本发明属于氮化合金材料，更具体地说，涉及一种氮化合金材料与在钢中的应用。
背景技术：
1、氮化合金是在钢铁冶炼过程中使用较广泛的一种合金，在当今的钢铁生产中，为了提高钢材的强度，需要在炼钢的过程中加入钒铁或铌铁等合金通过微合金化来达到这种效果。为了充分发挥钒、铌的微合金强化作用，一般都需要在炼钢时加入适量的氮化合金，与微合金元素铌、钒形成强的碳氮化物，提高微合金元素的析出强化和沉淀强化作用。因此在钢铁冶炼中，氮化合金的使用是较广泛的。目前氮化合金均以单一元素与氮反应结合生成氮化合金，如氮化钒、氮化硅、氮化锰、氮化钛、氮化铬、氮化硼、氮化铌等氮化合金，冶金方面，生产高强度、耐磨、耐蚀等特殊性能要求的钢种时，通常采用钢水微合金化技术，如生产高强度耐蚀钢时，通常在合适的炼钢工艺下分别配加一些单一元素氮化合金，但上述方法存在以下几点突出的问题；1)合金有效利用率低，2)多个品种单一元素氮化合金的配加时间和加入顺序及加入量比，对炼钢工艺的设计和实施提出了苛刻要求，3)对钢性能的强化效果不充分、不稳定，4)使用成本高。
2、目前进行钒氮微合金化的方法主要有三种：1)加钒氮合金；2)加钒铁并在冶炼过程中加增氮剂(如加硅氮合金)；3)加钒铁并在冶炼过程中吹氮或加氮化合金。
3、其中，包芯线技术是将氮化合金加入钢水中的技术方法，其使用过程是先将欲加入钢液或铁液中的各种添加剂原料(如脱氧、脱硫剂、变质剂、合金物料等)破碎成一定粒度的粉体，然后用冷轧低碳钢(或有色金属)带将其包裹成为一条具有任意长度的复合材料(即包芯线)，再借助喂线机，使规定长度的包芯线以一定的速度穿过渣层送入钢包，并插入到一定深度，随着包芯线在某处的不断熔化，被其包裹着的添加剂也将不断地被熔入钢液或铁液中，与其周围钢液或铁液相互作用，对被处理熔液进行脱氧、脱硫、微合金化、成分微调以及变质等处理，达到改善被处理金属的使用性能、提高其洁净度等目的。
4、2009年学位论文《包芯线用氮化钒破碎工艺过程研究》公开了对氮化钒进行破碎制备包芯线芯粉的生产过程中碰到破碎后氮化钒芯粉细粉过多，颗粒形状不规则粒度分布不均匀等问题，这样导致在包芯线制备的包线过程中漏斗下料不均匀而使得生产的包芯线质量不稳定，最终影响微合金化的效果。此外，在氮化钒芯粉制备过程中，因细粉过多造成原料损耗大，造成原料浪费；以及现场的扬尘较大，环境污染较为严重。
5、经检索，专利类文献一(cn105463287a)公开了一种多元素氮化合金材料及其制备方法和应用，该专利中公开了多组分的氮化合金，将该合金块应用于包芯线中，需要将合金块进行破碎成一定粒径(例如0.01-4.5mm)的粉料进行包覆，然而，该合金块的组织结构较为紧密，从而导致合金块不易破碎，进而影响采用包芯线的方式添加氮化合金，因此有必要开发出较易破碎且细粉少的氮化合金材料。
技术实现思路
1、1.要解决的问题
2、针对现有的合金块不易破碎的问题，本发明的目的之一在于提供一种氮化合金材料，该材料的合金块具有较好的破碎性能，以及在钢水中具有较好的熔融性，提高合金的有效利用率。
3、本发明的目的之二在于提供一种氮化合金材料在钢中的应用，所述钢包括但不限于高铬铸铁、高强度带钢、非调质钢、高强度h型钢、高速工具钢、高强度管线钢、v级螺纹钢、hrb500(e)高强度抗震钢、hrb400(e)钢、hrb600钢和q620d钢中等。
4、2.技术方案
5、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
6、本发明的第一方面提供一种氮化合金材料，所述氮化合金材料包括一种或一种以上元素的氮化物或氮化合金，且必须包含氮化硅，所述氮化合金材料的内部所析出氮化硅的物相包括α-si3n4和β-si3n4物相，所述α-si3n4物相的占比为79-96wt％，β-si3n4物相的占比为4-21wt％。经分析发现α-si3n4晶须表面光滑，有大量缺陷，且有大量的分叉晶须；β-si3n4晶须的表面光滑，基本无缺陷，分叉的晶须少。
7、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，在100mpa的竖向静压力模式下，经至少10min，所述氮化合金块被破碎成颗粒状，颗粒的形似棱球形和尖角形，其中尖角形占比为60-95wt％。优选的，颗粒的形似棱球形占比为10wt％，尖角形占比为90wt％。
8、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述颗粒的粒度超过0.1mm的占比为80％以上。
9、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述氮化硅的平均晶粒度小于0.2μm。
10、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述氮化合金材料按照原子质量分数计算包含有13-32％的氮元素，21-60％的硅元素，0-27％的钒元素，0-19％的钛元素。
