[發明專利]一種高釩高速鋼球形微粉及其制備方法和裝置

有效

• 申請號: 202010192693.4
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111347032B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 孟令光;余西龍;鄭蘭君;王秀霞
• 申請（專利權）人: 連云港倍特超微粉有限公司
• 主分類號: B22F1/065
• 分類號: B22F1/065;C22C38/24;C22C38/22;C22C38/26;C22C38/02;C22C37/10;C22C37/06;C22C33/06;C21C7/06;B22F9/10;B33Y70/00;C23C24/10
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 邢文月

本發明涉及一種高釩高速鋼球形微粉及其制備方法和裝置，其質量百分比為：C，1.0～4.0％；V，3.0～13％；Si，0.2～1.2％；Cr，2.0～12％；Mo，3.0～10.0％；Ta，0.05～2.0％；余量為Fe。所述高釩高速鋼球形微粉的制備方法步驟包括原材料準備、中頻爐熔化、預脫氧、二次加料、終脫氧、變質處理、霧化造粒、篩分處理等。所述的霧化造粒，采用惰性氣體霧化與離心霧化相結合的方法進行充分的霧化造粒。本方法具有球形微粉一次收率高、粒徑分布窄且可調控的優點，制得的高釩高速鋼球形微粉產品具有球形度好、含氧量低的特點。

技術領域

本發明涉及增材制造和激光熔覆用金屬合金微粉制備領域，具體涉及一種高釩高速鋼球形微粉及其制備方法和裝置。

背景技術

高速鋼作為一種重要的工具鋼得到了廣泛的應用，例如，鋼鐵冶金行業的熱軋軋輥、高速切削刀具鉆頭用工具鋼、鐵路道岔高溫壓制用模具、煤礦開采用鉆頭、高端軸承等都要用到高速鋼。高速鋼通常可分為鎢系高速鋼和鉬系高速鋼，但隨著高速鋼應用范圍的不斷擴大，對其紅硬度、耐磨性的要求越來越高，高釩高速鋼中由于釩和碳含量較高，使合金中形成大量細小又極硬的MC型碳化物，與其他高速鋼相比，其紅硬度和耐磨性更高，成為高速鋼的一個重要發展方向。

對于高性能的高釩高速鋼尤其是復雜結構工件的制造，采用增材制造技術和激光熔覆技術具有明顯的優勢。與傳統的機加工工藝相比，金屬合金構件增材制造技術是微粉材料經激光熔化后逐層累加的方法制造產品，因不受零件的幾何形狀限制、研發時間短、人力成本低、無需前處理和后處理工藝等，使其成為一個非常有潛力的技術；激光熔覆技術是通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成與其為冶金結合的添料熔覆層，可以顯著提高金屬材料的表面耐磨、耐蝕、耐高溫、抗氧化等性能，是一種經濟效益較高的表面改性技術。為了獲得優質的高釩高速鋼成形件，除工藝、設備和軟件等重要條件外，用于增材制造和激光熔覆的低氧含量、球形度好的高釩高速鋼球形微粉的制造顯得尤為重要。由于高釩高速鋼生產原料中涉及的釩和鉭在600℃以上極易被氧化，所以高釩高速鋼微粉制造過程中如何降低產品中的氧含量是一個較難解決的問題。另外，由于含釩量較高的高速鋼熔融液的表面張力與普通鋼和含鎢高速鋼具有明顯的差異，提高微粉的球形度也是一個難題。

發明內容

本發明為解決目前技術中存在的問題，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明一種高釩高速鋼球形微粉，其各元素質量百分比為：C，1.0～4.0％；V，3.0～13％；Si，0.2～1.2％；Cr，2.0～12％；Mo，3.0～10.0％；Ta，0.05～2.0％；余量為Fe。

優選的，其各元素質量百分比為：C，2.0～3.0％；V，5.0～10％；Si，0.4～0.8％；Cr，4.0～9.0％；Mo，5.0～8.0％；Ta，0.1～1.0％；余量為Fe。

一種高釩高速鋼球形微粉的制備方法，包括以下步驟：

a.原材料準備：選取金屬和合金原料，包括生鐵、廢鋼、釩鐵、低碳鉻鐵、鉬鐵和鉭鐵，進行水洗和超聲波清洗，去除原料表面的雜質，干燥后得到待熔化的金屬合金原料；

b.中頻爐熔化：計算各待熔化的金屬合金原料的用量并稱重，首先將稱重后的生鐵、廢鋼、低碳鉻鐵、鉬鐵放入中頻感應熔化爐中，開啟感應熔化爐電源，開始對爐內金屬進行加熱至熔融；

c.預脫氧：向熔融液中加入原料總質量0.5～1.5％的硅鋁鋇鈣鐵脫氧劑，作為預脫氧劑進行預脫氧、脫硫和脫磷，然后繼續升高溫度至1600℃；

d.二次加料和終脫氧：向熔融液中加入稱重好的釩鐵和鉭鐵，保持2～5分鐘，再向熔融液中加入原料總質量0.1～0.3％的純鋁，進行終脫氧，得到鋼熔融液；

e.變質處理：在澆包中加入原料總質量0.3％的鑭鈰混合稀土變質劑，傾斜感應熔化爐，將鋼熔融液倒入澆包中，霧化溫度控制在1550℃以上；