[发明专利]一种Nb-Cr-Fe三元中间合金及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Nb‑Cr‑Fe三元中间合金及其制备方法和应用，属于金属材料技术领域，用以解决现有的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。Nb‑Cr‑Fe三元中间合金的各元素的质量百分数包括：Nb：5％‑25％，Cr：20％‑45％，余量为Fe。Nb‑Cr‑Fe三元中间合金的熔点范围为1350℃‑1440℃。本发明的Nb‑Cr‑Fe三元中间合金熔点低，将其作为原料用于制备中高碳钢或铸铁时，Nb‑Cr‑Fe三元中间合金能充分熔化和扩散，能显著提高Nb和Cr元素的收得率。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种Nb-Cr-Fe三元中间合金及其制备方法和应用。

背景技术

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，熔点2468±10℃，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。

NbFe主要用于高温合金，不锈钢和高强度低合金钢。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NbFe作为焊料组分，来提高焊接质量。

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。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种Nb-Cr-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。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种Nb-Cr-Fe三元中间合金，Nb-Cr-Fe三元中间合金的各元素的质量百分数包括：Nb：5％-25％，Cr：20％-45％，余量为Fe。

进一步的，Nb-Cr-Fe三元中间合金的熔点范围为1350℃-1440℃。

进一步的，Nb-Cr-Fe三元中间合金的各元素的质量百分数包括：Nb：10％-20％，Cr：25％-40％，余量为Fe。

进一步的，Nb-Cr-Fe三元中间合金的熔点范围为1370℃-1420℃。

本发明还提供了一种Nb-Cr-Fe三元中间合金的制备方法，用于制备上述Nb-Cr-Fe三元中间合金，包括以下步骤：

步骤S1、将纯铁、铬铁、铌铁、坩埚碳装入真空感应炉内；

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；

步骤S3、炉料化清出现熔池后，真空度逐步提高；

步骤S4、调低功率，进入精炼脱O、N和H；

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；

步骤S6、放气，破空，打开炉盖取出锭模；

步骤S7、根据成品定型，将锭模中的合金块破碎。

进一步的，步骤S2中，真空度小于15Pa时开始送电加热炉料。