[发明专利]一种确定加压电渣重熔压力、动态调节压力制备高氮高速钢梯度材料的方法及应用

权利要求书

1.一种动态调节压力制备高氮高速钢梯度材料的方法，包括以下步骤：

将铸锭作为自耗电极，按照式1和式2确定的压力进行加压电渣重熔，得到所述高氮高速钢梯度材料；所述铸锭包括以下化学元素的组成：Fe、Cr、Mo、W、Co、Mn、V、C和稀土元素；所述加压电渣重熔过程中包括：向加压电渣重熔结晶器中添加氮化硅和钙粒的混合物，对铸锭进行增氮和脱氧处理；

式1为确定高氮高速钢中各部分对应氮含量的压力的公式；式2为确定不同部分高氮高速钢的加压电渣重熔压力的公式；

式1；

其中p'_i为氮气压力，单位为MPa；p^Θ为标准大气压，单位为MPa；T为冶炼温度，单位为K；[％N]为高速钢目标氮梯度相应质量百分数；[％C]为铸锭中碳的质量百分数；[％Si]为铸锭中硅的质量百分数；[％Ni]为铸锭中镍的质量百分数；[％Mn]为铸锭中锰的质量百分数；[％Mo]为铸锭中钼的质量百分数；[％Cr]为铸锭中铬的质量百分数；[％V]为铸锭中钒的质量百分数；

p_i＝p_i'+(0.5～1.2) 式2；

其中p_i为加压电渣重熔压力，单位为MPa。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述铸锭的制备方法包括以下步骤：

将工业纯铁、含铬原料、含钼原料、金属钨、金属钴、含锰原料、含钒原料、石墨和稀土元素进行熔炼，得到钢水；

将所述钢水进行浇铸，得到铸锭。

3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述熔炼包括以下步骤：

将工业纯铁、含铬原料、含钼原料、金属钨、金属钴进行真空感应熔炼，得到基础钢水；

将部分石墨加入所述基础钢水中，进行真空碳脱氧反应，得到预脱氧钢水；

将含锰原料、含钒原料、剩余石墨和稀土元素依次加入所述预脱氧钢水，进一步真空感应熔炼，得到钢水。

4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述真空感应熔炼的真空度为10Pa以下，温度为1480～1530℃。

5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述真空碳脱氧反应的真空度为30Pa以下，温度为1430～1480℃，时间为20～30min。

6.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述进一步真空感应熔炼的温度为1430～1480℃，时间为5～10min。

7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述加压电渣重熔的电压为38～40V，电流为2200～3000A；

所述加压电渣重熔的熔速按照式3确定：

v＝(0.35～0.45)×D kg/h 式3；

其中D为加压电渣重熔炉结晶器尺寸，单位为mm。

8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述加压电渣重熔中还包括：所述氮化硅和钙粒的质量比为85～90：10～15；

所述添加的加料速度按照式4确定：

V＝(0.853～1.017)×v×[％N] 式4；

式中：V为加料速度，单位为g/min；v为加压电渣重熔炉熔速，单位为kg/h；[％N]为高速钢目标氮梯度相应质量百分数。

9.权利要求1～8任意一项所述制备方法制备得到的高氮高速钢梯度材料在具有高韧性背部和高硬度高耐磨性刃部性能的高端刀具中的应用。