[发明专利]高速钢用铁基孕育剂的制备方法

说明书

本发明高速钢用铁基孕育剂的制备方法，涉及用熔炼法制造铁基合金，是一种高速钢用NbC‑VC‑Yb₂C₃/Fe纳米二维原位自生铁基复合材料的薄带状孕育剂，该孕育剂是通过原位自生法和金属快速凝固技术制得，克服了现有技术制得的孕育剂的润湿性较差，孕育效果不均匀及增强颗粒尺寸较大，不具备消除或削弱钢中硫元素的有害作用的功能的缺陷。

技术领域

本发明的技术方案涉及用熔炼法制造铁基合金，具体地说是高速钢用铁基孕育剂的制备方法。

背景技术

1900年，高速钢的雏形Cr-W钢(C1.85％，W8％，Cr3.8％)在巴黎世博会上以20m/min的速度切削碳钢，并获得了成功，这也轰动了整个冶金界，在此之前刀具切削碳钢的速度不超过10m/min。从此之后，大批冶金学者对高速钢进行了不懈的研究和改善，经过一百多年的发展，高速钢的生产工艺被显著优化，同时其力学性能得到了极大的提高。近年来，粉末冶金(PM)及喷射成形(RS/PM)技术在制造高速钢中的应用，使高速钢的合金化种类更加多样性，并且力学性能得到显著提升。然而粉末冶金高速钢存在制造工艺复杂、能量利用率低和粉末收集率低的缺陷，并且无法制备较大尺寸的成品，目前难以在工业上推广使用；喷射成形高速钢处于积极研发阶段，技术并不成熟。因此，现阶段工业生产中，向高速钢熔体加入孕育剂是应用最广泛的改性手段。

对高速钢进行孕育处理是一种公认的，能够有效细化高速钢铸态组织并且提高其力学性能的方法。孕育剂的加入量只需基体质量的千分之几，因此孕育处理是一种十分节省成本的方法。现有技术中孕育剂存在的不足是：一方面是孕育剂的形态基本有细丝状、颗粒状、块状或棒状，但是这些孕育剂内的晶粒尺寸都处于微米级别以上，不难理解，如果孕育剂晶粒尺寸能够细化到纳米级别，孕育效果的提升会十分显著；另一方面，目前大部分孕育剂与高速钢的润湿效果较差，无法充分发挥合金元素的孕育效果；此外，值得注意的是，目前工业上使用的孕育剂不具备消除或削弱硫元素的有害作用的功能。

论文“The effect of amorphous nanocrystalline inoculants on structuresand properties of high speed steel.”(Materials Research Express,2017)报道了利用原位自生法合成的孕育剂；CN201010531574.3公开了“轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备和应用方法”，制得用于轧辊用高速钢合金组织变质细化的快速凝固FeVNb中间合金孕育剂。以上报道制得的孕育剂依然不具备消除或削弱硫元素对高速钢的有害作用的功能，无法改善高速钢的韧性，对高速钢韧性提升很小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供高速钢用铁基孕育剂的制备方法，是一种高速钢用NbC-VC-Yb₂C₃/Fe纳米二维原位自生铁基复合材料的薄带状孕育剂，该孕育剂是通过原位自生法和金属快速凝固技术制得，克服了现有技术制得的孕育剂的润湿性较差，孕育效果不均匀及增强颗粒尺寸较大，不具备消除或削弱钢中硫元素的有害作用的功能的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：高速钢用铁基孕育剂的制备方法，是通过原位自生法和金属快速凝固技术制得高速钢用NbC-VC-Yb₂C₃/Fe纳米二维原位自生铁基复合材料的薄带状孕育剂，具体步骤如下：

第一步，配制原料：

称取所需用量的铸铁、纯铌、纯钒和纯镱，按配比10.5～11.0％纯铌、4.5～5.5％纯钒、9.5～10.5％纯镱和剩余为铸铁进行配料，其中铸铁含碳的质量百分分数为2.0～3.0％，上述百分数均为质量百分分数；

第二步，制备Fe-Nb-V-Yb-C块状中间合金：