Vanadium hat eine starke Affinität zu Kohlenstoff, Ammoniak und Sauerstoff und bildet mit diesen entsprechende stabile Verbindungen. Vanadium kommt hauptsächlich in Form von Karbiden in Stahl vor. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Struktur und die Körner des Stahls zu verfeinern und die Festigkeit und Zähigkeit des Stahls zu verringern. Beim Auflösen in einer festen Lösung bei hoher Temperatur wird die Härtbarkeit erhöht; liegt es dagegen in Form von Karbid vor, verringert sich die Härtbarkeit. Vanadium erhöht die Anlassstabilität von vergütetem Stahl und erzeugt einen sekundären Härtungseffekt. Der Vanadiumgehalt in Stahl, mit Ausnahme von Schnellarbeitsstahl, beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 0,5 %.
Vanadium kann die Körner in gewöhnlichem legiertem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt verfeinern, die Festigkeit, das Streckgrenzenverhältnis und die Tieftemperatureigenschaften nach dem Normalisieren verbessern und die Schweißleistung des Stahls verbessern.
Vanadium wird häufig in Kombination mit Elementen wie Mangan, Chrom, Molybdän und Wolfram in Baustahl verwendet, da es die Härtbarkeit unter allgemeinen Wärmebehandlungsbedingungen verringert. Vanadium in vergütetem Stahl verbessert vor allem die Festigkeit und das Streckgrenzenverhältnis des Stahls, verfeinert die Körner und verringert die Überhitzungsempfindlichkeit. Da es die Körner in aufgekohltem Stahl verfeinern kann, kann der Stahl direkt nach dem Aufkohlen abgeschreckt werden, ohne dass ein zweites Abschrecken erforderlich ist.
Vanadium in Federstahl und Lagerstahl kann die Festigkeit und das Streckgrenzenverhältnis erhöhen, insbesondere die Proportionalgrenze und die Elastizitätsgrenze erhöhen, die Entkohlungsempfindlichkeit während der Wärmebehandlung verringern und dadurch die Oberflächenqualität verbessern. Pentachromhaltiger Vanadium-Lagerstahl weist eine hohe Karbonisierungsverteilung und eine gute Leistung auf.
Vanadium verfeinert die Körner im Werkzeugstahl, verringert die Überhitzungsempfindlichkeit, erhöht die Anlassstabilität und die Verschleißfestigkeit und verlängert dadurch die Lebensdauer des Werkzeugs.
Titan hat eine starke Affinität zu Stickstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff und eine stärkere Affinität zu Schwefel als Eisen. Daher ist es ein gutes desoxidierendes Entgasungsmittel und ein wirksames Element bei der Fixierung von Stickstoff und Kohlenstoff. Obwohl Titan ein stark karbidbildendes Element ist, verbindet es sich nicht mit anderen Elementen zu Verbundverbindungen. Titankarbid hat eine starke Bindungskraft, Stabilität und ist nicht leicht zu zersetzen. In Stahl kann es nur langsam in feste Lösung übergehen, wenn es auf über 1000 Grad erhitzt wird. Vor dem Auflösen können Titankarbidpartikel das Kornwachstum verhindern. Da die Affinität zwischen Titan und Kohlenstoff viel größer ist als die Affinität zwischen Chrom und Kohlenstoff, wird Titan üblicherweise in rostfreiem Stahl verwendet, um den darin enthaltenen Kohlenstoff zu fixieren und so die Verarmung von Chrom an den Korngrenzen zu verhindern und so die interkristalline Korrosion von Stahl zu verhindern oder zu reduzieren .
Titan gehört außerdem zu den stark ferritbildenden Elementen, was die A1- und A3-Temperaturen von Stahl stark ansteigen lässt. Titan kann die Plastizität und Zähigkeit von gewöhnlichem niedriglegiertem Stahl verbessern. Da Titan Stickstoff und Schwefel bindet und Titankarbid bildet, erhöht es die Festigkeit des Stahls. Nach dem Normalisieren werden die Körner verfeinert und Karbide werden ausgeschieden, was die Plastizität und Schlagzähigkeit des Stahls deutlich verbessern kann. Titanhaltiger legierter Baustahl weist gute mechanische Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften auf, sein Hauptnachteil ist jedoch die etwas schlechte Härtbarkeit. .
Titan mit etwa dem Fünffachen des Kohlenstoffgehalts wird normalerweise Edelstahl mit hohem Chromgehalt zugesetzt, was nicht nur die Korrosionsbeständigkeit (hauptsächlich Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion) und die Zähigkeit des Stahls verbessern kann; Es kann auch die Kornwachstumstendenz des Stahls bei hohen Temperaturen verhindern und verbessern. Schweißeigenschaften von Stahl.
