[發明專利]一種高強度低膨脹因瓦合金線材及其制造方法

有效

• 申請號: 201911053199.3
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN112746217B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 田玉新;陸建生;王雪聽;趙欣
• 申請（專利權）人: 寶武特種冶金有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/08;C22C38/12;C21D8/06;C21D1/74;C21D1/18;C22C33/04
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 劉立平;陶芾

本發明公開了一種高強度低膨脹因瓦合金線材，所述合金鋼按重量百分比，其化學成分配比為：C：0.41～0.60％；Si：≤0.40％；Mn：0.20～0.60％；P≤0.02％；S≤0.02％；Ni：35.1～37％；Mo：1.51～3.0％；V：0.5～0.99％；Co≤1.0％；其余為Fe和不可避免的雜質，雜質元素的總量低于0.05wt％。還提供了該線材的制造方法，真空感應爐熔煉，電極棒電渣重熔成鋼錠，鋼錠鍛造成方坯，將鍛造方坯熱軋成小規格盤條，將熱軋盤條進行固溶處理，按常規工藝將經光亮回火后的線材拉拔成成品線材。本發明通過合適的熱處理及冷拔工藝，依靠碳化物強化、固溶強化及形變強化，使合金的強韌性獲得提高，并保證獲得較低的膨脹性能，其合金成本低，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及本發明屬于因瓦合金領域，主要涉及一種高強度低膨脹因瓦合金線材及其生產方法。

背景技術

Fe-Ni36因瓦合金因其具有良好的膨脹性能得到了廣泛重視和應用，它可用于制作精密激光和光學測量系統的結構元器件、液化天然氣儲氣罐、長距離電力傳輸線、天線形變控制設備、大型飛機復合材料的模具等。

Fe-Ni36因瓦合金因其獨特的性能在不同領域發揮著重要的作用。但普通Fe-Ni36因瓦合金的強度和硬度都很低,限制了其作為結構材料的使用。近年來，也發展了一些高強度因瓦合金，比如在電力行業中，倍容量導線所用的鋁包鋼芯就是通過提高普通Fe-Ni36因瓦合金的強度而發展起來的一種高強度因瓦合金，其膨脹系數較小，在作為導線應用時可減少弧垂，可使導線在更高溫度下運行，從而增加輸電量。但提高強度的同時往往伴隨著膨脹系數升高，因此在保持較低膨脹系數的前提下提高合金的強度是一項技術難度很大的工作。

目前，提高因瓦合金強度的途徑主要有兩種方法。一種方法是以Fe-Ni36合金為基礎，通過添加Be，利用Ni3Be金屬間化合物強化機制實現合金的強化，該方法的優點是強化效果好，抗拉強度可達1500MPa以上，缺點是合金的膨脹系數較高，20℃～100℃的膨脹系數可達3.5～4×10^-6/℃，合金的馬氏體相變點高，不適合在低溫狀態下使用。另一種方法是以Fe-Ni36合金為基礎，通過添加C和碳化物形成元素達到提高合金強度的目的，目前通過同時添加多種碳化物形成元素的方法，有效提高了合金的強度(抗拉強度≥1300MPa)。日本的一些鋼鐵企業都采用這種方法生產高強度因瓦合金，但是目前工業化應用的高強度因瓦合金成本高，也限制了其廣泛的應用。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于，提供一種高強度低膨脹的因瓦合金線材。本發明要解決的另一個技術問題是，提供該高強度低膨脹的因瓦合金線材的制備方法。

本發明的技術方案是，一種高強度低膨脹因瓦合金線材，所述合金鋼按重量百分比，其化學成分配比為：C：0.41～0.60％；Si：≤0.40％；Mn：0.20～0.60％；P≤0.02％；S≤0.02％；Ni：35.1～37％；Mo：1.51～3.0％；V：0.5～0.99％；Co≤1.0％；

其余為Fe和不可避免的雜質，雜質元素的總量低于0.05wt％。

本發明的合金鋼選擇化學成分范圍的原因如下：

C：C含量的增加可提高合金的強度，同時也提高了合金的膨脹系數。C在鐵鎳殷瓦合金中通常以間隙原子的形式存在，當合金中存在碳化物形成元素時，也會以碳化物形式存在，合金中的C與Mo、V等強碳化物形成元素以碳化物形式存在，極大地提高了合金的強度，同時以間隙原子形式存在的C，可以使合金的最小膨脹系數所對應的Ni含量比普通Fe-Ni36中Ni含量相應的減少。因此在進行成分設計時，要保證合金中有充足的C，其中一部分C要以碳化物形式存在，還要有一部分C以間隙原子的形式存在，合金中C的加入量按下式控制：C％＝0.063Mo％+0.2V％+0.15～0.30％。其優選成分范圍為0.41～0.60％，超出此范圍，合金的強度或膨脹系數將有一項不能滿足要求。