[发明专利]高氮钒铁及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高氮钒铁及其制备方法。本发明的高氮钒铁的组成以质量％计为：钒20.0～55.0％、硅10.0～30.0％、氮10.0～25.0％，余量为铁及不可避免的杂质，氮与钒的质量比为0.35～0.65，该高氮钒铁的表观密度为3.0～5.5g/cm³。本发明的高氮钒铁质量稳定、成分均匀、氮含量高、致密度高、氮钒比高，可以作为低合金高强度钢、工具钢、合金钢或铸钢的合金添加剂。本发明的高氮钒铁的制备方法以钒铁、硅铁为原料，将原料破碎、细磨至粉状，均匀混合后，置于高压反应炉内，抽真空后充入7～12Mpa高纯氮气并通过点火装置点燃物料，开始反应，反应完成后在氮气中冷却、出炉，再将成品破碎至所需粒度。该制备方法工艺流程短、技术先进、原料来源广泛。

技术领域

本发明涉及铁合金技术领域，特别涉及一种高氮钒铁及其制备方法。

背景技术

微合金化是钢铁行业技术进步的重要标志之一，钢的合金化通常以锰系、硅系为主，微合金化是在主铁合金基础上再添加微量的钒、铌、钛元素的氮化物、碳化物合金等。通常以单一合金、复合合金或以氮化物、碳化物的形式加入，最常用的是添加氮化钒铁或钒氮合金。

大量工业规模的实际应用证明，向钢中加入钒的氮化物(如氮化钒、氮化钒铁)可有效提高钢材的力学性能，其原因是这些氮化物元素在钢材中形成了析晶强化的作用，从而有效改善了钢材的机械性能。所以增加钢材中的氮含量具有重要的作用。

钢材中增加氮含量比较理想的方式是添加富含氮的微合金氮化物。氮化硅的氮含量的理论值达到了40％，是非常理想的富氮合金，并且硅元素在冶炼钢的过程中也是不可缺少的元素。

公开号为CN102041422B，名称为一种氮化硅钒铁及其生产方法的中国发明专利公开了一种氮化硅钒铁的生产方法，它利用金属质钒粉或钒铁、铁粉、硅粉和硅铁进行外加热煅烧反应制得氮化硅钒铁产品。利用金属钒粉或氧化钒粉或钒酸铵或钒铁，或与碳粉，与铁粉、硅粉和硅铁加热煅烧，反应在固态下进行，存在反应不彻底、富氮不足、残氧含量高、表观密度低等问题；其中利用钒铁与硅铁外加热煅烧反应，依然存在前述问题，但由于用钒铁为原料，与前者相比，产品质量可能稍好，但其生产成本更高。

公开号为CN102888548A，名称为一种氮化硅钒及其生产方法的中国发明专利公开了一种氮化硅钒合金的生产方法，它利用钒铁为原料，与硅铁进行燃烧合成反应制备氮化硅钒合金，但受生产方法限制，存在产品硅含量低(≤10％)、氮含量偏低、产品致密度低等问题。

公开号为CN103526098B，名称为氮化钒硅铁合金及其生产方法的中国发明专利公开了一种氮化硅钒铁合金及其生产方法，它利用硅钒铁合金为原料进行燃烧合成反应制得氮化硅钒铁产品。此种方法需要专门炼制的硅钒铁合金作为原料，原料来源受限，产品氮含量偏低，不利于扩大生产及推广。

专利文献

专利文献1：CN102041422B号专利公报

专利文献2：CN102888548A号专利公报

专利文献3：CN103526098B号专利公报

发明内容

针对现有技术存在上述不足之处，本发明的目在于，提供一种高氮钒铁及其制备方法。通过该方法制备的高氮钒铁，其兼具钒、硅两种合金元素并且氮含量高、成分均匀、质量稳定、致密度高、氮钒比高、应用效果佳。

为实现上述目的，本发明提供了一种高氮钒铁，其组成以质量％计为钒20.0～55.0％、硅10.0～30.0％、氮10.0～25.0％，余量为铁及不可避免的杂质，氮与钒的质量比为0.35～0.65，该高氮钒铁的表观密度为3.0～5.5g/cm³。

优选的，高氮钒铁的组成以质量％计为：钒20～26％、硅21～30％、氮14～17％，余量为铁及不可避免的杂质，氮与钒的质量比为0.55～0.65。