本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種鉬釩錳鐵中間合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

近20年來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展非常迅速，尤其是近幾年，模具需求一直以每年15％左右的速度快速增長(zhǎng)。cr12mov鋼作為我國(guó)使用最廣泛的冷作模具鋼，具有高的耐磨性、淬透性、微變形、高熱穩(wěn)定性、高抗彎強(qiáng)度等特性，是制作沖模、冷裁模、冷剪刃和冷鐓模的重要材料。

cr12mov鋼中的合金元素mo有很好的固溶強(qiáng)化作用，能明顯增加鋼的硬度強(qiáng)度，還可顯著提高鋼的淬透性；合金元素v最突出的作用就是能夠細(xì)化馬氏體晶粒，同時(shí)v還能和c形成高硬度的碳化釩，提高鋼的耐磨性；合金元素mn具有很好的固溶強(qiáng)化效果，可提高鋼的強(qiáng)度和塑性。cr12mov鋼通常是將鉬鐵、釩鐵、錳鐵等作為合金添加劑按比例配好后放入工頻電爐中與生鐵等原料共同熔煉后經(jīng)鍛造、熱處理而成，其中的鍛造工藝就是為了改善cr12mov鋼中mo、v、mn、c等元素的成分偏析問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種合金化均勻、成本低廉的用于制備cr12mov鋼的鉬釩錳鐵中間合金，使用該中間合金制備cr12mov鋼時(shí)配料上更為簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，更能確保cr12mov鋼的成分均勻、避免成分偏析。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供了一種用于制備cr12mov鋼的鉬釩錳鐵中間合金，按重量百分比計(jì)合金組成為：mo：36.25～40.16％，v：15.06～18.12％，mn：21.05～34.8％，fe：7.6～22.02％，余量為不可避免的雜質(zhì)；以上成分百分?jǐn)?shù)之和為100％。

本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的用于制備cr12mov鋼的鉬釩錳鐵中間合金的制備方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供了一種用于制備cr12mov鋼的鉬釩錳鐵中間合金的制備方法。該方法包括以下步驟：

按鉬釩錳鐵中間合金成分要求取moo3、v2o5、金屬al和錳鐵，或者取moo3、v2o5、金屬al、錳鐵和廢鋼，混合均勻后放入爐體，點(diǎn)火后反應(yīng)制得鉬釩錳鐵中間合金。

進(jìn)一步的，上述方法中所述的moo3、v2o5、金屬al、錳鐵、廢鋼按其質(zhì)量比為1：0.446～0.5948：0.5957～0.6691：0.79～0.5267：0～0.3422。

進(jìn)一步的，上述方法中所述的moo3純度≥99％，v2o5純度≥99％，金屬al純度≥99％，錳鐵為牌號(hào)femn82c1.5，mn含量≤82％的中碳錳鐵。

進(jìn)一步的，上述方法中所述的moo3的粒度為80～160目，v2o5的粒度為120～200目，al的粒度為3～5mm，錳鐵的粒度為3～10mm，廢鋼的粒度為5～10mm。

進(jìn)一步的，上述方法中所述的爐體為剛玉渣打結(jié)的爐體，所述剛玉渣為反應(yīng)副產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，上述方法中所述的點(diǎn)火為以過(guò)氧化鋇和鎂組成的混合物為點(diǎn)火劑，使用時(shí)采用點(diǎn)燃鎂引發(fā)反應(yīng)進(jìn)行。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出一種用于制備cr12mov鋼的鉬釩錳鐵中間合金，可以代替鉬鐵、釩鐵、錳鐵作為制備cr12mov鋼的合金添加劑，由于該中間合金中的mo、v、mn含量是按cr12mov鋼中的mo、v、mn比例設(shè)計(jì)的，可直接用于制備cr12mov鋼，制備1噸的cr12mov鋼只需加入10.03～16.52kg的鉬釩錳鐵中間合金即可滿足要求，比分別采用鉬鐵、釩鐵、錳鐵在配料上更為簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，更能確保cr12mov鋼的成分均勻、避免成分偏析。

