一种Nb-Mn-Fe三元中间合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种Nb

【技术实现步骤摘要】
一种Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于金属材料
，具体涉及一种Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]Nb是高熔点金属，是重要的高温难熔金属元素，是高温合金和耐热钢中的重要合金元素。NbFe主要用于高温合金，不锈钢和高强度低合金钢的制备，但因为NbFe熔点较高，导致NbFe只能在低碳微合金钢中使用，在中高碳钢和铸铁中不能充分熔化和扩散，所以NbFe在钢中的使用量和作用没有充分体现。

技术实现思路

[0003]鉴于上述分析，本专利技术旨在提供一种Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金及其制备方法和应用，用于解决以下技术问题：现有的NbFe熔点超过中高碳钢和铸铁钢液熔点导致NbFe在中高碳钢和铸铁中不能充分熔化和扩散的问题。
[0004]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0005]一方面，本专利技术提供了一种Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金，Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的各元素的质量百分数包括：Nb：5％
‑
35％，Mn：30％
‑
55％，余量为Fe。
[0006]进一步的，Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的熔点范围为1290℃
>‑
1350℃。
[0007]进一步的，Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的各元素的质量百分数包括：Nb：10％
‑
30％，Mn：30％
‑
50％，余量为Fe。
[0008]进一步的，Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的熔点范围为1300℃
‑
1320℃。
[0009]本专利技术还提供了一种Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的制备方法，用于制备上述Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金，包括以下步骤：
[0010]步骤S1、将纯铁、锰铁、铌铁、坩埚碳装入真空感应炉内；
[0011]步骤S2、对真空感应炉熔炼室进行抽真空，然后送电加热炉料；
[0012]步骤S3、炉料化清出现熔池后，真空度逐步提高；
[0013]步骤S4、调低功率，进入精炼脱O、N和H；
[0014]步骤S5、控制钢液温度1430
‑
1470℃，为避免注温下降和氧化膜混入注流中，带电浇入锭模，自然降温；
[0015]步骤S6、放气，破空，打开炉盖取出锭模；
[0016]步骤S7、根据成品定型，将锭模中的合金块破碎。
[0017]进一步的，步骤S2中，真空度小于15Pa时开始送电加热炉料。
[0018]进一步的，步骤S2中，加热炉料时，初始功率8
‑
15kW，以每10min增加5
‑
7kW的速率，逐步增大功率到25
‑
30kW。
[0019]进一步的，步骤S3中，控制功率为25
‑
33kW。
[0020]进一步的，步骤S5中，自然降温3
‑
10min。
[0021]本专利技术还提供了一种Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的应用，将上述三元中间合金作为原料用于制备中高碳钢或铸铁。
[0022]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0023]a)本专利技术中的Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金通过精确控制Nb、Mn和Fe的含量保证了Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的低熔点，保证了Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的熔点为1290℃
‑
1350℃。
[0024]b)本专利技术的制备方法通过首先采用真空感应炉冶炼，降低了Nb
‑
Mn
‑
Fe三元合金中的气体含量，成分均匀，熔点较低，且通过精确控制工艺参数，防止喷溅，保证了生产安全。
[0025]c)将本专利技术的Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金作为原料用于制备中高碳钢或铸铁时由于上述Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的熔点较低，因此，将其作为原料用于制备中高碳钢或铸铁时，Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金能充分熔化和扩散，能显著提高Nb元素的收得率。例如，Nb元素的收得率能够提升160％以上。由于Nb元素的成本较高，如此，通过提升Nb元素的收得率能够降低冶炼成本。本专利技术的Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金应用范围广泛。
[0026]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以来实现和获得。
具体实施方式
[0027]下面具体描述本专利技术的优选实施例，实施例仅用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0028]Nb是高熔点金属，是重要的高温难熔金属元素，是高温合金和耐热钢中的重要合金元素，微量固溶的Nb可以显著提高钢的淬透性，固溶Nb强化晶界作用大于Mo、W、V，能够提高高温持久性能。微量Nb的加入能有效抑制奥氏体晶粒长大，显著阻止形变奥氏体的再结晶，提高共析点碳含量，降低脱碳倾向，提高钢的高温强度、弹性模量、耐蚀性等等作用。永磁合金中加入Nb，可提高合金的矫顽力性能。铸铁中加入Nb，有助于球化和珠光体组织的形成，起到孕育和细化铸件组织的作用。Nb可提高铸件在高温下的强度、韧性、硬度和使用寿命。电焊条用Nb铁作为焊料组分，来提高焊接质量。
[0029]现有工艺中，多通过采用NbFe来提供Nb，但因为NbFe50熔点在1540
‑
1620℃、NbFe60熔点在1560
‑
1620℃、NbFe70熔点在1410
‑
1600℃，而低碳微合金钢熔点在1620℃以上、中高碳钢熔点在1500℃左右、铸铁熔点在1400℃以下，导致NbFe只能在低碳微合金钢中使用，在中高碳钢和铸铁中不能充分熔化和扩散，所以NbFe在钢中的使用量和作用没有充分体现。
[0030]鉴于此，本专利技术提供了一种Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金，Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的各元素的质量百分数包括：Nb：5％
‑
35％，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金，其特征在于，所述Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的各元素的质量百分数包括：Nb：5％
‑
35％，Mn：30％
‑
55％，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金，其特征在于，所述Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的熔点范围为1290℃
‑
1350℃。3.根据权利要求1所述的Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金，其特征在于，所述Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的各元素的质量百分数包括：Nb：10％
‑
30％，Mn：30％
‑
50％，余量为Fe。4.根据权利要求3所述的Nb
‑
Mn
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Fe三元中间合金，其特征在于，所述Nb
‑
Mn
‑
Fe三元中间合金的熔点范围为1300℃
‑
1320℃。5.一种Nb
‑
Mn
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Fe三元中间合金的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1
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4任一项所述的Nb
‑
Mn
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Fe三元中间合金，包括以下步骤：步骤S1、将纯铁、锰铁、铌铁、坩埚碳装入真空感应炉内；步骤S2、对真...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁小智，吴林，紫雯，孙国强，邢长军，雍岐龙，姚春发，
申请(专利权)人：钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：