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CN1039438C - 高强度超因瓦合金及其生产方法 - Google Patents

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CN1039438C
CN1039438C CN94107306A CN94107306A CN1039438C CN 1039438 C CN1039438 C CN 1039438C CN 94107306 A CN94107306 A CN 94107306A CN 94107306 A CN94107306 A CN 94107306A CN 1039438 C CN1039438 C CN 1039438C
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CN
China
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induction furnace
vacuum induction
cold
invar alloy
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陶志刚
周谊军
丁伯雄
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Beijing Beiye Functional Materials Corporation
Shougang Corp
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Shougang Corp
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Abstract

本发明属于高强度超因瓦合金及其生产方法。合金的化学成分组成为：C0.03～0.50%，Mn≤0.6%，Ni31.0～32.5%，Co3～5%，Nb0.1～0.5%，余Fe及不可避免的杂质元素.合金采用真空感应炉和非真空感应炉冶炼，经热加工后，进行轻度冷变形和酸洗。再冷加工成带材或丝材。其平均线膨胀系数α室温～100℃≤1.2×10-6℃，抗张强度αb≥1150MPa。本发明的合金适应于微波技术、大地测量等标准量具、液态气体储容器、彩电的阴罩钢带、架空输电线的悬材等应用。

Description

高强度超因瓦合金及其生产方法
本发明属于高强度超因瓦合金及其生产方法。
目前得到广泛应用的低膨胀合金主要有FeNi36因瓦合金、Ni32Co4Cu超因瓦合金、Ni32Co4Nb超因瓦合金。它们都具有比较低或很低的平均线膨胀系数，例如FeNi36因瓦合金α室温～100℃≤1.8×10-6/℃。Ni32Co4Cu超因瓦合金α室温～100℃≤1.2×10-6/℃。但是，不管是带材或丝材，它们的强度都比较低，一般σb在400MPa左右，即便通过90％以上的冷变形，Ni32Co4Nb合金的强度也不过达到900MPa。这主要是它们几乎都是单一的奥氏体组织，热处理对其强度的提高不起作用。这便限制了该合金的应用范围。在微波技术、大地测量等标准量具、液态气体储容器、彩电的阴罩钢带、架空输电线等领域，既要求合金具有低膨胀特性，又要求有较高的高强度。
过去，为了提高强度，国内外采用添加Ti、Cr等强化元素，再经过复杂的热处理制度，抗张强度可增加到660MPa，甚至增加到1150MPa，但平均线膨胀系数却有较大幅度的提高，均超出因瓦合金或超因瓦合金的平均线膨胀系数范围，例如α室温～100℃达到3.5×10-6/℃。也就是对于低膨胀合金来说，低膨胀系数与高强度是一对矛盾的指标。
本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，生产一种具有高强度的超因瓦合金，使之能适应于微波技术、大地测量等标准量具、液态气体储容器、彩电的阴罩钢带、架空输电线的芯材等对低膨胀和高强度的应用要求。
为达到上述目的，本发明的合金化学成分重量百分比为：C0.03～0.50％，Mn≤0.6％，Ni31.0～32.5％，Co3～5％，Nb0.1-0.5％，余Fe及不可避免的杂质元素。添加充足的C是为了和Nb形成NbC，强化基体，这是本发明的实质性特点所在。
合金采用真空感应炉和非真空感应炉冶炼成圆锭，经1000～1200℃锻轧成热坯(扁坯或圆坯)，扁坯厚度为4.5～6.0mm，圆坯为Φ8～Φ12mm。坯料进行变形量小于50％的轻度冷轧或冷拔，若采用气体保护下热处理，则先酸洗再进行800～1000℃退火。若采用空气下热处理，则先进行800～1000℃退火再酸洗。之后便可以冷轧成带材或冷拔成丝材了。预先进行轻度冷轧或冷拔是为了形成均匀的位错，之后进行800～1000℃退火是为了在位错上优先析出强化项NbC，避免在晶界上析出，使合金不脆化，这是本发明工艺的实质性特点所在。
本发明合金取样方式是按常用标准的规定进行，膨胀样品在钢锭锻造时取；力学样品在成品带材或丝材上取。测定平均线膨胀系数和抗张强度。
采用上述技术方案所生产的合金，其中添加的C、Nb形成稳定的小颗粒弥散分布的NbC，可以保持因瓦合金和超因瓦合金的低膨胀行为，有效地提高因瓦合金和超因瓦合金的抗拉强度；合金预先通过轻度变形及热处理制度，可避免合金脆化；同时该合金组织稳定，-70℃下不析出马氏体，使合金同时具备高强度和低膨胀系数，可广泛用于微波技术、大地测量等标准量具、液态气体储容器、彩电的阴罩钢带、架空输电线等领域。
下面通过实施例具体说明本发明的技术方案。
实施例1：合金的化学成分组成为：C0.37％，Mn0.52％，Ni32.26％，Co3.92％，Nb0.25％，余Fe及不可避免的杂质元素。合金采用真空感应炉冶炼，在1000℃下锻造成40×40mm方坯，并热轧成Φ8mm盘圆，之后进行40％的冷拔变形，酸洗后在H2保护下进行850℃×5h热处理，最终进行不同变形量拔制(其抗张强度列于表1上)。从钢锭上取膨胀样测得α室温～100℃＝0.8×10-6/℃。
表1：
  冷拔变形量  44％  75％  88.9％  94％  97％
  抗张强度σbMPa  660  1030  1140  1185  1270
合金经-70℃×2h冷冻后不出现马氏体，合金性能稳定。
实施例2：合金的化学成分组成为：C0.34％，Mn0.27％，Ni31.65％，Co3.98％，Nb0.20％，余Fe及不可避免的杂质元素。合金采用非真空感应炉冶炼，在1000℃下锻造成20×80mm扁坯，并热轧成40mm热带坯，之后进行50％冷轧，酸洗后在H2保护下进行850℃×5h热处理，再按45％和60％变形量冷轧成带材。在钢锭上取膨胀样测得α室温～100℃＝1.2×10-6/℃。45％变形量冷轧带材的抗张强度为660MPa，60％变形量冷轧带材的抗张强度为1160MPa。合金经-70℃×2h冷冻后不出现马氏体。

Claims (2)

1.一种高强度超因瓦合金，其特征在于：合金的化学成分组成为：C0.03～0.50％，Mn≤0.6％，Ni31.0～32.5％，Co3～5％，Nb0.1～0.5％、余Fe及不可避免的杂质元素。
2.权利要求1所述合金的生产方法，采用真空感应炉或非真空感应炉冶炼，进行热加工，冷加工，其特征在于：冷加工过程中预先进行小于50％的轻度冷变形后，进行800～1000℃×4～5h热处理及酸洗，再冷加工成带材或丝材。
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Assignor: Capital Iron & Steel General Company

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Contract record no.: 200210042

Denomination of invention: High strength invar alloy and its production method

Granted publication date: 19980805

License type: Exclusive

Record date: 2002.6.3

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