[发明专利]Fe-X-C晶粒细化剂及其制备方法

说明书

本发明是由专利申请号为：200910307631.7，专利申请名称为：“Fe-X-C晶粒细化剂及其制备方法”，专利申请人为：上海交通大学、宝山钢铁股份有限公司，专利申请日为：2009年9月24日的专利分案申请。

技术领域

本发明涉及一种金属材料技术领域的晶粒细化剂及其制备方法，具体是一种Fe-X-C晶粒细化剂及其制备方法。

背景技术

钢材的组织结构决定其性能，尤其是强度和韧性。晶粒越细，钢材的强度和韧性就越高。连铸过程中，如果仅从外部冷却，宽厚的钢坯内部的冷却速度慢，形核核心少，将主要以柱状晶的方式生长，导致晶粒粗大、中心偏析等缺陷，在后续热轧时容易产生边部裂纹。解决这一问题的关键是对钢液进行形核处理，扩大铸坯等轴晶区比例，细化晶粒。通过添加形核剂来控制金属凝固组织是常用的晶粒细化方法，目的是减小枝晶间距、促进等轴晶的形成、抑制柱状晶的生长。形核核心主要有两种来源：外来形核质点和内生形核质点。其中，通过增加外来形核质点达到细化目的的方法主要是指向熔体中添加晶粒细化剂。

经对现有技术的文献检索发现，王国承，方克明，王铁明等在《高温纯铁熔体中外加氮化钛超级颗粒的研究”，钢铁钒钛，2006，27(2)：21～25》中描述了如下内容：采用向纯铁熔体中外加TiN颗粒的方法细化铸态组织。但是，由于TiN颗粒比较细小，很难用喷吹、喂丝的方法将其加入熔体中，并且容易偏聚。本发明要解决的技术问题是：提供一种新的钢的晶粒细化剂，该晶粒细化剂制备简单，使用方便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种Fe-X-C晶粒细化剂及其制备方法。本发明的晶粒细化剂制备简单；向钢熔体中添加Fe-X-C晶粒细化剂，可细化钢的晶粒，使钢坯铸态组织等轴晶区比例提高到60％以上。

本发明涉及一种Fe-X-C晶粒细化剂，其组分及质量百分比为：Fe 35～99.4％，C 0.1～15％，X 0.5～50％；其中，X为Ti，V和Nb中的一种或者多种。

所述Fe-X-C晶粒细化剂中XC的密度≥10000个/mm³。

所述Fe-X-C晶粒细化剂，其组分及质量百分比为：Fe 99.4％，C 0.1％，Ti 0.5％。

所述Fe-X-C晶粒细化剂，其组分及质量百分比为：Fe 35％，C 15％，Ti 0.5％，Nb 25％。

所述Fe-X-C晶粒细化剂，其组分及质量百分比为：Fe 67.5％，C 7.5％，Ti 10％，Nb 10％，V 5％。

本发明还涉及一种上述Fe-X-C晶粒细化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，取Fe-C合金，与金属X混合；

或者，取纯铁与石墨，之后与金属X混合；

之后将混合物在真空中频感炉中融化得熔体；

步骤二，当熔体的温度为1550～1650℃时，向熔体中通入氩气，时间为10s～3h；

步骤三，停止通入氩气，断电，得Fe-X-C的晶粒细化剂。

步骤二中，所述通入氩气，流量为100～1000ml/min。

本发明将含有Fe，C及X的混合物放入中频真空感应炉坩埚内加热熔化，将通气管插入合金熔体中，通气达到预定时间后，抽出通气管，断电浇铸即获得钢的晶粒细化剂。为防止合金在熔炼过程中氧化烧损，合金的熔炼在真空下进行，同时采用向熔体中插入吹气管吹氩气的方法实现对熔体的搅拌，提高TiC、VC、NbC第二相颗粒在晶粒细化剂中的弥散分布。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的晶粒细化剂制备简单，成本低廉；本发明制备得到的Fe-X-C晶粒细化剂中第二相颗粒密度至少达到10000个/mm；向钢熔体中添加Fe-X-C晶粒细化剂，可细化钢的晶粒，使钢坯铸态组织等轴晶区比例提高到60％以上。

附图说明

图1为Fe-X-C晶粒细化剂制备装置示意图；

图2为不添加细化剂的409L铁素体不锈钢宏观组织照片图；

图3为添加2wt％细化剂后409L铁素体不锈钢宏观组织照片图。

具体实施方式

以下实例将结合附图对本发明作进一步说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。