Ferro niobio savybės ir naudojimas

Niobis yra aukštos lydymosi temperatūros metalas, pilkas plienas, atominė masė 92,9064, išorinė elektroninė struktūra 4d5s, lydymosi temperatūra 2467 °C, virimo temperatūra 4740 °C, tankis (20 °C) 8,6 g/cm3. 1 paveiksle parodyta fero-niobio dvejetainės sistemos pusiausvyros fazių diagrama. Yra du eutektiniai taškai ir MgZn{12}}tipo Raschmano fazė εNbFe2. Du eutektiniai taškai yra Nb11,6%, 1360 laipsnių ir Nb apie 55%, 1560 laipsnių. Pramoniniu būdu pagaminto fero-niobio (FeNb60) lydymosi temperatūra svyruoja nuo 1520 iki 1600 laipsnių, o tankis yra apie 8,0 g/cm3.

Ferro niobis daugiausia naudojamas aukštai temperatūrai (karščiui atsparių) lydinių, nerūdijančio plieno ir didelio stiprumo mažai legiruoto plieno lydymui. Nerūdijančio plieno ir karščiui atsparaus plieno niobis ir pliene esanti anglis stabiliam niobio karbidui gaminti. Tolygiai pasiskirstęs plieno grūdelių ribose, užkertantis kelią plieno grūdelių augimui aukštoje temperatūroje, o plieno organizavimas atlieka rafinavimo vaidmenį, gali pagerinti plieno stiprumą, kietumą ir šliaužimo savybes. Cheminis giminingumas tarp niobio ir anglies yra daug didesnis nei tarp chromo ir anglies, todėl, kai niobis yra nerūdijančiame pliene, jis gali užkirsti kelią chromo karbido nusodinimui ties plieno grūdelių ribomis, taip pagerindamas plieno atsparumą korozijai. Pliene esantis niobis ir azotas sukuria stabilų niobio nitridą, pagerinantį plieno paviršiaus atsparumą korozijai. Niobis ir deguonis pliene sukuria stabilų niobio oksidą, kad plieno paviršius sudarytų niobio oksido plėvelę, kuri gali užkirsti kelią deguonies difuzijai į vidinį antioksidacinį poveikį. Anglies plienas, pridėtas Nb0.015 % ~ 0,05 %, gali atlikti svarbų vaidmenį tobulinant organizaciją, kad plienas būtų gerai formuojamas ir suvirinamas. Plieno austenito perkristalizavimo niobis turi stiprų prevencinį poveikį, todėl plienas aukštesnėje temperatūroje, veiksminga valcavimo kontrolė ir valcavimo grūdinimo efekto kontrolė yra labai svarbūs. Taigi niobio, kaip mikro legiravimo elemento anglies pliene, kiekis labai padidėjo. Jungtinių Valstijų mikrolydinimo su niobu, 1959 m. tik 1,9% viso niobio suvartojimo, o 1988 m. išaugo iki 68%.
Aukštos temperatūros lydiniuose esantis niobis vaidina kietą tirpalą stiprinantį ir karbido nusodinimą stiprinantį vaidmenį, pagerina aukštos temperatūros lydinių takumo ribą ir paviršiaus stabilumą. Niobio svoris yra vienas lengvesnių ugniai atsparių metalų ir yra vienas iš veiksnių, lemiančių didelį naudojamų aukštos temperatūros lydinių skaičių. Niobio ir nikelio lydiniai naudojami kaip priedai prie aukštos temperatūros nikelio lydinių, daugiausia gaminant 718 lydinį. Į nuolatinių magnetų lydinius pridėjus niobio, pagerėja lydinio koercinės savybės.
Ketaus pridėjus niobio, susidaro sferoidinės ir perlitinės organizacijos. Ji veikia kaip nėščia ir rafinuota liejimo organizacija. Niobis pagerina liejinių stiprumą, tvirtumą, kietumą ir tarnavimo laiką aukštoje temperatūroje. Siekiant pagerinti suvirinimo kokybę, elektroduose naudojamas fero-niobis kaip litavimo komponentas.