[发明专利]一种富氮锰基材料及其制备方法

说明书

本发明涉及材料技术领域，尤其是一种富氮锰基材料及其制备方法，所述富氮锰基材料，化学成分以质量百分数计为：Mn含量40‑60％，C含量10‑20％，MnO含量4‑8％，N含量15‑25％，其余为Fe，其制备方法，包括如下步骤：a、将锰基础材料破碎后，再研磨成一定粒度的细粉；b、将步骤a中得到的细粉压制成球状；c、将球状锰基础材料送入加热氮化炉中；d、球状锰基础材料在加热氮化炉中进行氮化。该富氮锰基材料制备方法氮化效率高，锰基基础材料N的收得率高，N能够提高材料的抗拉强度和屈服强度，显著增加了锰基基础材料的强度，N是一种廉价的合金化元素，制备成本低，具有较好的技术经济指标以及综合经济效益。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是一种富氮锰基材料及其制备方法。

背景技术

锰基材料作为一种合金，其由Mn、C、MnO、Fe等构成，越来越多地用在工业中，但是，有些地方对材料的强度要求较高，目前的锰基材料不能满足其强度要求而不能被使用，从而影响锰基材料的使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种强度高的富氮锰基材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种富氮锰基材料，化学成分以质量百分数计为：Mn含量40-60％，C含量10-20％，MnO含量4-8％，N含量15-25％，其余为Fe。

另外，本发明还要解决的技术问题是提供一种强度高的富氮锰基材料制备方法。

用于上述富氮锰基材料的制备方法，包括如下步骤：

a、将锰基础材料破碎后，再研磨成一定粒度的细粉；

b、将步骤a中得到的细粉压制成球状；

c、将球状锰基础材料送入加热氮化炉中；

d、球状锰基础材料在加热氮化炉中进行氮化，首先将球状锰基础材料加热至950-960℃，然后保温300-310min，最后降温至室温，氮化过程全程处于氮气气氛下。

进一步的是，在步骤a中，锰基础材料的化学成分以质量百分数计为：Mn含量55-65％，C含量15-25％，MnO含量5-10％，其余为Fe。

进一步的是，在步骤a中，细粉的粒级≤200目，且小于250目粒级不少于总数的80％。

进一步的是，在步骤b中，细粉压制成球状锰基础材料过程中加入粘接剂和水分，成球后再经过晾晒，使球状锰基础材料中的水分≤0.5％。

进一步的是，粘接剂为膨润土。

进一步的是，在步骤b中，压制成球状锰基础材料的截面直径在10-15mm之间。

进一步的是，加热氮化炉包括炉体、底座、装料坩埚、壳体、加热电阻，底座、装料坩埚、壳体、加热电阻均设置在炉体中，壳体可拆卸设置在底座上，壳体与底座所形成的空间为反应室，装料坩埚位于反应室中，加热电阻位于壳体的周围，炉体的底部设置有氮气进管，氮气进管的出口端位于反应室中，炉体的顶部设置有氮气出管。

进一步的是，加热氮化炉还包括热电偶，热电偶设置在炉体中。

本发明的有益效果是：本发明富氮锰基材料中包含15-25％的N，N能够提高材料的抗拉强度和屈服强度，显著增加了锰基基础材料的强度，N是一种廉价的合金化元素，制备成本低，具有较好的技术经济指标以及综合经济效益。同时，本发明提供的富氮锰基材料制备方法，首先将锰基础材料破碎后，再研磨成一定粒度的细粉，然后再将细粉压制成球状，最后将球状锰基础材料就送入加热氮化炉中进行氮化，氮化时先将球状锰基础材料加热至950-960℃，然后保温300-310min，最后降温至室温，氮化过程全程处于氮气气氛下，从而得到本发明富氮锰基材料；该富氮锰基材料制备方法氮化效率高，锰基基础材料N的收得率高，得到的富氮锰基材料性能稳定，利于推广。