[发明专利]高强度超因瓦合金及其生产方法

说明书

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σ_b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/℃。