領域中。
鉬和鉬合金的棒(條)、絲、板、帶、箔及異型制品普遍的用于冶金、機械制造、電子、照明及一些高科技領域。如照明燈絲的支架、芯軸導線、反射屏;電子工業(yè)用的陽極、柵極、輔助電極、墊片;真空電鍍、濺射中用的容器、舟皿、加熱器;高溫爐用的發(fā)熱元件、電極、隔熱屏;表面處理用作堆焊、噴鍍;測溫用的熱電偶及保護套;UO2提煉用得燒舟等。近10年來鉬的應用又獲得了進一步擴大,如用鉬粉或鉬絲的熱噴鍍大大提高了汽車上活塞環(huán)和齒輪件的使用壽命;在玻璃和耐火纖維材料工業(yè)中,用鉬可代替以前的鉑坩堝和電極,且取得了很大的效果。高溫鉬的出現(xiàn),使鉬在鹵素水銀燈和真空爐中的應用范圍越來越大。在壓鑄工業(yè)中,鉬及其合金可作為有色和黑色金屬的壓鑄模具材料。耐熱鉬基陶瓷管適宜于煉鋼過程氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐連續(xù)測量的套管,熱擠壓模;鉬合金頂頭廣泛用于穿制無縫鋼管和不銹鋼管,顯著的提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,降低成本。鉬與鎢形成的合金,其抗(鋅液和鋅蒸氣)腐蝕性能特別優(yōu)良,已普遍使用Mo-30W合金制作立軸和測溫套管,大大地減少停工維修、改善勞動條件。MoSi2的抗氧化性能特別好,用它可作為在大氣中使用溫度達1700℃的加熱元件,也可作為稀土冶煉和一些拉制單晶用的坩堝,代替貴重的鉑金坩堝。
鉬在化學工業(yè)中的應用越來越引人注目,特別是鉬化合物在化工中的應用迅速的發(fā)展。近幾年盡管鉬處于不景氣的狀況,但鉬化合物的應用仍處于長勢,并向著多極化的方向發(fā)展。鉬和鉬合金在許多反應介質(zhì)中具有高度的穩(wěn)定性,它在化學工業(yè)、石油提煉和玻璃等輕工業(yè)中被廣泛用于抗腐蝕材料,如化工設備襯里、零件、閥門、蒸汽管、熱交換器、重沸器等。目前,鉬和鉬合金已用于制取,如酸、堿、鹽、熔化玻璃以及某些在氣體介質(zhì)中工作的各種設備構件。如熱濃硫酸系統(tǒng)中的大閥門、熱交換器等。據(jù)稱在320℃和較高壓力條件下實現(xiàn)氯化反應的設備也可采用鉬和鉬合金。鉬化合物的應用主要有以下幾個方面:催化劑和催化活化劑,潤滑劑及其潤滑添加劑,顏料、染料、油漆和墨水,水質(zhì)和介質(zhì)環(huán)蝕劑,復合離子交換劑,電池、阻燃劑、消煙劑及吸氣劑,微量元素添加劑,鉬復合肥料,超導材料,陶瓷材料,高分子材料填充劑,儲能材料,汽油添加劑,玻璃材料等。有人預言,今后的10年,鉬的新應用開發(fā)可能主要表現(xiàn)在精細化工方面,很可能使鉬的消耗量有突破性的增加。
二、鉬的應用
黑色材料
合 金鋼、不銹鋼、工具鋼及鑄鐵是鉬的主要應用領域,其生產(chǎn)量決定著鉬的需求,鉬在上述鋼鐵中的作用如下:
●降低冷卻速率至適當值獲得一種硬馬氏體組織,因而提高了大截面構件的強度、硬度和韌性;
● 降低回火脆性;
● 抗氫脆;
●抗硫化物引起的應力開裂;
● 提高高溫強度;
●改善不銹鋼的防腐性,特別是防氯化物點蝕;
●改善高強度低合金鋼的焊接性能。
有色合金
在大多數(shù)超合金及許多鎳基、鈦基合金中,鉬是一種重要的添加元素。在高溫下鉬能有效加速固體強化,防止氯化物點蝕,提高在還原液中的防腐性能。
鉬基合金
鉬及鉬合金的用途十分廣泛,這是因為它有許多特性,如強度高(2000℃),熱膨脹系數(shù)低,優(yōu)良的導熱與導電性能,對熔融玻璃、熔鹽及熔融金屬有較高的防腐性,還可提高薄涂料的耐磨性。
