[发明专利]用于制备碳钢的原料及制备方法和碳钢

权利要求书

1.用于制备碳钢的原料，为粉末状，按质量百分比计，其组分为：Fe₂O₃ 55~65%，Al 15~25%，石墨0~0.3%，Si 0~0.2%，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的用于制备碳钢的原料，其特征在于用于制备纯铁的原料的组分为：Fe₂O₃粉61.1%，Al 20.6%，石墨0%，Si 0%，余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的用于制备碳钢的原料，其特征在于用于制备低碳钢的原料的组分为：Fe₂O₃ 55.26%，Al 18.65%，石墨0.13%，Si 0.16%，余量为Fe。

4.根据权利要求1所述的用于制备碳钢的原料，其特征在于用于制备中碳钢的原料的组分为：Fe₂O₃ 55.18%，Al 18.62%，石墨0.27%，Si 0.16%，余量为Fe。

5.碳钢的制备方法，其步骤为：

（1）根据权利要求1所述的组分，称取原料；

（2）将原料进行干磨，时间持续8小时；

（3）将磨好的原料置于模具中，在30~70MPa的压力下压实；

（4）将引燃剂放置于压实的原料上部，放入反应容器中；

（5）在室温下用氩气吹扫反应容器排除其中的空气，然后将容器温度升至200 ℃时再次排气，之后通入4~7 MPa的氩气继续升高容器温度，当容器内温度达到250 ℃左右时引燃剂开始反应并释放出大量的热，从而引发反应物料间的反应；

（6）反应的燃烧波将从反应物料顶端迅速蔓延至其底部，在燃烧波通过的区域反应物将转变成产物，产物在反应自身释放的热量的作用下被熔化，处于过热液态；

（7）反应在几秒钟时间内完成，生成的产物在氩气保护下随炉冷却至室温；

（8）去除材料表面的灰色Al₂O₃。

6.采用权利要求1所述的原料、权利要求5所述的方法制备的碳钢，其特征在于其组织为纳米组织。

7.根据权利要求6所示的碳钢，其特征在于纯铁的组织为100％纳米晶铁素体。

8.根据权利要求6所述的碳钢，其特征在于低碳钢的组织为80％纳米晶铁素体和20％的珠光体。

9.根据权利要求6所述的碳钢，其特征在于中碳钢的组织为80％纳米晶铁素体和50％的珠光体。