[发明专利]一种高氮复合合金及其制备方法

说明书

本发明属于冶金技术领域，提出了一种高氮复合合金由以下重量百分比的成分组成：氮5～20％，钛15～40％，铌15～40％，铬10～20％，硅10～20％，锰2～10％，稀土镧1～5％，碳≤1.0％，硫≤0.06％，磷≤0.1％，其制备方法包括先将原料预混再混料，升温预处理，然后在真空条件下三次升温保温加压烧制，制备的高氮复合合金不仅氮含量显著提高，而且使用高氮复合合金的钢筋的拉伸强度和弯曲强度高，耐冲击性好，韧性好，力学性能更加优异。本发明解决了现有技术中高氮钢筋质量不稳定、氮含量低的问题。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种高氮复合合金及其制备方法。

背景技术

众所周知，钒是强烈形成奥氏体和扩大奥氏体区的元素，螺纹钢筋生产过程中，钒一般是必加元素之一，加入量从0.2-1.0公斤/吨钢不等，但钒是稀有贵重金属，在钢筋生产过程中单一使用钒元素，生产成本将很高。氮是强烈的奥氏体形成元素，氮在钢筋中是奥氏体相很强的稳定化元素，而且氮在奥氏体相中比碳容易固溶，并有抑制钢中碳化物析出的效果，同时能有效改善钢的强度和耐蚀性，氮在大气中广泛存在，成本极低，如能取代钢中昂贵的钒合金元素，必会带来巨大的经济效益。近年来，随着加压冶金技术水平的不断提高，奥氏体钢筋中氮的加入量也在不断增加。一般认为，氮含量超过常规冶炼条件下钢中所能达到极限值的钢为高氮钢，奥氏体钢筋中氮的加入量超过0.4％(质量分数)被称为高氮奥氏体钢筋。高氮奥氏体钢筋由于它优良的力学性能和耐腐蚀性能，越来越受到人们的重视。

但目前高氮钢筋采取吹氮工艺，氮的收得率不能精准控制，钢筋质量不够稳定，所以目前加入氮化锰的方式居多，但氮化锰的价格目前也是很高的，生产成本也很高，加入后氮在钢水中与钢的重新结合也不够稳定，而且，现有的研究中高氮钢中的氮含量一般不高于0.65％，大多数集中在0.4％～0.6％之间。因此，研究一种价格低、氮含量高的高氮复合合金及生产，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提出一种高氮复合合金及其制备方法，解决了现有技术中高氮钢筋质量不稳定、氮含量低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高氮复合合金，由以下重量百分比的成分组成：

氮5～20％，钛15～40％，铌15～40％，铬10～20％，硅10～20％，锰2～10％，稀土镧1～5％，碳≤1.0％，硫≤0.06％，磷≤0.1％。

一种高氮复合合金的制备方法，包括以下步骤：

S1、备料：按照权利要求1所述的一种高氮复合合金的成分中各元素的含量，计算原料中钛铁粉、铌铁粉、氮化硅铁、氮化铬、氮化硅锰、稀土镧的用量，称取各原料备用；

S2、预混一：将上述各原料加入高速球磨机混合均匀，得到预混料一；

S3、预混二：将醋酸乙烯、邻苯二甲酸二环己酯用乙醇溶解后，加入司班-60，混合均匀，得到预混料二；

S4、混料：将步骤S2得到的预混料一与步骤S3得到的预混料二送至窑炉中，抽真空至-0.03MPa，搅拌60min混合均匀，得到混合后的物料；

S5、预处理：将步骤S4得到的混合后的物料升温至80℃保温2小时，升温至200℃保温3小时，升温至300℃保温1小时，得到预处理后的物料；

S6、加工烧制：将步骤S5得到的预处理后的物料送至真空氮化炉中，抽真空至-0.01MPa，通入氮气，调节压力至0.01～0.08MPa，升温至300～350℃保温4小时，升温至550～650℃保温2小时，升温至900～1400℃保温5～8小时，冷却至室温出炉，或者将步骤S5得到的预处理后的物料放入高压真空氮化炉中并加入点火药用硅粉，将氮化炉封闭并抽真空至-0.09MPa，向氮化炉通入氮气并将压力调至4～12MPa，通电点火，在维待含氮气压力情况下待反应温度自最高点下降至100℃以下出炉，得到一种高氮复合合金。