硅钛铬钒合金及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种硅钛铬钒合金及其制备方法，包括以下重量百分数的组分：Si：5～22％，Cr：2～12％，Ti：1～9.5％，V：5～24％，余量为Fe。硅钛铬钒合金是将各组分通过焙烧还原工艺制备得到。该合金可以同时取代硅铬合金、硅钛合金与硅钒合金，解决了硅含量叠加匹配的问题及应用效果不稳定的问题。

Silicon-Titanium-Chromium-Vanadium Alloy and Its Preparation Method

The invention provides a silicon-titanium-chromium-vanadium alloy and a preparation method thereof, which comprises the following components of weight percentages: Si: 5-22%, Cr: 2-12%, Ti: 1-9.5%, V: 5-24%, and the remainder is Fe. Silicon-titanium-chromium-vanadium alloy is prepared by calcination and reduction process. The alloy can replace silicon-chromium alloy, silicon-titanium alloy and silicon-vanadium alloy at the same time, and solve the problem of superposition matching of silicon content and unstable application effect.

【技术实现步骤摘要】
硅钛铬钒合金及其制备方法
本专利技术属于铁基合金
，具体涉及一种硅钛铬钒合金及其制备方法。
技术介绍
钢的合金化通常以锰铁、硅铁、铬铁等为主，微合金是指在主铁合金的基础上再添加微量的铌、钒、钛等形成碳氮物元素的铁合金，广泛应用于生产高强度钢筋、低合金高强度钢和管线钢等。上述锰铁、硅铁、铬铁等均属于铁合金领域，铁合金常用作炼钢及铸造的添加剂。CN201711395646.4一种氮化钒和氮化钒铁合金增强剂的制备方法，属于特种合金材料领域。该增强剂的组成成分为：Si：23～66％，Mn：0.1～17.5％，N：11～37％，Ti：0～9.6％，Cr：0～7.3％，Al：0.03～5.6％，C：0.1～1.9％，P≤0.10％，S≤0.15％，余量为Fe和杂质。本专利技术优选固氮合金元素如硅、锰元素，并让N与其形成氮化物，主要有以下特点：一是与氮结合率高，二是对钢水有益无害，三是有利钢水脱氧、脱硫优化氮化钒和氮化钒铁微合金化的热力学环境，可以固化更多的氮离子，大幅度提高合金元素的利用率。硅钒合金用于钢水合金剂和对冷硬铸铁合金化优化其性能。如果硅铬合金、硅钛合金与硅钒合金联合使用，其应用范围将有所拓宽，既能用于炼钢及铸造时的合金剂和还原剂，还可以用于钢水的合金化，还可用于钢水和铸钢的深度脱氧剂。然而，将硅铬合金、硅钛合金与硅钒合金联合使用会存在如下问题：1)三种合金中硅含量的迭加和匹配问题又使联合使用受到限制。2)制备这三种合金一般都要求比较纯的含硅材料、含钒材料、含铬材料与含钛材料，再按所需要的成分配比并进行电炉还原熔炼，成本较高。3)在使用硅钒合金对中低合金钢进行合金化和成分调整，同时要添加铬铁合金。将硅铬合金用于炼钢和铸造过程中的合金剂，往往要添加钒合金进行性能强化。这样掺配使用在大生产中往往掺杂人为因素和其它工艺变数于其中，影响应用效果不稳定。4)硅铬合金、硅钛合金和硅钒合金中单质元素在钢水微合金化强化过程中，主要是固溶强化，不同的单质元素，固溶强化效果也不同。另一方面固溶强化与析出强化相比，后者效果要远远优于前者效果。因此，现有产品硅铬合金或硅钛合金或硅钒合金用于钢质微合金化强化效果不优。
技术实现思路
本专利技术提出一种硅钛铬钒合金，该合金可以同时取代硅铬合金、硅钛合金与硅钒合金，解决了硅含量叠加匹配的问题及应用效果不稳定的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种硅钛铬钒合金，包括以下重量百分数的组分：Si：5～22％，Cr：2～12％，Ti：1～9.5％，V：5～24％，余量为Fe。优选地，还包括C与N，所述C的含量为0.1～7.5％，所述N的含量为3～16％。优选地，还包括Ca、Mg、Mn和Al，所述Ca的含量为0.2～3.7％，所述Mg的含量为0.10～2.2％，所述Mn的含量为0.3～7.8％，所述Al的含量为0.1～4.7％。优选地，还包括Nb、B、Ni、Mo、W和Ba，所述Nb的含量小于等于4％，所述B的含量小于等于3.0％，所述Ni的含量小于等于6％，所述Mo的含量小于等于5.5％，所述W的含量小于等于2.5％，所述Ba的含量为小于等于3.5％。优选地，还包括Nb、B、Ni、Mo、W和Ba，所述Nb的含量小于等于4％，所述B的含量小于等于3.0％，所述Ni的含量小于等于6％，所述Mo的含量小于等于5.5％，所述W的含量小于等于2.5％，所述Ba的含量为小于等于3.5％。优选地，所述硅钛铬钒合金是将各组分通过焙烧还原工艺制备得到。