一种高强度低膨胀因瓦合金线材制造技术

本发明专利技术公开了一种高强度低膨胀因瓦合金线材，按重量百分比，其化学成分配比为，C：0.15Cr+0.2V；Si：≤0.70％；Mn：0.20～0.60％；P≤0.02％；S≤0.02％；Ni：33.5～37.5％；Cr：0.8～3.0％；V：0.7～1.1％；其余为Fe和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05wt％。杂质元素的总量低于0.05wt％。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度低膨胀因瓦合金线材


[0001]本专利技术属于因瓦合金
，具体涉及一种高强度低膨胀因瓦合金线材。

技术介绍

[0002]高强度低膨胀因瓦合金是应用于特殊工业领域的新型功能化结构材料。近年来随着高强度低膨胀因瓦合金在电力传输行业中大规模的工业化应用，使得人们对高强度因瓦合金的研究越来越重视。由于普通的Fe-Ni36因瓦合金在室温下强度很低(Rm≤500MPa)，所以极大地限制了其作为结构材料的应用。本领域技术人员试图通过各种方法来提高Fe-Ni36因瓦合金的强度，比如采用固溶强化、形变强化和沉淀强化等方式。但采用固溶强化往往伴随着膨胀系数的明显增大，因此，目前普遍被采用的提高因瓦合金强度的途径主要有两种方法：一是形变强化，通过冷拉变形，不但可使合金的强度提高，同时还使膨胀系数降低；二是沉淀强化，通过向合金中加入合金元素，使其在一定条件下析出细小弥散分布的第二相颗粒(如碳化物或金属间化合物)，从而提高合金的强度。
[0003]公开号为JP2003082439(A)的日本专利文献，通过采用C、Mo、V联合添加，形成弥散型碳化物，使得合金在20～230℃的平均线热膨胀系数α≤3.7
×
10-6，230～290℃平均线热膨胀系数α≤10.8
×
10-6，抗拉强度≥1300MPa。该技术方案的合金中，Cr含量较低，Mo含量较高。
[0004]公开号为CN1743490A的中国专利文献，则通过添加C、W、V元素，使线材保持了常规Fe－Ni36因瓦合金的低膨胀特性(20～240℃时，α≤2.5
×
10－6/℃；20～290℃时，α≤4.5
×
10－6/℃)，同时获得令人满意的高强度(≥1300MPa)。该技术方案的合金中，W含量较高，Cr含量较低。
[0005]公开号为JP63-56289的日本专利文献，通过添加C、Cr、Mo元素，形成碳化物强化，并通过添加一定量Co使膨胀系数进一步降低。该合金抗拉强度≥1300MPa，室温～300℃的平均线热膨胀系数α≤3.3
×
10-6。其合金中，含有一定量的Mo、Co，因此成本相对较高，限制其广泛应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种较低制造成本，且性能优良的高强度低膨胀的Fe-Ni因瓦合金线材。
[0007]其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
[0008]一种高强度低膨胀的Fe-Ni因瓦合金线材，其特点为，
[0009]本专利技术的合金钢按重量百分比，其化学成分配比为：C：0.30～0.60％；Si：≤0.70％；Mn：0.20～0.60％；P≤0.02％；S≤0.02％；Ni：33.5～37.5％；Cr：0.8～3.0％；V：0.7～1.1％；并满足：C％＝0.15Cr％+0.2V％；其余为Fe和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05wt％。
[0010]本专利技术的合金钢选择化学成分范围的原因如下：
[0011]C：C是形成碳化物强化相所必需的元素。C含量过低，强化效果不明显；C含量过高，会形成大块状碳化物，使合金性能变差。合金中C的加入量按下式控制：C％＝0.15Cr％+0.2V％。其成分范围控制在0.30～0.60％，优选0.40～0.60％。
[0012]Si：加入合金中起到很好的脱氧作用，但同时会使材料的膨胀系数提高，在保证钢水脱氧良好的情况下，尽量降低合金中的Si含量。优选Si≤0.70％。
