VANADIUM
Alliages de vanadium
Les alliages base vanadium
La résistance au fluage et la tenue à la corrosion du vanadium sont améliorées par l'addition, en faibles quantités (inférieures à 10 p. 100), de silicium, de chrome, de nickel, d'aluminium... Cependant, l'introduction de ces éléments entraîne une fragilisation de l'alliage qui le rend quasiment intransformable. L'addition de titane ou de zirconium adoucit le métal et permet l'obtention d'alliages binaires V-Ti ductiles ou d'alliages ternaires faciles à transformer (V-Cr10 -Ti 2,5 ou à proportion de titane élevée du type V-Ti 40-Al 5 amélioré par addition de carbone).
Le vanadium allié conserve une bonne résistance à la rupture et une excellente tenue au fluage jusque vers 700 ou 800 0C. Cette propriété, jointe à sa transparence aux neutrons rapides (section de capture dix fois plus faible que celle du fer) et à sa bonne tenue dans le sodium liquide, en fait un matériau de choix pour le gainage des combustibles dans les réacteurs à neutrons rapides, spécialement pour les surgénérateurs. Dans la génération de ces réacteurs nucléaires, les alliages base vanadium doivent remplacer les aciers austénitiques type 304 ou 316, dont la transparence très relative aux neutrons rapides nuit à l'économie neutronique du réacteur, en impliquant l'utilisation d'un matériau fissile plus enrichi. Par ailleurs, les flux neutroniques de 1023n.cm-2 s'accompagnent d'une formation de cavités internes remplies de gaz de fission engendrant une détérioration dangereuse de la gaine.
Le vanadium élément d'addition
Aciers et fontes alliés
Le vanadium stabilise le fer α, avec lequel il donne une solution solide totale, et il a une très grande affinité pour le carbone. Ces deux caractères jouent un rôle essentiel dans les alliages fer-carbone (cf. acier - Technologie) :
– il est alphagène et diminue la zone de stabilité de l'austénite au profit de celle de la ferrite, avec disparition du domaine austénitique pour des teneurs supérieures à 1,5 p. 100 ;
– il donne des carbures plus stables et plus durs que les carbures de fer ; il déplace le carbone de la cémentite, mais le titane lui est préféré pour stabiliser les aciers inoxydables, le carbure de titane étant nettement plus stable ;
– il affine le grain, d'une part, des aciers bruts de coulée, du fait de la préexistence de carbures de vanadium fins et dispersés avant solidification, et, d'autre part, des aciers au vanadium trempés, car la température de transformation martensitique est inférieure à celle du grossissement du grain ;
– il augmente la profondeur de trempe et accroît la résistance au revenu de ces aciers, mais, par contre, il diminue leur résilience.
De ces propriétés découlent les applications des alliages Fe-C-V :
– l'influence du vanadium sur le revenu, la stabilité et la dureté des carbures le font employer jusqu'à 2 p. 100 dans les aciers à outils ;
– la structure particulière des aciers au vanadium à teneurs modérées (de 0,05 à 0,15 p. 100) autorise un accroissement important de leur limite élastique, propriété mise à profit dans les tubes et les tôles fortes pour la construction navale ;
– l'accroissement de la résistance au revenu, avec de 0,10 à 0,20 p. 100 de vanadium, permet de conserver une bonne dureté à chaud ; de tels aciers sont utilisés en construction mécanique ;
– la précipitation de carbures de vanadium diminue le fluage des aciers devant travailler à haute température ;
– le vanadium améliore les caractéristiques mécaniques des fontes, notamment en accroissant la finesse des lamelles de graphite des fontes grises.
En sidérurgie, la consommation mondiale actuelle de vanadium est en moyenne de 15 à 20 grammes de vanadium par tonne d'acier produite, toutes nuances confondues.[...]
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Écrit par
- Roger DURAND : directeur à Uranium-Pechiney
Classification
Médias
Vanadium : production primaire
Encyclopædia Universalis France
Productions de niobium, molybdène et vanadium
Encyclopædia Universalis France
Vanadium : alliage et composés
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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ACIER - Technologie
- Écrit par Louis COLOMBIER , Gérard FESSIER , Guy HENRY et Joëlle PONTET
- 14 178 mots
- 10 médias
Avec le tungstène et le vanadium, les caractères alphagène et formateur de carbures sont encore accentués. Ces éléments sont fréquemment utilisés pour obtenir des aciers durs et résistants. -
BAUXITES
- Écrit par Michel ESTERLE et Jean-Pierre LAJOINIE
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La bauxite est également un minerai de métaux rares tels le vanadium et le gallium, parfois récupérés comme sous-produits de son traitement par les usines d'alumine. -
CARBURANTS
- Écrit par Daniel BALLERINI , Jean-Claude GUIBET et Xavier MONTAGNE
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Enfin, les carburants lourds se caractérisent par la présence de traces de métaux tels que l'aluminium, le silicium et levanadium. Ces métaux sont générateurs de phénomènes d'usure et de corrosion dans les chambres de combustion des moteurs. Leur teneur dans les carburants est donc contrôlée et limitée.... -
OLIGOÉLÉMENTS
- Écrit par Jean LAVOLLAY
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