本發明屬于冶金領域，具體涉及一種鉬釩錳鐵中間合金及其制備方法。
背景技術：
近20年來，我國模具工業發展非常迅速，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。cr12mov鋼作為我國使用最廣泛的冷作模具鋼，具有高的耐磨性、淬透性、微變形、高熱穩定性、高抗彎強度等特性，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有很好的固溶強化作用，能明顯增加鋼的硬度強度，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化馬氏體晶粒，同時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具有很好的固溶強化效果，可提高鋼的強度和塑性。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題。
技術實現要素：
本發明所要解決的第一個技術問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鋼時配料上更為簡單、準確，更能確保cr12mov鋼的成分均勻、避免成分偏析。
本發明解決上述技術問題所采用的技術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；以上成分百分數之和為100％。
本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種工藝簡單、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。
本發明解決上述技術問題所采用的技術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，點火后反應制得鉬釩錳鐵中間合金。
進一步的，上述方法中所述的moo3、v2o5、金屬al、錳鐵、廢鋼按其質量比為1：0.446～0.5948：0.5957～0.6691：0.79～0.5267：0～0.3422。
進一步的，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femn82c1.5，mn含量≤82％的中碳錳鐵。
進一步的，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。
進一步的，上述方法中所述的爐體為剛玉渣打結的爐體，所述剛玉渣為反應副產物。
進一步的，上述方法中所述的點火為以過氧化鋇和鎂組成的混合物為點火劑，使用時采用點燃鎂引發反應進行。
本發明的有益效果是：
本發明創造性的設計出一種用于制備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比例設計的，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單、準確，更能確保cr12mov鋼的成分均勻、避免成分偏析。
本發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、錳鐵的生產成本低，工藝簡單；原料之一為廢鋼，避免了資源浪費，同時副產物剛玉渣破碎后可以作為打結料循環使用，避免了浪費和污染環境，進一步降低了生產成本。
具體實施方式
cr12mov鋼中的合金元素mo有很好的固溶強化作用，能明顯增加鋼的硬度強度，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化馬氏體晶粒，同時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具有很好的固溶強化效果，可提高鋼的強度和塑性。本發明根據cr12mov鋼成分的具體要求，創造性的設計了一種用于制備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；以上成分百分數之和為100％。
該鉬釩錳鐵中間合金中的mo、v、mn含量是針對cr12mov鋼設計得到，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，點火后反應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。反應熱量過高，反應劇烈，噴濺嚴重，合金收率低；熱量過低，渣、合金不分，試驗失敗；因此需要綜合考慮各物料配比，將反應熱量控制在合適的范圍內，同時使制得的鉬釩錳鐵中間合金滿足相應質量要求。為使反應熱量合適，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femn82c1.5，mn含量≤82％的中碳錳鐵；廢鋼沒有具體的規格，以不影響鉬釩錳鐵中間合金質量為準，一般可以采用鋼板加工時切割下來的邊角料。
為了創造良好的動力學條件，使反應充分進行，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產生的副產物剛玉渣，避免浪費和污染環境，降低生產成本，同時避免引入雜質，可將剛玉渣破碎后作為爐體打結料使用。
點火方式可選用本領域的常規操作；實際操作中，可選用以過氧化鋇和鎂組成的混合物為點火劑，使用時采用點燃鎂引發反應進行。
優化的，本發明可以按照以下方式實施：
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femn82c1.5，mn含量≤82％，粒度為3～10mm)、廢鋼(粒度為5～10mm)，各物料按其質量比為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的爐體內，以過氧化鋇和鎂組成的混合物為點火劑，使用時采用點燃鎂引發反應的進行。反應完成后，得到鉬釩錳鐵中間合金，副產物為剛玉渣。
下面通過實施例對本發明作進一步詳細說明，但并不因此將本發明保護范圍限制在所述的實施例范圍之中。
實施例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的爐體內，以過氧化鋇和鎂組成的混合物為點火劑，使用時采用鎂帶引燃作為副反應引發主反應的進行。反應完成后，得到鉬釩錳鐵中間合金8.5kg，其組分含量為mo質量分數為40.16％，v質量分數為15.06％，mn質量分數為34.8％，fe質量分數為7.6％，余量為碳等不可避免的雜質；副產物為剛玉渣。
實施例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的爐體內，以過氧化鋇和鎂組成的混合物為點火劑，使用時采用鎂帶引燃作為副反應引發主反應的進行。反應完成后，得到鉬釩錳鐵中間合金16.3kg，其組分含量為mo質量分數為36.25％，v質量分數為18.12％，mn質量分數為21.05％，fe質量分數為22.02％，余量為碳等不可避免的雜質；副產物為剛玉渣。
實施例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的爐體內，以過氧化鋇和鎂組成的混合物為點火劑，使用時采用鎂帶引燃作為副反應引發主反應的進行。反應完成后，得到鉬釩錳鐵中間合金11.9kg，其組分含量為mo質量分數為38.85％，v質量分數為16.55％，mn質量分數為28.2％，fe質量分數為13.4％，余量為碳等不可避免的雜質；副產物為剛玉渣。
通過以上實施例1～3可知，本發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比例設計，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鋼時配料上更為簡單、準確，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單、成本低，所得鉬釩錳鐵中間合金合金化均勻，質量滿足設計要求。