一种具有高扭转性能的因瓦合金芯材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高扭转性能的因瓦合金芯材，包含以下重量百分比的组分：C：0.18～0.30％；Mn：0.15～0.50％；Si：≤0.30％；Ni：35.0～38.0％；Cu：0.10～0.60％，还包括一种或者多种强化元素，重量百分比为：Mo：1.40～2.00％；Nb：0.05～0.60％；V：0.80～1.20％。本发明专利技术因瓦合金线材的制备工艺，包括如下步骤：成分设计、配料、熔炼、刨面、均匀化处理、热锻、热轧，得到热轧盘条，配合盘条冷拉拔工艺，对拉丝模具进行科学配比，能够保证因瓦合金线材的高扭转性能，同时具备较好的热膨胀性能。同时具备较好的热膨胀性能。同时具备较好的热膨胀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高扭转性能的因瓦合金芯材及其制备方法


[0001]本专利技术属于特种材料冶炼
，涉及一种具有高扭转性能的因瓦合金芯材及其制备方法。

技术介绍

[0002]因瓦合金由于其极低的热膨胀性能而引起了更多领域的重视，如大容量柔性输电/特高压输电线缆、超高功率充电设备、电子仪器、自动控制及航空航天等。以倍容量导电线缆为代表的高端芯材、以及精密电阻合金，不仅要求材料具有较低的热膨胀率，还要求在使用条件下具有较高的强度性能。
[0003]倍容量导电线缆的核心技术在于采用因瓦合金线材作为芯材，因其具有较低的热膨胀性能，使导线具有耐高温、高温弧垂特性好、使用寿命长等特点，在长距离特高压输电线缆建设时，可大幅减少铁塔投资，据测算可使线路建设每公里成本节约5万元左右，具有巨大的经济效益和社会价值。
[0004]由于长距离输电线缆用的因瓦合金芯材而言，承受电线本身重量、积雪需要更高的强度，抵抗大风还需要足够的抗扭转性能。现有的一些专利技术，对高强度且具有高扭转性能的因瓦合金线材的研究尚未见报道。
[0005]本专利技术采用细晶强化方法，主要通过加入碳化物形成元素，控制热轧步骤中的温度、轧制速度、冷却速度，使得晶粒组织细化，获得均匀稳定、平均粒径达到2μm以下的盘条，为后续改善因瓦合金线材的性能提供了一种较好的盘条作为中间品，进而将盘条进行冷拉拔处理，获得一种高扭转性能芯材。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要技术方案为提供包含一种或者多种强化元素的因瓦合金材料，采用细晶强化的方法，通过加入碳化物形成元素，并通过控制热轧步骤中的温度、轧制速度、冷却速度，使得晶粒组织细化，获得平均粒径低于2μm，抗拉强度≥700Mpa，直径为φ6.5mm的盘条；进一步，配合盘条冷拉拔工艺，获得具有较好扭转性能的芯材。
[0007]本专利技术的技术方案为，提供一种包含一种或者多种固化或强化元素的因瓦合金材料，进一步地，所述固化和强化元素包括Nb、Mo、V、Cu等，尤其是Cu的加入，能够提高盘条的性能，其中，Cu的重量百分比为：0.10～0.60％，优选的，Cu的重量百分比为：0.30～0.50％。Cu和Mo、Nb、V相似，都具有固溶强化以及析出强化的效果，但是需要综合考察复合添加成本、对热膨胀系数的影响、对盘条拉拔的影响、对芯材导电率的影响。本专利技术发现，在合适范围内多添加Cu，效果比单独添加某一种元素对晶粒细化和综合性能更好。
[0008]本专利技术的高扭转性能因瓦合金芯材，包含以下重量百分比的组分：C：0.18～0.30％；Mn：0.15～0.50％；Si：≤0.30％；Ni：35.0～38.0％；Cu：0.10～0.60％，还包括一种或者多种强化元素，选自以下重量百分比的组分：Mo：1.40～2.00％；Nb：0.05～0.60％；V：0.80～1.20％；此外，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0009]优选的，所述高扭转性能因瓦合金芯材，包含以下重量百分比的组分：C：0.20～0.28％；Mn：0.25～0.40％；Si：≤0.20％；Ni：36.0～37.8％；Cu：0.30～0.50％，还包括一种或者多种强化元素，选自以下重量百分比的组分：Mo：1.60～1.80％；Nb：0.10～0.30％；V：0.90～0.98％；此外，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0010]优选的，本专利技术还提供了一种因瓦合金芯材，包含以下重量百分比的组分：C：0.20～0.28％；Mn：0.25～0.40％；Si：≤0.20％；Ni：36.0～37.8％；V：0.90～0.98％；Cu：0.30～0.50％；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0011]进一步地，本专利技术还提供了一种因瓦合金芯材，包含以下重量百分比的组分：C：0.24％；Mn：0.31％；Si：0.17％；Ni：37.5％；V：0.96％；Cu：0.32％；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0012]优选的，本专利技术还提供了一种因瓦合金芯材，包含以下重量百分比的组分：C：0.20～0.28％；Mn：0.25～0.40％；Si：≤0.20％；Ni：36.0～37.8％；Mo：1.60～1.80％；Cu：0.30～0.50％；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0013]进一步地，本专利技术还提供了一种因瓦合金芯材，包含以下重量百分比的组分：C：0.23％；Mn：0.30％；Si：0.13％；Ni：37.1％；Mo：1.7％；Cu：0.5％；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0014]本专利技术还提供了因瓦合金盘条的制备工艺，主要采用真空感应电炉熔炼制备因瓦合金方锭，对方锭进行刨面后进行热锻，再通过热轧制备因瓦合金热轧盘条。