本发明涉及一种以固体渗氮工艺为基础、常压下制备高氮合金材料的方法，该方法适用于氮含量在0.6-1.5wt％的高氮合金材料的制造，属于金属材料制造领域。
背景技术：
1、高氮合金是以大气中的氮元素全部取代稀有金属镍，形成的一种铁基奥氏体高强韧性耐腐蚀合金。高氮合金材料集高强度、高塑性、高耐腐蚀性、优异的抗高温机械性能、无磁性、以及良好的生物相容性为一体。对于奥氏体型高氮合金，其氮含量在合金中占0.4wt％以上，由于氮元素的资源丰富、廉价、生产工艺环保、节省资源和能源，高氮合金被世界材料科学界公认为“前沿领域材料”、“环境友好材料”，成为新材料研发的热点。
2、基于上述优异的综合性能，高氮合金的应用领域极其广泛，涉及交通、能源、化工、海洋工程、医用材料、军工等诸多领域。
3、然而，氮在液态合金中的溶解度极低(常压下氮在钢液中的溶解度低于0.0045(wt)％)，因此，现阶段高氮合金材料的熔炼大多采用增压冶金方法。熔炼工艺的局限性极大地增加了高氮合金材料的制造成本，也大大限制了其应用。在世界范围内，目前只有美国等少数几个国家采用高压冶金技术生产氮含量超过0.80％的高氮合金，因生产成本高，售价居高不下。
4、本发明提供了一种能够稳定地获得高氮含量、且氮含量可控的高氮合金材料的制造方法。与本发明人已经被授权的发明专利“一种高氮无镍奥氏体不锈钢的制造方法”(专利号：zl 200810050792.8)相比较，本发明的突出特点在于：先将超低碳或低碳的铬铁合金粉末、锰铁合金粉末、钼铁合金粉末等固体粉末进行氮化后，将氮化后的上述粉末作为高氮合金的“供氮载体”；与加入粒状、条状、片状或其混合形状的高氮合金相比较，本发明所提供的方法更便捷，供氮效率更高、固氮效果更优，可以在常压下实现高氮合金材料的制造。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种常压下冶炼制造高氮合金材料的方法。该方法能够实现高氮含量(0.6-1.5％)合金的制备，同时,合金的制备方法简便、容易控制。
2、本发明的技术方案是这样实现的：通过“三步法”完成高氮合金材料的制造，具体步骤如下：
3、第一步 固体氮化。将微碳或超微碳的铬铁合金粉末、锰铁合金粉末、钼铁合金粉末等原材料在密闭的容器中加热、并与氮气充分接触，进行固体氮化，获得含氮量在4-20％的上述氮化合金；
4、第二步 冶炼及保温控氮。将超低碳或低碳的铬铁基础钢在浇注前或浇注过程中，快速加入经固体氮化的上述合金粉末，并进行快速混合搅拌，再快速将上述钢液浇铸成铸锭；
5、第三步 保温控氮。通过对合金铸锭的热变形加工及固溶处理，获得氮含量在0.6-1.5wt％的高氮合金材料。
6、所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的超低碳或低碳的铬铁合金粉末、锰铁合金粉末、钼铁合金粉末等原材料的粒度在10-80目之间；
7、所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的超微碳或微碳的合金粉末的固体氮化温度为600℃-1150℃，氮化时间为4-8小时；
8、所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的超微碳或微碳的铬铁合金粉末、锰铁合金粉末、钼铁合金粉末等原材料是经普通造粒方法获得的合金粉末；
9、所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的快速混合搅拌是靠钢液浇注流动搅拌或者电磁搅拌或者吹氩搅拌。
10、所述的热变形加工包括热锻、热轧及热挤压等方法，其特征在于热变形加工温度需控制在1250℃以下。
11、本发明的积极效果是将部分原材料利用固体渗氮的方法获得较高的氮含量，并将其作为高氮合金的“供氮载体”，再通过在适当条件下的加热和保温，利用氮化合金粉末的加入量以及在固态下对元素氮的扩散速率的控制，获得预期氮含量的高氮合金材料。
1.一种常压下制造高氮合金材料的方法。其特征在于：利用“三步法”完成高氮合金材料的冶炼；
2.根据权利要求1所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的超微碳或微碳的铬铁合金粉末、锰铁合金粉末、钼铁合金粉末等原材料的粒度在10-80目之间。
3.根据权利要求1所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的超微碳或微碳的合金粉末的固体氮化温度为600℃-1150℃，氮化时间为4-8小时。
4.根据权利要求1、2和3所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的超微碳或微碳的铬铁合金粉末、锰铁合金粉末、钼铁合金粉末等原材料是经普通造粒方法获得的合金粉末。
5.根据权利要求1所述的常压下冶炼制造高氮合金材料的方法，其特征在于所述的快速混合搅拌是靠钢液浇注流动搅拌或者电磁搅拌或者吹氩搅拌。
6.根据权利要求1所述的热变形加工包括热锻、热轧及热挤压等方法，其特征在于所述的热变形加工的温度需控制在1250℃以下。