本發(fā)明采用金屬熱法直接制備出含mo、v、mn的鉬釩錳鐵中間合金，比分別制備鉬鐵、釩鐵、錳鐵的生產(chǎn)成本低，工藝簡(jiǎn)單；原料之一為廢鋼，避免了資源浪費(fèi)，同時(shí)副產(chǎn)物剛玉渣破碎后可以作為打結(jié)料循環(huán)使用，避免了浪費(fèi)和污染環(huán)境，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。

具體實(shí)施方式

cr12mov鋼中的合金元素mo有很好的固溶強(qiáng)化作用，能明顯增加鋼的硬度強(qiáng)度，還可顯著提高鋼的淬透性；合金元素v最突出的作用就是能夠細(xì)化馬氏體晶粒，同時(shí)v還能和c形成高硬度的碳化釩，提高鋼的耐磨性；合金元素mn具有很好的固溶強(qiáng)化效果，可提高鋼的強(qiáng)度和塑性。本發(fā)明根據(jù)cr12mov鋼成分的具體要求，創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)了一種用于制備cr12mov鋼的鉬釩錳鐵中間合金。

具體的，一種用于制備cr12mov鋼的鉬釩錳鐵中間合金，按重量百分比計(jì)合金組成為：mo：36.25～40.16％，v：15.06～18.12％，mn：21.05～34.8％，fe：7.6～22.02％，余量為不可避免的雜質(zhì)；以上成分百分?jǐn)?shù)之和為100％。

該鉬釩錳鐵中間合金中的mo、v、mn含量是針對(duì)cr12mov鋼設(shè)計(jì)得到，可直接用于制備cr12mov鋼，制備1噸的cr12mov鋼只需加入10.03～16.52kg的鉬釩錳鐵中間合金即可滿足要求。

上述用于制備cr12mov鋼的鉬釩錳鐵中間合金的制備方法主要包括以下步驟：

按鉬釩錳鐵中間合金成分要求取moo3、v2o5、金屬al和錳鐵，或者取moo3、v2o5、金屬al、錳鐵和廢鋼，混合均勻后放入爐體，點(diǎn)火后反應(yīng)制得鉬釩錳鐵中間合金。

上述方法中以moo3、v2o5為原料，以金屬al為還原劑，以錳鐵、廢鋼為冷卻劑。反應(yīng)熱量過(guò)高，反應(yīng)劇烈，噴濺嚴(yán)重，合金收率低；熱量過(guò)低，渣、合金不分，試驗(yàn)失??；因此需要綜合考慮各物料配比，將反應(yīng)熱量控制在合適的范圍內(nèi)，同時(shí)使制得的鉬釩錳鐵中間合金滿足相應(yīng)質(zhì)量要求。為使反應(yīng)熱量合適，制得的鉬釩錳鐵中間合金中mo、v、mn含量滿足cr12mov鋼的成分要求，moo3、v2o5、金屬al、錳鐵、廢鋼按其質(zhì)量比為1：0.446～0.5948：0.5957～0.6691：0.79～0.5267：0～0.3422。

為了確保鉬釩錳鐵中間合金中mo、v、mn元素和雜質(zhì)含量滿足制備cr12mov鋼的要求，moo3純度≥99％，v2o5純度≥99％，金屬al純度≥99％，錳鐵為牌號(hào)femn82c1.5，mn含量≤82％的中碳錳鐵；廢鋼沒(méi)有具體的規(guī)格，以不影響鉬釩錳鐵中間合金質(zhì)量為準(zhǔn)，一般可以采用鋼板加工時(shí)切割下來(lái)的邊角料。

為了創(chuàng)造良好的動(dòng)力學(xué)條件，使反應(yīng)充分進(jìn)行，moo3的粒度為80～160目，v2o5的粒度為120～200目，al的粒度為3～5mm，錳鐵的粒度為3～10mm，廢鋼的粒度為5～10mm。

為了更好的利用反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物剛玉渣，避免浪費(fèi)和污染環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)避免引入雜質(zhì)，可將剛玉渣破碎后作為爐體打結(jié)料使用。

點(diǎn)火方式可選用本領(lǐng)域的常規(guī)操作；實(shí)際操作中，可選用以過(guò)氧化鋇和鎂組成的混合物為點(diǎn)火劑，使用時(shí)采用點(diǎn)燃鎂引發(fā)反應(yīng)進(jìn)行。

