[发明专利]一种基于细晶强化的因瓦合金板材的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于细晶强化的因瓦合金板材的制备方法，所述因瓦合金的化学成分以质量百分比表示，其中C：≤0.02％，Mn：0.2‑0.6％，Si：0.05‑0.25％，P≤0.002％，S≤0.002％，O≤0.0015％，Ni：35‑36.5％，Al+Mg+Zr+Ti≤0.2％，余量为Fe；本发明在锻造后进行热轧，控制变形量≥90％，再将热轧板进行热处理得到成品退火板材。本发明所制备的因瓦合金热轧板材除了在成分和膨胀系数方面满足YB/T 5241，其晶粒度可达到7.5级以上，抗拉强度可达到500MPa以上，屈服强度可达到300MPa以上。

技术领域

本发明属于特种材料冶炼技术领域，涉及一种基于细晶强化的因瓦合金板材的制备方法。

背景技术

因瓦合金中Ni的质量百分比在36％左右，因为其尺寸非常稳定，基本不随温度的变化而发生变化(国内称为4J36)，其室温组织为单一的奥氏体组织。因瓦合金的居里温度一般在230℃附近，在居里温度以下的温度区间内，其膨胀系数非常稳定。根据国内标准YB/T 5241《低膨胀铁镍、铁镍钴合金》可知，当温度区间在20～100℃时，4J36的膨胀系数α≤1.5×10^-6/℃。正因为4J36膨胀系数极低的特性，在精密仪器、航空航天及电子工业等领域具有巨大的市场前景，是制造热双金属片、液态天然气储罐等产品的关键材料。

但是因瓦合金的抗拉强度、屈服强度等都较低，其中抗拉强度在500MPa以下，屈服强度在270MPa以下。当因瓦合金因为低膨胀的特性越来越多的用于结构材料时，其低的抗拉强度就制约了其进一步发展，所以目前高强度低膨胀因瓦合金的开发是一个重要的方向。

一般的常规的金属材料强化方式有固溶强化、第二相强化、细晶强化等。然而在因瓦合金中添加除钴外的第三种金属元素，都会使得因瓦合金的膨胀系数增大，所以加入W、Mo、Nb、V、Ti等固溶和强化元素，虽然可以提升力学性能，可是同时也会使得因瓦合金的膨胀系数显著增加。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种基于细晶强化的因瓦合金板材的制备方法，通过大变形热轧以及之后的热处理获得晶粒尺寸细小的高强度因瓦合金热轧板材；在不改变因瓦合金成分的基础上，即不改变因瓦合金低膨胀性能的基础上，完成对材料的强化作用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于细晶强化的因瓦合金板材的制备方法，包括以下操作：

1)按照因瓦合金化学成分进行配料；

将熔炼原料加入到中频炉中进行熔炼，化料期间加入石灰和萤石进行造渣；精炼温度为1560～1630℃，出钢温度为1600～1640℃，精炼时间为30～50min；

出钢前8～10min加入金属锰，使熔液合金化；出钢前3～5min，加入Ni-Mg合金和Si-Ca合金进行终脱氧；

精炼结束后将钢水注入中间包；

2)将中间包中的钢液转移至VD炉中进行冶炼脱气；

3)将脱气合格的钢液浇注为铸锭，铸锭经过模冷之后脱模，模冷时间≥24h，得到结晶均匀的铸锭；

4)将铸锭进行铣平面和修磨操作后，采用燃气加热炉进行锻造；

铸锭装炉温度≤300℃，随炉升温至700～900℃保温120～200min；再升温至1000～1100℃保温90～150min，终锻温度≥900℃；

坯料出炉后进行锻造；

5)将坯料锯切两头后进行铣表面和修磨操作，然后在其表面涂刷耐高温的涂料再进行热轧；

热轧采用燃气炉，装炉温度≤500℃；随炉升温，保温温度为1000℃～1150℃，保温20～30min后进行一火轧制：