具体包括如下步骤：成分设计、配料、熔炼、刨面、均匀化处理、热锻、热轧、得到热轧盘条、冷拉拔得到芯材。
[0015]优选的，本专利技术因瓦合金芯材的制备工艺，包括如下步骤：
[0016]S1、成分设计；
[0017]S2、配料；
[0018]S3、熔炼：采用真空感应炉熔炼成方锭，并切去头尾具有明显缩孔部位；
[0019]S4、刨面：采用刨床对侧面进行刨面处理除去表面缩孔、氧化皮等缺陷，减小表面缺陷对后续热锻及热轧工艺的影响；
[0020]S5、均匀化处理：热锻前应将铸锭放于炉中加热2～5小时，以均匀化组织；
[0021]S6、热锻：在1100～1200℃范围内进行热锻，为防止热锻过程中材料出现裂纹，在热锻过程中若温度降低至900℃以下应当重新回炉加热，热锻后应对表面进行修磨，除去表面氧化膜，直至无明显缺陷方可进行下一步热轧阶段；
[0022]S7、热轧：在再结晶温度以上对金属进行轧制；
[0023]S8、得到热轧盘条；
[0024]S9、冷拉拔，包括三个阶段，得到芯材。
[0025]进一步的，所述S5均匀化处理中，加热时间为2小时；
[0026]进一步的，所述S6热锻中，温度1170～1190℃；
[0027]进一步的，所述S7热轧中，通过热轧保证合金在变形过程中能发生完全再结晶；初轧温度：1000～1150℃，终轧温度：950～1050℃；最高轧制速度≤80m/s，轧后冷却速度0.15～0.35℃/s；
[0028]进一步的，所述S7热轧中，初轧温度：1050～1100℃，终轧温度：980～1030℃；最高
轧制速度≤68m/s，轧后冷却速度0.22℃/s；
[0029]进一步的，所述S7热轧中，初轧温度：1060℃，终轧温度：1000℃；最高轧制速度≤68m/s，轧后冷却速度0.22℃/s。
[0030]进一步地，所述S8热轧盘条尺寸为优选为
[0031]进一步的，所述S9冷拉拔中，包括三个阶段：
[0032]第一阶段冷拉拔，将热轧盘条在室温环境下，经过3～5个拉丝模具，进行第一阶段连续冷拉拔，盘条真应变ε≤1.5，每道次变形量在18～25％之间，本阶段中最后一道次变形量最大；
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高扭转性能的因瓦合金芯材，包含以下重量百分比的组分：C：0.18～0.30％；Mn：0.15～0.50％；Si：≤0.30％；Ni：35.0～38.0％；Cu：0.10～0.60％；还包括一种或者多种强化元素，重量百分比为：Mo：1.40～2.00％；Nb：0.05～0.60％；V：0.80～1.20％；此外，余量为Fe和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的因瓦合金芯材，包含以下重量百分比的组分：C：0.20～0.28％；Mn：0.25～0.40％；Si：≤0.20％；Ni：36.0～37.8％；Cu：0.30～0.50％，还包括一种或者多种强化元素，选自以下重量百分比的组分：Mo：1.60～1.80％；Nb：0.10～0.30％；V：0.90～0.98％；此外，余量为Fe和不可避免的杂质。3.如权利要求2所述的因瓦合金芯材，其特征在于，包含以下重量百分比的组分：C：0.20～0.28％；Mn：0.25～0.40％；Si：≤0.20％；Ni：36.0～37.8％；V：0.90～0.98％；Cu：0.30～0.50％；余量为Fe和不可避免的杂质；优选的，所述的因瓦合金，包含以下重量百分比的组分：C：0.24％；Mn：0.31％；Si：0.17％；Ni：37.5％；V：0.96％；Cu：0.32％；余量为Fe和不可避免的杂质。4.如权利要求2所述的因瓦合金芯材，其特征在于，包含以下重量百分比的组分：C：0.20～0.28％；Mn：0.25～0.40％；Si：≤0.20％；Ni：36.0～37.8％；Mo：1.60～1.80％；Cu：0.30～0.50％；余量为Fe和不可避免的杂质；优选的，所述的因瓦合金，包含以下重量百分比的组分：C：0.23％；Mn：0.30％；Si：0.13％；Ni：37.1％；Mo：1.7％；Cu：0.5％；余量为Fe和不可避免的杂质。5.如权利要求1所述的因瓦合金芯材的制备工艺，包括如下步骤：成分设计、配料、熔炼、刨面、均匀化处理、热锻、热轧、热轧盘条、冷拉拔。6.如权利要求5所述的因瓦合金芯材的制备工艺，包括如下步骤：S1、成分设计；S2、配料；S3、熔炼:采用真空感应炉熔炼成方...

【专利技术属性】
技术研发人员：董利明，方峰，胡显军，许满伟，于照鹏，靳志杰，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：