Niob

Hochschmelzendes Schwermetall mit glänzend hellgrauer Farbe. Niob wird nur von konzentrierter Schwefelsäure angegriffen und ist ansonsten unlöslich in Säuren.

SymbolNb
Ordnungszahl41
Atomgewicht92,91
spezifisches Gewicht bei 20° C7,6 g/cm3
Schmelzpunkt2468° C
Siedepunkt4400° C
Schmelzwärme298 kJ/kg
spezifische Wärmekapazität bei 20° C0,27 kJ/(kg · K)
Wärmeleitfähigkeit52 kJ/(m · K)
Therm. Längenausdehnungskoeffizient7,1 10-6/K

Niob im Stahl
γ-Eisen kann bei 1220 °C wahrscheinlich bis zu 2 % Nb in fester Lösung enthalten, bei 990 °C sinkt dieser Gehalt auf etwa 1 %, bei Raumtemperatur beträgt die Löslichkeit weniger als 0,35 %.

Niob hat eine starke Affinität zu Kohlenstoff und bildet daher außerordentlich stabile Karbide. Im Überschuss zu der für die Karbidbildung notwendigen Menge zugesetzt, bildet Niob eine hochschmelzende (1660 °C) intermetallische Verbindung Fe3Nb2, die in den verschiedenen Eisenphasen in unterschiedlichem Maße in Lösung geht. So ist die Löslichkeit in dem bei hoher Temperatur beständigen δ-Ferrit höher als in der bei tieferer Temperatur auftretenden α-Phase. Infolge dessen erfahren eisenreiche Eisen-Niob-Legierungen, die bei hohen Temperaturen lösungsgeglüht und dann abgeschreckt wurden, beim Anlassen auf mäßig erhöhte Temperaturen eine durch Ausscheidung hervorgerufene Härtung.

Die Bildung der wenig löslichen intermetallischen Verbindung Fe3Nb2 und die Mischkristallbildung von Niob und Ferrit führen zu einer Erhöhung der Zugfestigkeit von niobhältigen Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Solche Stähle sind feinkörnig und haben gute Kerbschlagzähigkeit bei tiefen Temperaturen.

Ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung von Niob als Kornfeinungsmittel besteht darin, dass keine unerwünschten oxidischen Einschlüsse im Stahl entstehen, da Niob nur ein schwacher Oxidbildner ist. Feinkörnige niobhaltige Stähle werden für Aufkohlungszwecke verwendet. Ein starkes Kornwachstum tritt erst bei hohen Temperaturen ein, so dass das feine Korngefüge über einen weiten Härtebereich bestehen bleibt.

Niob im Gusseisen
Üblicherweise wird Niob dem Gusseisen nicht zugesetzt; Spuren dieses Elementes können aber bei Einsatz von niobhaltigem Stahlschrott in den Kupolofen vorhanden sein. Bei Gusseisen mit Kugelgrafit wird es selten zur Steigerung der Verschleißbeständigkeit und in Kupfer-Nickel-Gusswerkstoffen zur Erzielung guter Schweißbarkeit verwendet. Auch in Kobalt-Gusslegierungen ist zum Teil Niob enthalten.

In den USA hat Niob die Bezeichnung Columbium (chemisches Zeichen Cb).

Weiterführende Stichworte:
Niobkarbid
J-Alloy

Zurück zur Übersicht