優(yōu)化的，本發(fā)明可以按照以下方式實(shí)施：

取moo3(純度≥99％，粒度為80～160目)、v2o5(純度≥99％，粒度為120～200目)、金屬al(純度≥99％，粒度3～5mm)、中碳錳鐵(牌號(hào)femn82c1.5，mn含量≤82％，粒度為3～10mm)、廢鋼(粒度為5～10mm)，各物料按其質(zhì)量比為1：0.446～0.5948：0.5957～0.6691：0.79～0.5267：0～0.3422，混合均勻后放入剛玉渣打結(jié)的爐體內(nèi)，以過(guò)氧化鋇和鎂組成的混合物為點(diǎn)火劑，使用時(shí)采用點(diǎn)燃鎂引發(fā)反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)完成后，得到鉬釩錳鐵中間合金，副產(chǎn)物為剛玉渣。

下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但并不因此將本發(fā)明保護(hù)范圍限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

實(shí)施例1

取moo3(純度99wt％，粒度為80～120目)6kg、v2o5(純度99.5wt％，粒度為160～200目)2.7kg、金屬al(純度99.3wt％，粒度3～4mm)3.6kg、中碳錳鐵(牌號(hào)femn82c1.5，mn含量為78％，粒度為4～8mm)3.74kg，混合均勻后放入剛玉渣打結(jié)的爐體內(nèi)，以過(guò)氧化鋇和鎂組成的混合物為點(diǎn)火劑，使用時(shí)采用鎂帶引燃作為副反應(yīng)引發(fā)主反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)完成后，得到鉬釩錳鐵中間合金8.5kg，其組分含量為mo質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.16％，v質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.06％，mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34.8％，fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.6％，余量為碳等不可避免的雜質(zhì)；副產(chǎn)物為剛玉渣。

實(shí)施例2

取moo3(純度99.3wt％，粒度為120～160目)9kg、v2o5(純度99.7wt％，粒度為120～160目)5.35kg、金屬al(純度99.5wt％，粒度4～5mm)6.02kg、中碳錳鐵(牌號(hào)femn82c1.5，mn含量為82％，粒度為5～10mm)4.74kg、廢鋼(粒度為5～8mm)3.05kg，混合均勻后放入剛玉渣打結(jié)的爐體內(nèi)，以過(guò)氧化鋇和鎂組成的混合物為點(diǎn)火劑，使用時(shí)采用鎂帶引燃作為副反應(yīng)引發(fā)主反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)完成后，得到鉬釩錳鐵中間合金16.3kg，其組分含量為mo質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.25％，v質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.12％，mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.05％，fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.02％，余量為碳等不可避免的雜質(zhì)；副產(chǎn)物為剛玉渣。

實(shí)施例3

取moo3(純度99.5wt％，粒度為120～160目)7.58kg、v2o5(純度99.3wt％，粒度為160～200目)3.84kg、金屬al(純度99.7wt％，粒度3～4mm)4.74kg、中碳錳鐵(牌號(hào)femn82c1.5，mn含量為80％，粒度為3～5mm)4.58kg、廢鋼(粒度為7～10mm)1.1kg，混合均勻后放入剛玉渣打結(jié)的爐體內(nèi)，以過(guò)氧化鋇和鎂組成的混合物為點(diǎn)火劑，使用時(shí)采用鎂帶引燃作為副反應(yīng)引發(fā)主反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)完成后，得到鉬釩錳鐵中間合金11.9kg，其組分含量為mo質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38.85％，v質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.55％，mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.2％，fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.4％，余量為碳等不可避免的雜質(zhì)；副產(chǎn)物為剛玉渣。

通過(guò)以上實(shí)施例1～3可知，本發(fā)明所述鉬釩錳鐵中間合金中的mo、v、mn含量是按cr12mov鋼中的mo、v、mn比例設(shè)計(jì)，該中間合金可代替鉬鐵、釩鐵、錳鐵成為cr12mov鋼合金添加劑的新品種，用于制備cr12mov鋼時(shí)配料上更為簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，更能確保cr12mov鋼的成分均勻、避免成分偏析。該中間合金的制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低，所得鉬釩錳鐵中間合金合金化均勻，質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。