当钢中含有一定量的钒及氮时,可强化和细化晶粒,提高钢的耐磨性和抗疲劳性等综合力学性能。而且在保证钢材强度的前提下,增加钢中氮含量可减少钒的用量,可降低成本。在实际生产中,钒氮元素加入钢的载体主要是氮化钒。但是由于氮化钒的熔点较高和表观密度低,有很大的局限性,因此本文将研究比氮化钒作用效果更好的氮化钒铁。目前氮化钒铁的生产工艺多采用钒铁、钒氧化物为原料,原料来源为多钒酸铵等钒的化合物,工艺流程复杂,成本较高。为了节约成本,本文将研究用钒多聚物直接制备氮化钒铁。本研究结合传统的氮化钒铁生产工艺,采用以钒多聚物、Fe2O3粉为原料,以碳粉为还原剂,在电阻炉中制备氮化钒铁。基本操作工艺流程:原料称量、加水混合,压块,干燥,送入电阻炉中,在氮气氛围下进行高温还原氮化反应一定时间,降温冷却,检测分析氮化钒铁产品。用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、DSC热分析等手段,研究配碳量、保温温度、保温时间、氮气流量、致密化温度和致密化时间对氮化钒铁的氮含量、表观密度和杂质分布的影响,得出最佳工艺条件。通过研究,得到以下结果:(1)通过探究,最佳工艺条件是:保温温度1450℃;保温时间120 min;碳过量百分比10%;致密化温度1570℃;致密化时间60 min;氮气流量0.8 L/min。此时:氮含量为11.4%,钒含量为57.5%,铁含量为22.14%,密度4.7 g/cm3。已达到预期要求。(2)对样品表面进行元素扫描,可得元素Fe和V之间有明显的边界,氮元素和钒元素完全重叠在一起,结合成VN相,碳元素均匀分布,表明碳同时分布于Fe和VN相。(3)通过对合成的氮化钒铁与已有的氮化钒DSC热分析,可知在加热过程中两者的DSC曲线有相同的变化规律,吸热峰与放热峰基本一致。因此,可以判断本研究所得的氮化钒铁样品可以使用到钢冶炼的生产过程中。