一种铁镍基高弹性合金及其毛细管和毛细管的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种铁镍基高弹性合金及用其制造毛细管的方法。所述铁镍基高弹性合金的化学成分包含Ｃ：０．０２～０．０５ｗｔ％、Ｍｎ：０．３～１．２ｗｔ％、Ｓｉ＜０．８ｗｔ％、Ｐ＜０．０２ｗｔ％、Ｓ＜０．００８ｗｔ％、Ｎｉ：３４．５０～３６．５０ｗｔ％、Ｃｒ：１１．００～１３．５０ｗｔ％、Ｔｉ：２．５０～３．２０ｗｔ％、Ａｌ：１．０～１．９ｗｔ％、Ｍｏ：３．５～５．５ｗｔ％、Ｎｂ：０．２～０．８０ｗｔ％、Ｚｒ≤０．３ｗｔ％、Ｃｅ＜０．１ｗｔ％，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。采用真空熔炼＋真空自耗双真空熔炼技术、冷加工控制工艺技术制造出Φ０．７５×０．１ｍｍ的高精度、高性能铁镍基高弹性毛细管，可满足市场特殊弹性元件的使用要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合金材料领域，具体地说，本专利技术涉及一种铁镍基高弹性合金及其毛 细管和毛细管的制造方法。
技术介绍
一般来说，我们将直径《2mm、壁厚《0.3nun (《①2X0.30mm)的管材，称之为毛 细管。随着社会科学技术的进步，毛细管的用途越来越多，对毛细管的性能(力学性 能)要求也越来越高，其性能与其材料、制造有密切关系。经检索发现，国内有以下一些具有较优良力学性能的毛细管.-北京航空材料研究所用贵金属AuAgPt合金制作的①0. 61X0. 19mm毛细管，其力 学性能6 b《350Mpa。上海钢铁研究所用3J1弹性合金制造毛细管。所谓弹性合金是一种精密合金，它 可分为高弹性合金和恒弹性合金。高弹性合金是一种具有特殊机械物理性能的金属功 能材料，可用于特殊用途,如用该合金制作的毛细管材，可广泛用于制作航空航天、精 密机械和精密仪器仪表等中的弹性元件。目前应用的高弹性合金主要有铁基、铜基、 铁镍基和钴基等几大类，3J1合金是NiCrALTi系合金，属于铁镍基，它是国家标准 YB/T5256-1993,其化学成分见表1，用其制作的O 1. 0X0. 16mm毛细管，其力学性能 为，抗拉强度6 b=980Mpa、延伸率55=5%。且无屈服强度6 。.2.、弹性模量E、成型性 "B"值的性能要求。表1国家标准YB/T5256-1993规定的合金3J1化学成分(wt%)合金元素CMnSiPsNiCrTiAlFe合金3J10.05《 1.00《 0.80《 o扁《 0.02034.5/ 36.511.5/ 13.02.70/ 3.201.00/ 1,80余的无缝毛细管，技术要点是(1)采用单真空冶炼技术。(2)毛细管荒管经电接触加热1150 1200'C固溶处理后，经酸洗、在小于60%冷加工变形 率及500 650'C时效热处理的加工工艺制造。3J1制作的毛细管成材率在5 8%。该技术存在的不足是(1)采用单真空冶炼的方法不利于消除合金中的气体和夹 杂含量，对毛细管材的加工和性能都将产生不利影响。(2)荒管组织中的夹杂物和沉 淀相等在电接触加热过中受温度和冷却速度影响，难以充分溶解获得良好的单相固溶体，增加后续毛细管材冷加工的困难。(3)冷加工时的加工硬化速率快使得毛细管材 加工难，且会出现易开裂、管形控制难等问题。航空发动机的特殊弹性元件，需要高性能的毛细管，该高性能毛细管的力学性能 要求是抗拉强度6b达到》1340Mpa、屈服强度6 0. 2》800Mpa、延伸率85》9.0%、 弹性模量E》180Gpa，同时提出了成型性"B"值在0. 4 0. 5mm之间的特殊要求(在 弹性变形范围内，正应力与相应正应变之比称之为弹性模量，用字母E表示。当毛细 管用来制作特殊弹性元件时，需要做成矩形状态，这样就有一个弹性恢复的力，这个 力使得矩形要变形，将这个变形程度控制在一个范围内进行考量，称之为成型性"B" 值。)。该毛细管的其他尺寸要求是00.75X0.1mm公差土0.01mm,成型性"B"值 公差土0.002mm。而目前，国内现有的毛细管均不能达到该高性能。为了解决以上问题，本专利技术者通过研究，在已有的3J1合金的基础上，添加合金 强化、细化晶粒和强化合金组织等元素，设计出了一种铁镍基高弹性合金，该合金经 加工制成毛细管，完全能满足市场对特殊弹性元件的使用要求，从而完成了本专利技术。本专利技术的第一个目的在于提供一种铁镍基高弹性合金。本专利技术的第二个目的在于提供用所述铁镍基高弹性合金制造的毛细管。本专利技术的第三个目的在于提供所述毛细管的制造方法。
