高性能因瓦合金的研究.pdf

1、Fe-36Ni因瓦合金因具有極低的線膨脹系數(shù)被廣泛用作天平搖臂、激光準(zhǔn)直儀腔體、儀器儀表等零部件材料，但強(qiáng)度很低(Rel≤300MPa，Rm≤500MPa)大大限制了其工業(yè)化應(yīng)用。近年來(lái)，隨著遠(yuǎn)距離輸電倍容量導(dǎo)線用殷鋼芯材、液化天然氣船用殷鋼薄板和航空復(fù)合材料用殷鋼模具等新產(chǎn)品需求量的大幅度增加，要求因瓦合金在具有低膨脹特性的同時(shí)，還必須具有高的強(qiáng)度。
　　本研究在因瓦合金Fe-36Ni-0.3C的基礎(chǔ)上，首先借助FactSage

2、熱力學(xué)軟件計(jì)算了分別添加適量Ti、Nb、Mo、Cr四種合金元素的因瓦合金平衡態(tài)顯微組織，發(fā)現(xiàn)緩慢冷卻后，它們分別有初生碳化物TiC，NbC，Mo2C、Mo6C，Cr23C6生成，其溶解溫度范圍分別為：1200~1430℃，1390~1430℃，700~900℃、1020~1220℃，700~1080℃。在此基礎(chǔ)上，煉制了相應(yīng)成分的試驗(yàn)用鋼，我們發(fā)現(xiàn)添加合金元素 Ti、Nb、Mo、Cr后，材料中均有第二相生成，并且晶粒得細(xì)化。其中，添加1

3、.2％Ti的2＃鋼和添加1.2%Nb的3＃鋼中第二相析出比較集中，熱軋后成帶狀組織，偏析比較嚴(yán)重。添加上述合金元素后，鋼的軋態(tài)力學(xué)性能都有所提高，與此同時(shí)，材料的膨脹系數(shù)都有所增大，Ms都降低。其中，加入4.0%Mo的4＃鋼的力學(xué)性能提高最為明顯，Rel=524.2MPa， Rm=689.1MPa， A=46%，而添加 Cr元素的5＃鋼的膨脹系數(shù)增大最為明顯（α-(25~100℃)=3.43×10-6/℃）。Mo合金化的4＃鋼（Fe-3

4、3.72Ni-4.41Mo-0.26C）經(jīng)1050℃×1h固溶處理后，第二相基本溶解，晶粒度較?。?.5級(jí)），但力學(xué)性能與膨脹性能均有所下降。再經(jīng)過(guò)525℃時(shí)效處理后，其晶界及亞晶界處有Mo2C析出，且隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，Mo2C的析出量增多（Mo2C尺寸在50nm左右），Tc緩慢提高。其中，經(jīng)過(guò)1050℃×1h固溶處理以及525℃×3h時(shí)效處理后，該鋼的綜合性能最佳，α-(25~100℃)=2.58×10-6/℃，Rel=558.2M

5、Pa，Rm=817.1MPa。與常規(guī)Fe-36Ni合金相比，?α-(25~100℃)只升高了72%左右，但強(qiáng)度卻大幅度提升，Rel與Rm分別提高了86%和63%。Cr合金化的5＃鋼（Fe-33.73Ni-6.41Cr-0.19C）經(jīng)1000℃×1h固溶處理后，第二相基本溶解，晶粒度也較?。?.7級(jí)），但力學(xué)性能有所下降。再經(jīng)過(guò)425℃時(shí)效處理，只在晶界處觀察到Cr的碳化物析出。該鋼經(jīng)1000℃×1h固溶處理+425℃×7h時(shí)效處理后綜合