Ferro-nióbium tulajdonságai és felhasználása

A nióbium magas olvadáspontú fém, acélszürke, atomtömege 92,9064, külső elektronszerkezete 4d5s, olvadáspontja 2467 °C, forráspontja 4740 °C, sűrűsége (20 °C) 8,6 g/cm3. Az 1. ábra a ferro-nióbium bináris rendszer egyensúlyi fázisdiagramját mutatja. Két eutektikus pont és egy MgZn2- típusú Raschmann-féle εNbFe2 fázis található. A két eutektikus pont Nb11,6%, 1360 fokban és Nb körülbelül 55%, 1560 fokban található. Az iparilag előállított ferro-nióbium (FeNb60) olvadáspontja 1520 és 1600 fok között van, sűrűsége körülbelül 8,0 g/cm3.

A ferro-nióbiumot főként magas hőmérsékletű (hőálló) ötvözetek, rozsdamentes acél és nagy szilárdságú, alacsonyan ötvözött acél olvasztására használják. Nióbium a rozsdamentes acélban és hőálló acélban, valamint az acélban lévő szén a stabil nióbium-karbid előállításához. Az acél szemcsehatárain egyenletesen elosztva, megakadályozva az acél szemcsenövekedését magas hőmérsékleten, az acélnak a finomításban szerepet játszó szervezete javíthatja az acél szilárdságát, szívósságát és kúszási tulajdonságait. A nióbium és a szén közötti kémiai affinitás sokkal nagyobb, mint a króm és a szén között, ezért ha nióbium van jelen a rozsdamentes acélban, megakadályozhatja a króm-karbid kicsapódását az acél szemcsehatárain, így javítva az acél korrózióállóságát. Nióbium és nitrogén az acélban, hogy stabil nióbium-nitridet hozzon létre, javítva az acélfelület korrózióállóságát. Nióbium és oxigén az acélban, hogy stabil nióbium-oxidot hozzon létre, így az acél felülete nióbium-oxid filmet képez, amely megakadályozza az oxigén diffúzióját a belső antioxidáns hatáshoz. A szénacél hozzáadott Nb0.015% ~ 0,05%, szerepet játszhat a szervezet finomításában, hogy az acél jó alakíthatósággal és hegesztési teljesítménnyel rendelkezzen. Az acél ausztenit átkristályosításán lévő nióbium erős megelőző hatást fejt ki, így az acél magasabb hőmérsékleten, a hengerlés hatékony szabályozása és a hengerlési keményítő hatás szabályozása nagyon jelentős. Tehát a nióbium, mint mikroötvöző elem a szénacélban, mennyisége jelentősen megnövekedett. Az Egyesült Államokban a nióbium mikroötvözetében 1959-ben a teljes nióbiumfogyasztás 1,9%-a, míg 1988-ban 68%-ra emelkedett.
A magas hőmérsékletű ötvözetekben található nióbium szilárd oldaterősítő és keményfém csapadékerősítő szerepet játszik, javítja a magas hőmérsékletű ötvözetek folyáshatárát és felületi stabilitását. A nióbium súlya az egyik könnyebb tűzálló fém, és ez az egyik tényező a felhasznált magas hőmérsékletű ötvözetek nagy számában. A nióbium-nikkel ötvözeteket nikkel alapú magas hőmérsékletű ötvözetek adalékanyagaként használják, főként a 718-as ötvözet előállításához. Nióbium hozzáadása az állandó mágneses ötvözetekhez javítja az ötvözet koercitív tulajdonságait.
A nióbium öntöttvashoz való hozzáadása hozzájárul a szferoidális és perlites szerveződések kialakulásához. Terhes és kifinomult casting szervezetként működik. A nióbium javítja az öntvények szilárdságát, szívósságát, keménységét és élettartamát magas hőmérsékleten. Az elektródák ferro-nióbiumot használnak forraszanyagként a varrat minőségének javítása érdekében.