11、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，其中按照氮化合金材料质量分数计算还包含有b、nb和re元素，各元素的质量分数为b：0-6.5％，nb：0-7％，re：0-8％。
12、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述氮化合金材料还包含有氮化钒，所述氮化合金材料的制备方法包括：粉碎-压块-氮化处理-冷却，其中，所述冷却过程中控制冷却速度为3-5℃/s，使得氮化合金块内部所析出氮化钒的物相包括vn物相、v2n物相和v3n物相；其中vn物相的占比为65-90wt％，v2n和v3n两物相之和的占比为10-35wt％。
13、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述vn物相的占比为65wt％，v2n和v3n两物相之和的占比为35wt％。
14、本发明的第二方面提供一种所述氮化合金材料的应用，所述氮化合金材料可以在钢中的应用。
15、根据本发明目的的第二方面的任一实施方案，所述应用是将所述氮化合金材料用于包括但不限于高铬铸铁、高强度带钢、非调质钢、高强度h型钢、高速工具钢、高强度管线钢、v级螺纹钢、hrb500(e)高强度抗震钢、hrb400(e)钢、hrb600钢和q620d钢中等。
16、3.有益效果
17、相比于现有技术，本发明的有益效果为：
18、(1)本发明的氮化合金材料内部具有一些缺陷的物相，例如所述氮化合金材料的内部所析出氮化硅的物相包括α-si3n4和β-si3n4物相，所述α-si3n4物相的占比为79-96wt％，β-si3n4物相的占比为4-21wt％；经分析发现α-si3n4晶须表面光滑，有大量缺陷，且有大量的分叉晶须；β-si3n4晶须的表面光滑，基本无缺陷，分叉的晶须少，使得该合金材料具有较好的破碎性能，将本发明的氮化合金块进行破碎制成包芯线，不仅提高破碎效率的同时降低粉料的占比，减少原料损耗，而且避免现场的扬尘，提升环境质量；
19、(2)本发明通过改善氮化合金的工艺步骤，例如所述冷却过程中控制冷却速度为3-5℃/s，使得氮化合金块内部所析出氮化钒的物相包括vn物相、v2n物相和v3n物相；其中vn物相的占比为65-90wt％，v2n和v3n两物相之和的占比为10-35wt％，进一步该材料的合金块具有较好的破碎性能；
20、(3)本发明的氮化合金块也同样可以作为氮化合金块直接用用于钢水中，经检测，本发明的氮化合金在钢水中具有较好的熔融性，提高了合金的有效利用率，相比现有的氮化合金收得率提高15-27％。
1.一种氮化合金材料，所述氮化合金材料包括一种或一种以上元素的氮化物或氮化合金，且必须包含氮化硅，其特征在于，所述氮化合金材料的内部所析出氮化硅的物相包括α-si3n4和β-si3n4物相，所述α-si3n4物相的占比为79-96wt％，β-si3n4物相的占比为4-21wt％。
2.根据权利要求1所述的氮化合金材料，其特征在于，在100mpa的竖向静压力模式下，经至少10min，氮化合金块被破碎成颗粒状，颗粒的形似棱球形和尖角形，其中尖角形占比为60-95wt％。
3.根据权利要求2所述的氮化合金材料，其特征在于，颗粒的形似棱球形占比为10wt％，尖角形占比为90wt％。
4.根据权利要求3所述的氮化合金材料，其特征在于，所述颗粒的粒度超过0.1mm的占比为80％以上。
5.根据权利要求4所述的氮化合金材料，其特征在于，氮化硅的平均晶粒度小于0.2μm。
6.根据权利要求1至5任一项所述的氮化合金材料，其特征在于，氮化合金材料按照原子质量分数计算包含有13-32％的氮元素，21-60％的硅元素，0-27％的钒元素，0-19％的钛元素。
7.根据权利要求6所述的氮化合金材料，其特征在于，其中按照氮化合金材料质量分数计算还包含有b、nb和re元素，各元素的质量分数为b：0-6.5％，nb：0-7％，re：0-8％。
8.根据权利要求1所述的氮化合金材料，其特征在于，还包含有氮化钒，所述氮化合金材料的内部所析出氮化钒的物相包括vn物相、v2n物相和v3n物相；其中vn物相的占比为65-90wt％，v2n和v3n两物相之和的占比为10-35wt％。
9.根据权利要求8所述的氮化合金材料，其特征在于，所述vn物相的占比为65wt％，v2n和v3n两物相之和的占比为35wt％。
10.一种根据权利要求1至9所述的氮化合金材料在钢中的应用，所述钢包括但不限于高铬铸铁、高强度带钢、非调质钢、高强度h型钢、高速工具钢、高强度管线钢、v级螺纹钢、hrb500(e)高强度抗震钢、hrb400(e)钢、hrb600钢和q620d钢。
