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被廣泛用作天平搖臂、激光準直儀腔體、儀器儀表等零部件材料，但強度很低(Rel≤300MPa，Rm≤500MPa)大大限制了其工業(yè)化應用。近年來，隨著遠距離輸電倍容量導線用殷鋼芯材、液化天然氣船用殷鋼薄板和航空復合材料用殷鋼模具等新產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，還必須具有高的強度。
　　本研究在因瓦合金Fe-36Ni-0.3C的基礎上，首先借助FactSage

2、熱力學軟件計算了分別添加適量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℃。在此基礎上，煉制了相應成分的試驗用鋼，我們發(fā)現添加合金元素 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，偏析比較嚴重。添加上述合金元素后，鋼的軋態(tài)力學性能都有所提高，與此同時，材料的膨脹系數都有所增大，Ms都降低。其中，加入4.0%Mo的4＃鋼的力學性能提高最為明顯，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1050℃×1h固溶處理后，第二相基本溶解，晶粒度較?。?.5級），但力學性能與膨脹性能均有所下降。再經過525℃時效處理后，其晶界及亞晶界處有Mo2C析出，且隨著時效時間的延長，Mo2C的析出量增多（Mo2C尺寸在50nm左右），Tc緩慢提高。其中，經過1050℃×1h固溶處理以及525℃×3h時效處理后，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1000℃×1h固溶處理后，第二相基本溶解，晶粒度也較小（6.7級），但力學性能有所下降。再經過425℃時效處理，只在晶界處觀察到Cr的碳化物析出。該鋼經1000℃×1h固溶處理+425℃×7h時效處理后綜合