一种沉淀硬化型因瓦合金及其加工方法技术

本发明专利技术公开一种沉淀硬化型因瓦合金及其加工方法，一方面，本发明专利技术提供高强度因瓦合金，为使材料既保持低膨胀特性，又提高材料强度，满足架空输电线使用要求，对主要功能性元素镍元素和铝元素及其配比进行调整、优选，镍和铝的含量：满足37.5≥Ni

【技术实现步骤摘要】
一种沉淀硬化型因瓦合金及其加工方法


[0001]本专利技术涉及沉淀硬化型合金
，具体涉及一种沉淀硬化型因瓦合金及其加工方法。

技术介绍

[0002]因瓦合金的膨胀系数为普通碳钢的十分之一，广泛应用于模具制造业、电子工业，是工业化建设不可或缺的一类极其重要的材料。但是由于因瓦合金强度低，从而限制其应用领域的进一步拓展。如在电力工程中，为使输电容量进一步提升，要求架空输电线垂度减小，这就要求一种热膨胀系数小、强度高材料来制造架空输电线。

技术实现思路

[0003]本专利技术公开一种沉淀硬化型因瓦合金及其加工方法，制造一种高强度因瓦合金，其力学性能满足架空输电线使用要求，针对以上需求，设计其化学成分及要求，并提供其加工方法。
[0004]具体技术方案如下：
[0005]1.高强度因瓦合金，
[0006]按质量百分比由如下元素组成：碳不大于0.1、硅不大于1.0、磷不大于0.02、硫不大于0.01、镍：36.5～45.0、铝：0.5～1.5，余量铁和不可避免的杂质；镍和铝的含量：满足37.5≥Ni
‑
6.5
×
Al≥34.5％。
[0007]高强度因瓦合金的力学性能：抗拉强度不小于1300Mpa，断后伸长率不小于3％。
[0008]高强度因瓦合金的20℃～230℃线膨胀系数(α)不大于3.0
×
10
‑6(1/℃)，230℃～290℃线膨胀系数(α)不大于10.8
×
10
‑6(1/℃)。
[0009]2.高强度因瓦合金加工方法：
[0010]本专利技术的方法除下述内容之外，其余均采用本领域的常规方法和装置，冶炼采用本领域内的常规方法，根据实际情况能够合理的选择具体的工艺步骤和参数；
[0011]轧制开坯：坯料加热温度控制在1030℃～1160℃，终轧温度不低于850℃，对坯料进行表面修磨，经检查无肉眼可见缺陷；
[0012]线材轧制：将经过轧制开坯的坯料轧制成线材，轧制时，坯料加热温度控制在1030℃～1160℃，吐丝温度不低于850℃，穿水冷却，得到轧制线材；
[0013]热处理：对轧制线材进行固溶热处理和时效热处理；其中，固溶热处理时，固溶热处理温度900℃～1100℃，保温时间30min～60min，然后水冷、炉冷或空冷；时效热处理时，时效温度是450℃～700℃，保温时间是1h～8h，然后水冷、炉冷或空冷；
[0014]冷拔：减面率大于30％；
[0015]最终热处理：对冷拔材时效热处理，时效温度是450℃～700℃，保温时间是1h～8h，然后水冷、炉冷或空冷。
[0016]本专利技术专利技术点分析：
[0017]一方面，本专利技术提供了一种高强度因瓦合金，包括按照重量百分比计的如下元素：碳不大于0.1、硅不大于1.0、磷不大于0.02、硫不大于0.01、镍：36.5～45.0、铝：0.5～1.5，余量铁和不可避免的杂质；为使材料既保持低膨胀特性，又提高材料强度，满足架空输电线使用要求，对主要功能性元素镍元素和铝元素及其配比进行调整、优选，镍和铝的含量：满足37.5≥Ni
‑
6.5
×
Al≥34.5％。
[0018]碳在合金中属于有害元素，会导致膨胀系数增大。碳的电子轨道杂化会破坏铁
‑
镍有序相的特殊磁结构，从而破坏磁致伸缩与热膨胀的相互抵消关系，当碳含量超过0.8％后，这种破坏作用会突然增大，因此，碳含量控制在不大于0.1％。
[0019]硅此合金中属于有害元素，会促进有害相析出。当硅含量大于1.0％时，晶界会析出含硅有害析出相，从而弱化晶界强度，导致开裂，因此，硅含量控制在不大于1.0％。
