[發明專利]一種氮化釩鐵及其制備方法

有效

• 申請號: 201711171130.1
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107937797B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 吳春亮;李蘭杰;董自慧;李九江;王娜;張蘇新
• 申請（專利權）人: 河鋼股份有限公司承德分公司
• 主分類號: C22C35/00
• 分類號: C22C35/00;C22C29/16;C22C1/05
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種制備氮化釩鐵的方法和應用，所述方法包括以下步驟：(1)將鐵精粉、釩氧化物、碳質粉末和水混合壓球并干燥；(2)將干燥的球團在氮氣下燒制，制得氮化釩鐵；其中，所述鐵精粉中全鐵的質量百分比不小于60％，二氧化硅的質量百分比為3?8％，硫的質量百分比不大于0.05％。本發明以鐵精粉為原料制備氮化釩鐵，方法簡便、成本低廉，利用鐵精粉中二氧化硅和鐵單質與碳粉的協同作用，控制燒制條件，顯著提高了氮化釩鐵中的氮含量。

技術領域

本發明屬于釩合金技術領域，涉及一種氮化釩鐵及其制備方法，尤其涉及一種以鐵精粉為原料制備氮化釩鐵的方法和應用。

背景技術

氮化釩鐵廣泛應用于工業領域，主要通過在低合金鋼中加入釩和氮制備得到。在低合金鋼中加入釩，可以增加鋼的強度和韌性，而在低合金鋼中加入氮，可以改善鋼的塑性，提高鋼的抗熱強度和抗短時蠕變能力。標準氮化釩鐵(FeV₅₅N₁₁-B)包括釩53.0-57.0％、氮10.0-13.0％、碳3.0％和硫0.06％，釩和氮的質量比大于0.2。

氮含量的增加具有促進固溶釩向釩(碳氮)(V(CN))析出相轉移的作用。隨著V(CN)的大量形成和析出，V(CN)析出相的尺寸相應減小，固溶釩的析出量也大幅減少，進一步增加了奧氏體的穩定性，降低了相變溫度，大量細小彌散的V(CN)析出相顯著改善了鋼的強度和韌性。

CN104046824A公開了一種氮化釩鐵及其制備方法，該方法包括以下步驟：將釩氧化物、碳質粉末、鐵粉、含水粘結劑和氮化促進劑相混合并壓實，形成料塊；對料塊進行干燥，然后在反應器中在氮氣氣氛下加熱料塊，加熱后冷卻，從而得到氮化釩鐵。然而該方法需要另外加入氮化促進劑，增加了制備成本。

CN105483507A公開了一種氮化釩鐵合金及其制備方法，本方法以釩氧化物、鐵氧化物或鐵以及碳質還原劑為原料，將上述原料按比例混合，放入高溫爐中通入氮氣氣氛高溫反應得到氮化釩鐵，所述高溫反應包括高溫碳熱還原、中溫氮化反應兩個階段；該氮化釩鐵合金純度大于98％，氮含量為9-15％。然而該方法采用了成本較高的鐵氧化物為原料，且制備方法較為繁瑣，制備的氮化釩鐵中氮含量較低。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種氮化釩鐵及其制備方法，所述方法以鐵精粉、釩氧化物和碳質粉末為主要原料，在氮氣下經過預熱階段、碳還原階段、氮化階段和冷卻階段，制備得到氮化釩鐵，具有較高的氮含量，所述方法操作簡便，成本較低，適于工業化應用。。

第一方面，本發明提供一種制備氮化釩鐵的方法，包括以下步驟：

(1)將鐵精粉、釩氧化物、碳質粉末和水混合壓球并干燥；

(2)將干燥的球團在氮氣下燒制，制得氮化釩鐵；

其中，所述鐵精粉中全鐵的質量百分比不小于60％，二氧化硅的質量百分比為3-8％，硫的質量百分比不大于0.05％。

所述方法的反應公式為：

2Fe+V₂O₃(s)+3C(s)+N₂(g)＝2FeVN(s)+3CO(g)

本發明中，所述方法以鐵精粉為原料制備氮化釩鐵，利用鐵精粉中二氧化硅和鐵單質與碳粉的協同作用，控制燒制條件，制備出氮含量高的氮化釩鐵。

優選地，步驟(1)所述鐵精粉中全鐵的質量百分比不小于60％，例如可以是60％、65％、70％、75％或80％。

優選地，所述鐵精粉中二氧化硅的質量百分比為3-8％，例如可以是3％、4％、5％、6％、7％或8％。

優選地，所述鐵精粉中硫的質量百分比不大于0.05％，例如可以是0.05％、0.04％、0.03％、0.02％或0.01％。