[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度因瓦合金線材及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110021134.1
• 申請(qǐng)日: 2021-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN114752846A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田玉新;陸建生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶武特種冶金有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/02
• 分類號(hào): C22C38/02;C22C38/04;C22C38/46;C22C38/52;B21C37/04;C21D8/06
• 代理公司: 上海集信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31254
• 代理人: 洪玲

本發(fā)明公開了高強(qiáng)度因瓦合金線材及其制備方法，通過(guò)涉及合金成分，添加C、Cr、V等元素來(lái)提高合金的強(qiáng)度，各元素含量滿足如下公式：C％＝0.05Cr％+0.2V％、0.6≤V/Cr≤1.8，再施以一定的熱處理工藝及冷拉工藝，依靠沉淀強(qiáng)化和形變強(qiáng)化協(xié)同效應(yīng)，使合金線材達(dá)到高強(qiáng)度低膨脹性能，其性能指標(biāo)可達(dá)：抗拉強(qiáng)度≥1350MPa，20℃～230℃線膨脹系數(shù)≤3.0×10^?6/℃，230℃～290℃線膨脹系數(shù)≤10×10^?6/℃，完全可以替代目前工業(yè)化應(yīng)用的低松弛傳輸導(dǎo)線用線材。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金行業(yè)中的因瓦合金領(lǐng)域，特別涉及一種高強(qiáng)度因瓦合金線材及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，線膨脹系數(shù)小且強(qiáng)度高的結(jié)構(gòu)材料日益得到關(guān)注。目前制造這種材料的途徑有三種：一種方法是在普通Fe-Ni因瓦合金基礎(chǔ)上，通過(guò)添加Be、Ti、Al等，靠析出Ni₃Be和Ni₃(AL,Ti)等金屬間化合物強(qiáng)化機(jī)制來(lái)生產(chǎn)，該方法的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)化效果好，抗拉強(qiáng)度可達(dá)1500MPa以上，缺點(diǎn)是合金的膨脹系數(shù)較高，20℃～100℃的膨脹系數(shù)可達(dá)3.5～4×10^-6/℃；第二種方法是在普通Fe-Ni因瓦合金基礎(chǔ)上，通過(guò)添加C和碳化物形成元素，靠析出碳化物來(lái)達(dá)到提高合金強(qiáng)度的目的，目前通過(guò)同時(shí)添加多種碳化物形成元素諸如Cr、Mo、V、W等的方法，合金的抗拉強(qiáng)度可達(dá)1300MPa以上，但是多種合金元素的添加往往也伴隨著膨脹系數(shù)的增加；第三種方法是靠形變強(qiáng)化，通過(guò)冷變形，使合金中產(chǎn)生大量的位錯(cuò)和亞結(jié)構(gòu)，不但使合金的強(qiáng)度得到提高，同時(shí)還降低了合金的膨脹系數(shù)；但是上述的三種方法僅靠其中一種強(qiáng)化方式很難達(dá)到預(yù)期目的。

現(xiàn)有技術(shù)也有類似的研究，比如申請(qǐng)?zhí)?00510029930.0公開了一種高強(qiáng)度因瓦合金及其合金線材的生產(chǎn)方法，通過(guò)添加C、W、V、Co元素(參見表1)，形成W、V彌散型碳化物，使線材抗拉強(qiáng)度≥1300MPa，同時(shí)保持了常規(guī)Fe-36Ni因瓦合金的低膨脹特性(20～240℃時(shí)，α≤2.5×10^-6/℃；20～290℃時(shí)，α≤4.5×10^-6/℃)，但是該合金中W含量較高，熱加工性能較差；又如日本專利JP2003082439(A)通過(guò)添加C、Mo、V元素(參見表1)，形成Mo、V彌散型碳化物，使合金線材抗拉強(qiáng)度≥1300MPa；該合金20～230℃的平均線熱膨脹系數(shù)α≤3.7×10^-6/℃，230～290℃平均線熱膨脹系數(shù)α≤10.8×10^-6/℃，但是該方法由于添加Mo、V導(dǎo)致合金的膨脹系數(shù)偏高。

表1現(xiàn)有技術(shù)中因瓦合金的成分及含量(wt％)

鑒于上述情況，如何在Fe-36Ni因瓦合金的基礎(chǔ)上開發(fā)出一種線膨脹系數(shù)小且強(qiáng)度高的結(jié)構(gòu)材料，仍然是目前亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明目的是提供一種高強(qiáng)度因瓦合金線材及其制備方法，在Fe-36Ni因瓦合金化學(xué)成分基礎(chǔ)上，通過(guò)添加C、Cr、V等元素，通過(guò)熱處理工藝使其在基體中析出均勻細(xì)小彌散的碳化物，達(dá)到強(qiáng)化的目的，然后再通過(guò)冷拉變形，依靠形變強(qiáng)化，使線材強(qiáng)度進(jìn)一步提升，采用碳化物強(qiáng)化和形變強(qiáng)化雙重作用，在獲得高強(qiáng)度的同時(shí)降低膨脹系數(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:

本發(fā)明的第一方面提供一種高強(qiáng)度因瓦合金線材，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的以下成分:C:0.20～0.45％、Si≤0.60％、Mn：0.20～0.60％、P≤0.02％、S≤0.02％、Ni：33～40％、Cr：0.5～1.6％、V：0.5～1.5％、Co≤5.0％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，C:0.23～0.38％、Ni：33～38％、Cr：0.6～1.6％、V：1.0～1.5％、Co≤3.0％，不可避免的雜質(zhì)的總量低于0.05wt％。