[0013]Mn：既是脱氧元素又是强化元素。增加合金中的Mn含量，可使合金的强度增加，但其含量偏高时会损害其韧性，同时会使合金的膨胀系数升高。为此，优选Mn含量为0.20～0.60％。
[0014]Ni：Ni是保证合金具有低的膨胀系数的必要元素。Ni含量过高或过低都会使膨胀系数增加。Ni含量控制在33.5～37.5％范围，优选35.0～37.5％。
[0015]Cr：Cr是中等强度碳化物形成元素，能有效提高合金强度，Cr含量过低，强化效果不明显；Cr含量过高，则容易形成粗大碳化物，恶化合金性能。本专利技术Cr含量控制在0.8～3.0％范围。
[0016]V：钒是强碳化物形成元素，V与C形成的碳化物，起沉淀强化和细化晶粒的作用，可提高合金的强度和塑性，但是V太高会显著降低合金的塑韧性。本专利技术选择V含量控制在0.7～1.1％范围。
[0017]P：是对韧性有害的元素，低熔点P的化合物会偏聚在晶界，导致晶界脆性增加，在热应力的作用下会形成微裂纹。因此，P含量应控制尽量低。本专利技术控制P≤0.020％。
[0018]S：是有害杂质元素，可以降低合金的塑韧性。S与Mn可形成低熔点的MnS偏聚在晶界，导致晶界脆化，在应力作用下形成沿晶裂纹。因此，希望合金中的S含量越低越好。本专利技术控制S≤0.020％。
[0019]本专利技术合金成分设计的特点是：
[0020]本专利技术是在Fe-Ni36因瓦合金基础上，通过添加C、Cr、V等元素，其加入量按C％＝0.15Cr％+0.2V％配比控制，再施以常规的热处理工艺及冷拉工艺，依靠沉淀强化和形变强化使合金线材不但可以保持较高的强度，同时具有相对较低的线膨胀系数，其性能指标可达：抗拉强度≥1300MPa，20℃-230℃线膨胀系数≤3.0
×
10-6
/℃，230℃-290℃线膨胀系数≤10.8
×
10-6
/℃，完全可以替代目前工业化应用的倍容量导线用线材，由于不含有贵重的合金元素Mo、Co等，所以其制造成本较低。
[0021]下表1为本专利技术合金钢与现有部分合金钢的化学成分对比。
[0022]表1：(单位：wt％)
[0023][0024]本专利技术与现有技术相比较，具有突出的特点和显著优点：
[0025]本专利技术钢是在Fe-Ni36合金的基础上，通过添加C、Cr、V元素，再施以常规的热处理工艺及冷拉工艺，依靠沉淀强化和形变强化，使合金的强韧性获得大幅度提高，并保证获得较低的膨胀系数。该合金可用于替代现有的倍容量传输导线，应用前景广阔。
具体实施方式
[0026]下面对本专利技术的具体实施方式进行进一步的详细说明。
[0027]本专利技术的目的在于提供一种高强度低膨胀的Fe-Ni因瓦合金线材。
[0028]以下根据本专利技术所设计的化学成分，按常规生产方法生产了8炉合金，合金的具体成分如下表2所示，性能测试结果如下表3所示。从表3可以看出，钢号1、4和6强度指标没达到1300MPa要求，说明C含量(表格中的C含量取小数点后两位)偏低时，强度指标偏低，而且当Ni含量低于35.0％时，膨胀系数偏高，如钢号4和6。
[0029]表2：本专利技术的合金钢的化学成分，wt％
[0030]钢号CSiMnPSNiCrVFe10.330.60.460.0160.0136.40.771.06余20.590.40.520.020.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度低膨胀因瓦合金线材，其特征在于，按重量百分比，其化学成分配比为：C：0.15Cr+0.2V；Si：≤0.70％；Mn：0.20～0.60％；P≤0.02％；S≤0.02％；Ni：33.5～37.5％；Cr：0.8～3.0％；V：0.7～1.1％；其余为Fe和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05wt％。2.根据权利要求1所述的高强度低膨胀因瓦合金线材，其特征在于，按重量百分比，C为0.30～0.60％。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：田玉新，陆建生，倪和勇，
申请(专利权)人：宝武特种冶金有限公司，
类型：发明
国别省市：