[发明专利]高强度低膨胀的热轧因瓦合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金，尤其是一种高强度低膨胀的热轧因瓦合金。

背景技术

含镍质量分数为36%的铁镍合金(又称因瓦合金)，低于居里温度可展示出极低的热膨胀系数，在精密仪器、电子工业、航空航天等领域具有巨大的应用价值，是制作显示器荫罩、热双金属片、玻璃密封引丝、微波谐振腔、精密激光部件、液态天然气和液态氧储罐等产品的关键材料。

需要指出的是，《YB/T5241-2005低膨胀铁镍、铁镍钴合金》标准中规定4J36范畴内的合金成分(重量%)为：C≤0.05%、Ni35～37%、Mn0.2～0.6%、Si≤0.3%、S≤0.02%、P≤0.02%，其余为Fe和不可避免杂质。依靠这种化学成分生产出来的4J36合金，室温下的抗拉强度不足500MPa，长期以来只能作为功能材料使用，难以适合新形势下承担结构材料作用的性能要求。

为了提高因瓦合金的强度指标，目前最为通行的做法是向合金中同时加入碳和碳化物形成元素，利用碳化物析出强化，实现强度性能的提升。而另一方面，向合金中添加金属间化合物形成元素，如Ti和Al等，利用金属间化合物Nb₃Al、Nb₃Ti对基体的强化作用，提高合金的强度。

中国专利公开说明书CN1275630A公开了一种高强度低膨胀合金钢，其化学成分质量百分比为：C0.15～0.35%，Mn0.1～0.6%，Si0.15～0.6%，Ni32～40%，Mo0.3～0.95%，B0.003～0.15%，Zr0.005～0.01%，其余为Fe。其利用Mo₂C的析出强化及B对晶界的强化作用，可使该合金抗拉强度达到1100MPa以上，25～250℃范围内的线膨胀系数α≤1.2×10^-6/℃。

中国专利公开说明书CN100447275C公开了一种高强度因瓦合金及其合金线材的生产方法，其化学成分质量百分比为：C0.15～0.4%，Si≤0.6%，Mn≤0.8%，P≤0.025%，S≤0.02%，Ni34.0～42.0%，Co≤3.5%，Cr≤0.5%，Cu≤0.2%，W1.5～5.0%，V0.3～1.2%，Mo≤0.5%，其余为Fe和不可避免杂质。使用该成分的因瓦合金，充分利用W、V和Mo的微细碳化物，如WC、W₂C、VC、Mo₂C等，对奥氏体基体的析出强化作用，再经冷拔工艺加工成丝材后，其强度可达1200MPa以上。

中国专利公告说明书CN102888557B公开了一种高强度低膨胀系数合金线材及其制造方法，其化学成分质量百分比为：C≤0.05%，Si≤0.5%，Mn≤0.6%，Ni36.0～42.0%，Ti1.5～3.0%，Al0.3～1.0%，Co≤4.5%，RE≤0.1%或B≤0.02%或Ca≤0.02%。该化学成分的因瓦合金，经拉拔处理制成一定直径的线材，充分利用Ni₃(Ti,Al)相对奥氏体基体的弥散强化作用，可使线材的抗拉强度大于等于1500MPa，同时，20～100℃温度范围内的平均线膨胀系数α≤3.5×10^-6/℃。

中国专利公开说明书CN1400330A公开了高强度低膨胀的合金结构钢材料，其化学成分质量百分比为：C0.5～2.5%，Ni32～45%，V1.2～3.0%，Cr0.5～5.0%，Si≤0.6%，Mn≤2.0%，Cu≤5.0%，Mg≤0.2%，Ca≤0.01%，RE≤0.2%，Mo、W、Nb、Zr中的任意一种元素在0.5～5.0%，其余为Fe。该合金材料的抗拉强度大于1200MPa，但线膨胀系数偏大，α_20～100℃≥6.0×10^-6/℃。

中国专利公开说明书CN100535164C公开了一种Fe-36Ni为基的合金线材及其制造方法，其化学成分质量百分比为：C0.15～0.4%，Ni34～40%，Si≤0.6%，Mn≤0.6%，Mo1.5～4.0%，Nb0.3～1.0%，Co≤3.5%，Cr≤0.49%，P≤0.025%，S≤0.02%，Al≤0.1%，Mg≤0.01%，B≤0.01%，Ca≤0.02%，RE≤0.1%，其余为Fe和不可避免杂质。其利用Mo₂C和NbC对奥氏体基体的析出强化作用，该成分合金经冷拉拔处理后，可实现合金线材的抗拉强度大于1300MPa，线膨胀系数α_20～230℃≤3.0×10^-6/℃。