钼的主要消耗领域是钢铁工业,工业发达的国家80%以上的钼作为钢铁的添加元素,只有大约20%的钼用于制取金属钼、超合金和特殊合金、化学制品等,消耗在石油化工、轻工、电子及一些高科技领域中。
钼和钼合金的棒(条)、丝、板、带、箔及异型制品普遍的用于冶金、机械制造、电子、照明及一些高科技领域。如照明灯丝的支架、芯轴导线、反射屏;电子工业用的阳极、栅极、辅助电极、垫片;真空电镀、溅射中用的容器、舟皿、加热器;高温炉用的发热元件、电极、隔热屏;表面处理用作堆焊、喷镀;测温用的热电偶及保护套;UO2提炼用得烧舟等。近10年来钼的应用又获得了进一步扩大,如用钼粉或钼丝的热喷镀大大提高了汽车上活塞环和齿轮件的使用寿命;在玻璃和耐火纤维材料工业中,用钼可代替以前的铂坩埚和电极,且取得了很大的效果。高温钼的出现,使钼在卤素水银灯和真空炉中的应用范围越来越大。在压铸工业中,钼及其合金可作为有色和黑色金属的压铸模具材料。耐热钼基陶瓷管适宜于炼钢过程氧气顶吹转炉连续测量的套管,热挤压模;钼合金顶头广泛用于穿制无缝钢管和不锈钢管,显著的提高生产率和产品质量,降低成本。钼与钨形成的合金,其抗(锌液和锌蒸气)腐蚀性能特别优良,已普遍使用Mo-30W合金制作立轴和测温套管,大大地减少停工维修、改��劳动条件。MoSi2的抗氧化性能特别好,用它可作为在大气中使用温度达1700℃的加热元件,也可作为稀土冶炼和一些拉制单晶用的坩埚,代替贵重的铂金坩埚。
钼在化学工业中的应用越来越引人注目,特别是钼化合物在化工中的应用迅速的发展。近几年尽管钼处于不景气的状况,但钼化合物的应用仍处于长势,并向着多极化的方向发展。钼和钼合金在许多反应介质中具有高度的稳定性,它在化学工业、石油提炼和玻璃等轻工业中被广泛用于抗腐蚀材料,如化工设备衬里、零件、阀门、蒸汽管、热交换器、重沸器等。目前,钼和钼合金已用于制取,如酸、碱、盐、熔化玻璃以及某些在气体介质中工作的各种设备构件。如热浓硫酸系统中的大阀门、热交换器等。据称在320℃和较高压力条件下实现氯化反应的设备也可采用钼和钼合金。钼化合物的应用主要有以下几个方面:催化剂和催化活化剂,润滑剂及其润滑添加剂,颜料、染料、油漆和墨水,水质和介质环蚀剂,复合离子交换剂,电池、阻燃剂、消烟剂及吸气剂,微量元素添加剂,钼复合肥料,超导材料,陶瓷材料,高分子材料填充剂,储能材料,汽油添加剂,玻璃材料等。有人预言,今后的10年,钼的新应用开发可能主要表现在精细化工方面,很可能使钼的消耗量有突破性的增加。
二、钼的应用
不锈钢原料:钼的发展及应用
黑色材料
合 金钢、不锈钢、工具钢及铸铁是钼的主要应用领域,其生产量决定着钼的需求,钼在上述钢铁中的作用如下:
●降低冷却速率至适当值获得一种硬马氏体组织,因而提高了大截面构件的强度、硬度和韧性;
● 降低回火脆性;
● 抗氢脆;
●抗硫化物引起的应力开裂;
● 提高高温强度;
●改善不锈钢的防腐性,特别是防氯化物点蚀;
●改善高强度低合金钢的焊接性能。
有色合金
在大多数超合金及许多镍基、钛基合金中,钼是一种重要的添加元素。在高温下钼能有效加速固体强化,防止氯化物点蚀,提高在还原液中的防腐性能。
钼基合金
钼及钼合金的用途十分广泛,这是因为它有许多特性,如强度高(2000℃),热膨胀系数低,优良的导热与导电性能,对熔融玻璃、熔盐及熔融金属有较高的防腐性,还可提高薄涂料的耐磨性。
