一种高氮合金材料的常压制造方法

1.5wt％的高氮合金材料。
11.所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的超低碳或低碳的铬铁合金粉末、锰铁合金粉末、钼铁合金粉末等原材料的粒度在10-80目之间；
12.所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的超微碳或微碳的合金粉末的固体氮化温度为600℃-1150℃，氮化时间为4-8小时；
13.所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的超微碳或微碳的铬铁合金粉末、锰铁合金粉末、钼铁合金粉末等原材料是经普通造粒方法获得的合金粉末；
14.所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的快速混合搅拌是靠钢液浇注流动搅拌或者电磁搅拌或者吹氩搅拌。
15.所述的热变形加工包括热锻、热轧及热挤压等方法，其特征在于热变形加工温度需控制在1250℃以下。
16.本发明的积极效果是将部分原材料利用固体渗氮的方法获得较高的氮含量，并将其作为高氮合金的“供氮载体”，再通过在适当条件下的加热和保温，利用氮化合金粉末的加入量以及在固态下对元素氮的扩散速率的控制，获得预期氮含量的高氮合金材料。
具体实施方式：
17.实施例1：
18.将粒度为50目的8kg微碳铬铁合金粉末(0.10％c、58％cr)置于密闭的容器中加热，容器中通入氮气、使得铬铁合金粉末与氮气充分接触。加热温度：1100℃，经7小时的氮化处理后，炉冷至200℃，出炉、空冷。可得到含氮量在18％的氮化铬铁合金粉末。
19.在感应炉中初炼100kg的cr-mn基础钢液、然后进行转炉精炼，调整化学成分(wt％)为：c 0.02；cr 11；mn 17；si 0.60；mo 1.5；p≤0.02；s≤0.02；其余为铁。
20.将cr-mn基础钢液和配制好的氮化铬铁合金粉末一起浇入20
×
80mm的方形结晶器，同时进行电磁搅拌，快速凝固为钢坯。
21.把钢坯加热至1200℃轧制成板材后进行固溶化处理，固溶处理温度为1000℃。经金相组织观察及x-ray分析，证明此时的钢材为单相奥氏体组织。经成分检验(wt％),此时钢材的化学成分为：c 0.04；cr 20；mn12；si 0.47；n 1.4；mo 1.1；p≤0.02；s≤0.02；其余为铁。
22.实施例2：
23.将粒度为20目的8kg微碳铬铁合金粉末(0.10％c、58％cr)置于密闭的容器中加热，容器中通入氮气、使得铬铁合金粉末与氮气充分接触。加热温度：700℃，经4小时的氮化处理后，炉冷至200℃，出炉、空冷。可得到含氮量在8％的氮化铬铁合金粉末。
24.在感应炉中初炼100kg的cr-mn基础钢液、然后进行转炉精炼，调整化学成分(wt％)为：c 0.03；cr 10；mn 18；si 0.55；mo 1.2；p≤0.02；s≤0.02；其余为铁。
25.将cr-mn基础钢液和配制好的氮化铬铁合金粉末一起浇入20
×
80mm的方形结晶器，同时进行电磁搅拌，快速凝固为钢坯。
26.把钢坯加热至1200℃轧制成板材后进行固溶化处理，固溶处理温度为1000℃。经金相组织分析及x-ray分析，证明此时的钢材为单相奥氏体组织。经成分检验(wt％),此时钢材的化学成分为：c 0.05；cr 20；mn13；si 0.50；n 0.78；mo 1.0；p≤0.02；s≤0.02；其余
为铁。


技术特征：
1.一种常压下制造高氮合金材料的方法。其特征在于：利用“三步法”完成高氮合金材料的冶炼；具体步骤如下：第一步固体氮化。将微碳或超微碳的铬铁合金粉末、锰铁合金粉末、钼铁合金粉末等原材料在密闭的容器中加热、并与氮气充分接触，进行固体氮化，获得含氮量在4-20％的上述氮化合金；第二步冶炼。将超低碳或低碳的铬铁基础钢在浇注前或浇注过程中，快速加入上述固体氮化合金，并进行快速混合搅拌，再快速将上述钢液浇铸成铸锭；第三步保温控氮。通过对合金铸锭的热变形加工及固溶处理，获得氮含量在0.6-1.5wt％的高氮合金材料。2.根据权利要求1所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的超微碳或微碳的铬铁合金粉末、锰铁合金粉末、钼铁合金粉末等原材料的粒度在10-80目之间。3.根据权利要求1所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的超微碳或微碳的合金粉末的固体氮化温度为600℃-1150℃，氮化时间为4-8小时。4.根据权利要求1、2和3所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的超微碳或微碳的铬铁合金粉末、锰铁合金粉末、钼铁合金粉末等原材料是经普通造粒方法获得的合金粉末。5.根据权利要求1所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的快速混合搅拌是靠钢液浇注流动搅拌或者电磁搅拌或者吹氩搅拌。6.根据权利要求1所述的热变形加工包括热锻、热轧及热挤压等方法，其特征在于所述的热变形加工的温度需控制在1250℃以下。

技术总结
本发明提供了一种常压下制造高氮合金材料的方法。其特征在于：利用“三步法”完成高氮合金材料的冶炼。“三步法”包括：固体氮化、冶炼、保温控氮。其方法是将微碳或超微碳的铬铁合金粉末、锰铁合金粉末、钼铁合金粉末等原材料经过固体氮化，获得含氮量在4-20％的上述氮化合金；将固体氮化后获得的原材料进行湿法冶炼，即将超低碳或低碳的铬铁基础钢在浇注前或浇注过程中，快速加入固体氮化后的合金粉末，并进行快速混合搅拌，再快速将上述钢液浇铸成型。之后，通过对铸锭的热变形加工及固溶处理，对固溶时间和固溶温度进行控制，从而获得氮含量在0.6-1.5wt％的高氮合金材料。本发明所提供的方法不需要高压冶炼，可在常压下完成，生产效率高、成本低、装备及工艺简单、控氮精度高，适合高氮合金材料的大规模生产。适合高氮合金材料的大规模生产。


技术研发人员：宋雨泽 崔晓鹏 李赵明 宋萌
受保护的技术使用者：长春工业大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/8/22