技术实现思路
本专利技术的第一个方面提供一种铁镍基高弹性合金，所述铁镍基高弹性合金的化学 成分包含C: 0.02-0.05wt%、 Mn: 0.3~1.2wt%、 Si<0.8wt%、 P<0.02wt%、 S<0.008wt%、 Ni: 34.50~36.50wt%、 Cr: 11.00~13.50wt%、 Ti: 2.50~3.20wt%、 Al: 1.0~1.9wt%、 Mo: 3.5~5.5wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。根据本专利技术所述的铁镍基高弹性合金，所述铁镍基高弹性合金的化学成分中还包 括Nb: 0.2~0.80wt%、 Zr《0.3wt%、 Ce<0.1wt%。本专利技术铁镍基高弹性合金是在Ni36CrALTi合金基础上调整合金强化、细化晶粒和强化合金组织等元素形成的。Ni、 Cr、 Al、 Ti是形成铁镍基高弹性合金的基本元素。 Mo是本专利技术合金的固溶强化元素，添加Mo除了可使部分Mo溶于奥氏体中强化固溶体 外，还会出现新的强化相(Fe，Ni，Cr) 2 (Mo，Ti)和Fe2Mo相，Mo的加入还会使Y，相 更加稳定。由于含Mo相的存在阻碍了晶粒的长大，所以加Mo后合金加热至1200'C才 出现明显的晶粒长大倾向。Mo的加入产生了如下一些有益的结果1)提高了合金时 效强化效果；2)提高了合金的机械和物理性能；3)提高了合金抗松弛稳定性。添加 细化晶粒的Nb、 Zr、 Ce元素，可改善合金加工性能、强化合金组织，控制极低S、 P 等杂质含量，有利于组织纯净、大大改善毛细管材的加工性能、提高合金的强韧性， 它们的作用在于在原有时效强化的基础上增加细化晶粒组织强化和晶界强化。本专利技术的第二个方面提供一种毛细管，该毛细管是以铁镍基高弹性合金制造而成， 所述铁镍基高弹性合金的化学成分包含C: 0.02~0.05wt%、 Mn: 0.3~1.2wt%、 Si<0.8wt%、 P<0.02wt%、 S<0.008wt%、 Ni: 34.50~36.50wt%、 Cr: 11.00~13.50wt%、 Ti: 2.50~3.20wt%、 Al: 1.0~1.9wt%、 Mo: 3.5~5.5wt%，余量为Fe和不可避免的杂质； 进一步，所述铁镍基高弹性合金的化学成分中还包括Nb: 0.2~0.80wt%、 Zr《0.3wt%、 Ce<0,lwt%。本专利技术的第三个方面提供用所述铁镍基高弹性合金制造毛细管的方法，该方法包括以下步骤(1) 采用真空熔炼之后再真空自耗熔炼下述成分的铁镍基高弹性合金； 所述铁镍基高弹性合金的化学成分包含C: 0.02~0.05wt%、 Mn: 0.3~1.2wt%、Si<0.8wt%、 P<0.02wt%、 S<0.008wt%、 Ni: 34.50~36.50wt%、 Cr: 11.00-13,50wt%、 Ti: 2.50~3.20wt%、 Al: 1.0~1.9wt%、 Mo: 3.5~5.5wt%,余量为Fe和不可避免的杂质；(2) 熔炼之后，在连续炉经过1100 1150'C固溶热处理；(3) 经16~20个冷轧道次冷轧；(4) 在还原性气氛或高真空中进行时效热处理。 在一个优选实施方式中在所述步骤(3)中，前6~7个冷轧道次的冷加工变形量为55~65%，后10~13个冷轧道次的冷加工变形量为10~25%。在一个优选实施方式中在所述步骤(4)中，时效热处理的温度为500 650'C， 保温2~5小时。下面，对上述制造方法的工艺过程作详细叙述。第一步真空熔炼+真空自耗熔炼技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁镍基高弹性合金，其特征在于，所述铁镍基高弹性合金的化学成分包含：Ｃ：０．０２～０．０５ｗｔ％、Ｍｎ：０．３～１．２ｗｔ％、Ｓｉ＜０．８ｗｔ％、Ｐ＜０．０２ｗｔ％、Ｓ＜０．００８ｗｔ％、Ｎｉ：３４．５０～３６．５０ｗｔ％、Ｃｒ：１１．００～１３．５０ｗｔ％、Ｔｉ：２．５０～３．２０ｗｔ％、Ａｌ：１．０～１．９ｗｔ％、Ｍｏ：３．５～５．５ｗｔ％，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王明海，陆建生，张甫飞，袁卫昌，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]