钼钢
钼是一种特殊钢合金元素,钼不仅将其许多优良性能带入了钢中,而且也很容易地添加到熔融金属中。往钢中添加氧化钼、钼铁或含钼废钢,能大大减小熔炼损耗。
渗碳钢
钼(0.15%~0.30%)被用于渗碳钢中,可提高心部低碳部分的可硬化性,同时可增加高碳部分的韧性。对于大截面的零件,如齿轮等,尤其有效。在渗碳过程中钼不被氧化,作为有效的硬化剂,钼不会导致表面产生裂纹和剥落。
高温钢
相对于其它合金元素,钼原子很大。所以,它是非常有效的强化剂,可提高钢的蠕变强度到能够在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迁移,从而防止了回火脆性。氢扩散也被阻止并使氢致开裂的程度减低到极小。
应用了钼的这些特性的早的一种高温钢是0.50% C-Mo钢。它已被含钼0.50%~2.0%的Cr-Mo系列钢取代。2.25Cr-1.0%Mo钢是一种主力合金钢,广泛用于石油精炼厂、发电厂和石化厂的设备中。
高强度低合金(HSLA)钢
钼对低碳微合金HSLA钢的发展起了重要的作用。添加0.1%~0.3%的钼可细化针状铁素体晶粒组织,并可增强从其它合金元素获得的沉淀硬化效果。不必进行强化热处理,HSLA钢就能获得450~600MPa(65~85ksi)的高屈服强度。由于塑脆性转变温度低至-60℃,这些材料被大量用于修建通向遥远的北极油气田的管道。较薄尺寸的含钼HSLA钢具有良好的可成形性,它们的高强度/重量比使其成为理想的汽车构件材料。
石油工业管材
对石油新来源的不断探索已使深油层的开发和发展成为必要,而深油层经常受到腐蚀性的二硫化氢、二氧化碳和高氯化盐水的污染,因而含钼0.15%~0.25%的AISI4100系列Cr-Mo钢被广泛应用。经改进的含钼0.4%~0.6%的4140系列是对硫化物应力蚀裂(SCC)具抵抗力的低合金钢,可用于含硫井。随着钻井深度的加深及使用条件的不断恶化,含钼高的不锈钢和镍基合金,如合金C -22(13%Mo)和合金C-276(16%Mo)的应用将不断增加。
不锈钢
由于铬可在钢表面自然形成薄的具有保护作用的钝化膜,所以不锈钢具有耐蚀性。钼可使此钝化膜更强固,并可在钝化膜被氯化物破坏时使其迅速再生。钼含量的增加可提高不锈钢上麻点及裂缝的抗蚀性。
316型(2%~3%Mo)是广泛应用的含钼不锈钢。它被指定用作食品处理和加工及医药品生产使用的罐、管道和热交换器材料。增加钼含量可增强对空气中的氯化物的抵抗作用,所以316型可用作海上及海岸周围建筑的选择材料。
双相不锈钢(3%~4%Mo)强度高并对氯化物应力腐蚀开裂具有优良的抗性。初在石油天然气工业中用作输送管的多用途不锈钢现在被更多地应用于化学加工和石油化学工业,并用作纸浆造纸工业的蒸煮器。
具抗蚀性的不锈钢含6%~7.3%Mo。这类合金钢被用作发电厂的冷凝器、海底管道以及核发电厂的关键部件,如工业用水管道。1996年在南韩的一个火力发电厂中,选用含Mo6%的不锈钢用于装有20多个烟气脱硫洗涤器的吸收塔上。
麻点/隙间腐蚀
不锈钢原料:钼的发展及应用
钝态氧化铬层在晶界附近和非金属夹杂物附近非常敏感,可形成微电池并迅速产生麻点。缺氧区域,如垫圈下或搭接处,对类似的腐蚀是很敏感的,而它通常被称作隙间腐蚀。