[0020]镍为功能性元素，镍元素既是沉淀相形成元素，又是磁有序相形成元素。镍元素与铝元素形成Ni3Al沉淀相，通过弥散强化机制增加材料强度，同时Ni3Al相具有封闭的磁结构，不会破坏周围原子的磁结构，保持该相周围材料的低膨胀特性。镍元素与铁元素形成Ni3Fe磁有序相，Ni3Fe具有特殊的磁致伸缩效应可以抵消热膨胀作用。基体中的有效镍含量只有在接近36％时，合金的热膨胀系数才能达到最低水平，因此，镍含量控制在36.5％～45.0％，并满足37.5％≥Ni
‑
6.5
×
Al≥34.5％。
[0021]铝是合金化元素，铝元素与镍元素在时效热处理时会形成Ni3Al沉淀相，通过弥散强化机制提高材料强度，同时Ni3Al相具有封闭的磁结构，不会破坏周围原子的磁结构，保持该相周围材料的低膨胀特性。
[0022]另一方面，本专利技术提供了一种高强度因瓦合金制备方法，包括：冶炼、轧制开坯、线材轧制、热处理、冷拔和最终热处理。
[0023]专利技术人研究发现，合金在1030℃～1160℃范围内具有较高热塑性，当温度高于1160℃时，热塑性下降，开始锻造时容易开裂。固溶热处理温度是900℃～1100℃，在此区间内，合金的组织静态再结晶发生完全，并且组织均匀。时效温度450℃～700℃，在此温度区间内，析出物具有最高的体积分数，并且尺寸均为纳米级，析出强化作用显著。
[0024]冷拔后，因瓦合金的性能：
[0025]抗拉强度不小于1300Mpa，断后伸长率不小于3％；
[0026]20℃～230℃线膨胀系数(Q)不大于3.0
×
10
‑6(1/℃)，
[0027]230℃～290℃线膨胀系数(α)不大于10.8
×
10
‑6(1/℃)。
[0028]本专利技术具有如下技术优势：
[0029]与现有技术相比，本专利技术的一种沉淀硬化型因瓦合金及其加工方法，从因瓦合金的低膨胀特性的物理机理出发，对主要功能性元素镍元素和铝元素的配比进行优化、调整，使其保持低膨胀特性，并提高材料强度；本专利技术对沉淀硬化型因瓦合金加工方法的工艺参数进行优化。通过元素组成、配比和加工方法的共同作用，从而极大提高了因瓦合金的强度，使其力学性能满足架空输电线使用要求。
具体实施方式
[0030]下面通过具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明。
[0031]1.下述实施例中，各参数的检测方法如下：
[0032]抗拉强度：ASTM A370
[0033]断后伸长率：ASTM A370
[0034]20
‑
230℃线膨胀系数α：GB/T 4339
[0035]230
‑
290℃线膨胀系数α：GB/T 4339
[0036]2.各实施例因瓦合金化学成分分析结果如表1。
[0037]表1
[0038][0039]实施例1
[0040]成品化学成分见表1。
[0041]坯料进行轧制开坯，坯料加热温度1050℃，终轧温度870℃；对坯料进行表面修磨，经检查无肉眼可见缺陷；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沉淀硬化型因瓦合金，其特征在于，因瓦合金按质量百分比由如下元素组成：碳不大于0.1、硅不大于1.0、磷不大于0.02、硫不大于0.01、镍：36.5～45.0、铝：0.5～1.5，余量铁和不可避免的杂质；高强度因瓦合金的力学性能：抗拉强度不小于1300Mpa，断后伸长率不小于3％；高强度因瓦合金的20℃～230℃线膨胀系数(α)不大于3.0
×
10
‑6(1/℃)，230℃～290℃线膨胀系数(α)不大于1O.8
×
10
‑6(1/℃)。2.根据权利要求1所述一种沉淀硬化型因瓦合金，其特征在于，因瓦合金所含镍和铝的含量：满足37.5≥Ni
‑
6.5
×
Al≥34.5％。3.一种沉淀硬化型因瓦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金国，吴鹏，王利，聂显飞，王连超，付博，郭晓东，栗生宝，李志强，李新宇，
申请(专利权)人：东北特殊钢集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：