本专利技术的另一个目的是提供一种硅钛铬钒合金的制备方法，包括以下步骤：1)原料预处理：按照配比称取各组分的原料，然后进行除杂质与水分，再进行细磨分化，得到粉料；2)将步骤1)的粉料、结合剂与还原剂进行混合均匀，得到混合物；结合剂的添加量为粉料重量的3～4％，还原剂的添加量为粉料重量的9～27％；3)将混合物加入到还原烧结炉内进行还原烧结并向炉内充入保护气体，烧结温度为950～1550℃，烧结结束后缓冷至350℃以下出炉即可。优选地，所述原料为含组分的单质材料、含组分的化合物材料或者含组分的单质材料及其化合物材料的混合材料。优选地，所述结合剂为纳米材料改性酚醛树脂；所述还原剂为碳粉、硅粉与铝粉中的一种或者多种，所述碳粉中碳含量≧95％，所述硅粉中硅含量为≧98％，所述铝粉的铝含量为≧96％。优选地，所述步骤3)的保护性气体为氩气、氮气与氢气的混合气体；还原烧结具体条件为：先将温度升温至950～1000℃，保温1.5～2h,继续升温至1300～1350℃，保温3.5～4.0h,再升温至1450℃～1550℃，保温4.0～4.5h。本专利技术的有益效果：1)本专利技术对硅钛铬钒合金成分进行优化，在分别取代硅铬合金、硅钛合金与硅钒合金应用于炼钢或铸铁方面，不需要再添加含钒合金或含铬合金，简化了应用过程，有效拓宽了硅铬合金、硅钛合金与硅钒合金的应用范围，解决了硅含量叠加匹配的问题及应用效果不稳定的问题。2)本专利技术对硅钛铬钒合金成分合理优化及制备方法选择焙烧还原，对使用的原料不再像传统硅铬合金、硅钛合金与硅钒合金那样纯度要求比较苛刻。本专利技术可以选用或添加含有Si、Ti、Cr、V化合物的副产品或者是渣料，使其制造成本大幅度下降，综合成本比硅铬合金、硅钛合金和硅钒合金降低45％以上，同时给某些产品生产过程中的固废处理提供了新的有效途径，安全环保无废弃物排放。具体实施方式下面对本专利技术的技术方案作进一步的详细说明。本专利技术基本核心的技术方案为：一种硅钛铬钒合金，包括以下重量百分数的组分：Si：5～22％，Cr：2～12％，Ti：1～9.5％，V：5～24％，余量为Fe。在一些优选实施例中，我们选择添加C与N，建议C的含量为0.1～7.5％，N的含量为3～16％。这是由于适量的C、N，对合金中Si、Ti、Cr、V强化效果的发挥显著增强。C、N同时与Si、Cr、Ti、V在焙烧还原炉里作用，不仅形成氮化物和碳氮化物，而且形成多元的复合氮化物和碳氮化物，且物相结构均匀。在一些优选实施例中，我们选择在C与N的基础上面添加Ca、Mg、Mn和Al或者单独添加Ca、Mg、Mn和Al，建议Ca的含量为0.2～3.7％，Mg的含量为0.10～2.2％，Mn的含量为0.3～7.8％，Al的含量为0.1～4.7％。硅钛铬钒合金作为钢水或铸钢铸铁合金过程中的还原剂或脱氧剂，合金中有适量的Ca、Mg、Mn、Al是十分有利的，同时又限制含量在一定范围，而保证了硅钛铬钒合金在其它方面的应用不受影响。在一些优选实施例中，我们选择在C与N的基础上面添加Nb、B、Ni、Mo、W和Ba或者单独添加Nb、B、Ni、Mo、W和Ba，建议Nb的含量小于等于4.0％，B的含量小于等于3.0％，Ni的含量小于等于6.0％，Mo的含量小于等于5.5％，W的含量小于等于2.5％，Ba的含量为小于等于3.5％。本专利技术的硅钛铬钒合金是将各组分通过焙烧还原工艺制备得到。在一些制备实施例中，结合剂选择纳米材料改性酚醛树脂，且该结合剂的C含量为≥62％。选择这样的结合剂主要考虑如下：1)纳米级材料分散性好，结合强度均匀。2)纳米级材料在后期阶段的烧结性好，可提高新型合金的致密性和强度。3)结合剂中的碳可以完全被利用。4)结合剂给合金的最终产品附带的杂质很本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅钛铬钒合金，其特征在于，包括以下重量百分数的组分：Si：5～22％，Cr：2～12％，Ti：1～9.5％，V：5～24％，余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种硅钛铬钒合金，其特征在于，包括以下重量百分数的组分：Si：5～22％，Cr：2～12％，Ti：1～9.5％，V：5～24％，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的硅钛铬钒合金，其特征在于，还包括C与N，所述C的含量为0.1～7.5％，所述N的含量为3～16％。3.根据权利要求1或2所述的硅钛铬钒合金，其特征在于，还包括Ca、Mg、Mn和Al，所述Ca的含量为0.2～3.7％，所述Mg的含量为0.10～2.2％，所述Mn的含量为0.3～7.8％，所述Al的含量为0.1～4.7％。4.根据权利要求1或2所述的硅钛铬钒合金，其特征在于，还包括Nb、B、Ni、Mo、W和Ba，所述Nb的含量小于等于4％，所述B的含量小于等于3.0％，所述Ni的含量小于等于6％，所述Mo的含量小于等于5.5％，所述W的含量小于等于2.5％，所述Ba的含量为小于等于3.5％。5.根据权利要求3所述的硅钛铬钒合金，其特征在于，还包括Nb、B、Ni、Mo、W和Ba，所述Nb的含量小于等于4％，所述B的含量小于等于3.0％，所述Ni的含量小于等于6％，所述Mo的含量小于等于5.5％，所述W的含量小于等于2.5％，所述Ba的含量为小于等于3.5％。6.根据权利要求1所述的硅钛铬钒合金，其特征在于，所述硅钛铬钒合金是将各组分通过焙烧还原工...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈来祥，陈漪恺，
申请(专利权)人：马鞍山中科冶金材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34