鉬鋼
鉬是一種特殊鋼合金元素,鉬不僅將其許多優(yōu)良性能帶入了鋼中,而且也很容易地添加到熔融金屬中。往鋼中添加氧化鉬、鉬鐵或含鉬廢鋼,能大大減小熔煉損耗。
滲碳鋼
鉬(0.15%~0.30%)被用于滲碳鋼中,可提高心部低碳部分的可硬化性,同時可增加高碳部分的韌性。對于大截面的零件,如齒輪等,尤其有效。在滲碳過程中鉬不被氧化,作為有效的硬化劑,鉬不會導致表面產(chǎn)生裂紋和剝落。
高溫鋼
相對于其它合金元素,鉬原子很大。所以,它是非常有效的強化劑,可提高鋼的蠕變強度到能夠在600℃左右使用的程度。它的尺寸有效地阻止了砷原子向晶界的遷移,從而防止了回火脆性。氫擴散也被阻止并使氫致開裂的程度減低到極小。
應用了鉬的這些特性的早的一種高溫鋼是0.50% C-Mo鋼。它已被含鉬0.50%~2.0%的Cr-Mo系列鋼取代。2.25Cr-1.0%Mo鋼是一種主力合金鋼,廣泛用于石油精煉廠、發(fā)電廠和石化廠的設備中。
高強度低合金(HSLA)鋼
鉬對低碳微合金HSLA鋼的發(fā)展起了重要的作用。添加0.1%~0.3%的鉬可細化針狀鐵素體晶粒組織,并可增強從其它合金元素獲得的沉淀硬化效果。不必進行強化熱處理,HSLA鋼就能獲得450~600MPa(65~85ksi)的高屈服強度。由于塑脆性轉(zhuǎn)變溫度低至-60℃,這些材料被大量用于修建通向遙遠的北極油氣田的管道。較薄尺寸的含鉬HSLA鋼具有良好的可成形性,它們的高強度/重量比使其成為理想的汽車構件材料。
石油工業(yè)管材
對石油新來源的不斷探索已使深油層的開發(fā)和發(fā)展成為必要,而深油層經(jīng)常受到腐蝕性的二硫化氫、二氧化碳和高氯化鹽水的污染,因而含鉬0.15%~0.25%的AISI4100系列Cr-Mo鋼被廣泛應用。經(jīng)改進的含鉬0.4%~0.6%的4140系列是對硫化物應力蝕裂(SCC)具抵抗力的低合金鋼,可用于含硫井。隨著鉆井深度的加深及使用條件的不斷惡化,含鉬高的不銹鋼和鎳基合金,如合金C -22(13%Mo)和合金C-276(16%Mo)的應用將不斷增加。
不銹鋼
由于鉻可在鋼表面自然形成薄的具有保護作用的鈍化膜,所以不銹鋼具有耐蝕性。鉬可使此鈍化膜更強固,并可在鈍化膜被氯化物破壞時使其迅速再生。鉬含量的增加可提高不銹鋼上麻點及裂縫的抗蝕性。
316型(2%~3%Mo)是廣泛應用的含鉬不銹鋼。它被指定用作食品處理和加工及醫(yī)藥品生產(chǎn)使用的罐、管道和熱交換器材料。增加鉬含量可增強對空氣中的氯化物的抵抗作用,所以316型可用作海上及海岸周圍建筑的選擇材料。
雙相不銹鋼(3%~4%Mo)強度高并對氯化物應力腐蝕開裂具有優(yōu)良的抗性。初在石油天然氣工業(yè)中用作輸送管的多用途不銹鋼現(xiàn)在被更多地應用于化學加工和石油化學工業(yè),并用作紙漿造紙工業(yè)的蒸煮器。
具抗蝕性的不銹鋼含6%~7.3%Mo。這類合金鋼被用作發(fā)電廠的冷凝器、海底管道以及核發(fā)電廠的關鍵部件,如工業(yè)用水管道。1996年在南韓的一個火力發(fā)電廠中,選用含Mo6%的不銹鋼用于裝有20多個煙氣脫硫洗滌器的吸收塔上。
麻點/隙間腐蝕
鈍態(tài)氧化鉻層在晶界附近和非金屬夾雜物附近非常敏感,可形成微電池并迅速產(chǎn)生麻點。缺氧區(qū)域,如墊圈下或搭接處,對類似的腐蝕是很敏感的,而它通常被稱作隙間腐蝕。