[发明专利]一种高强度低膨胀因瓦合金线材

说明书

本发明公开了一种高强度低膨胀因瓦合金线材，按重量百分比，其化学成分配比为，C：0.15Cr+0.2V；Si：≤0.70％；Mn：0.20～0.60％；P≤0.02％；S≤0.02％；Ni：33.5～37.5％；Cr：0.8～3.0％；V：0.7～1.1％；其余为Fe和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05wt％。

技术领域

本发明属于因瓦合金技术领域，具体涉及一种高强度低膨胀因瓦合金线材。

背景技术

高强度低膨胀因瓦合金是应用于特殊工业领域的新型功能化结构材料。近年来随着高强度低膨胀因瓦合金在电力传输行业中大规模的工业化应用，使得人们对高强度因瓦合金的研究越来越重视。由于普通的Fe-Ni36因瓦合金在室温下强度很低(Rm≤500MPa)，所以极大地限制了其作为结构材料的应用。本领域技术人员试图通过各种方法来提高Fe-Ni36因瓦合金的强度，比如采用固溶强化、形变强化和沉淀强化等方式。但采用固溶强化往往伴随着膨胀系数的明显增大，因此，目前普遍被采用的提高因瓦合金强度的途径主要有两种方法：一是形变强化，通过冷拉变形，不但可使合金的强度提高，同时还使膨胀系数降低；二是沉淀强化，通过向合金中加入合金元素，使其在一定条件下析出细小弥散分布的第二相颗粒(如碳化物或金属间化合物)，从而提高合金的强度。

公开号为JP2003082439(A)的日本专利文献，通过采用C、Mo、V联合添加，形成弥散型碳化物，使得合金在20～230℃的平均线热膨胀系数α≤3.7×10-6，230～290℃平均线热膨胀系数α≤10.8×10-6，抗拉强度≥1300MPa。该技术方案的合金中，Cr含量较低，Mo含量较高。

公开号为CN1743490A的中国专利文献，则通过添加C、W、V元素，使线材保持了常规Fe－Ni36因瓦合金的低膨胀特性(20～240℃时，α≤2.5×10－6/℃；20～290℃时，α≤4.5×10－6/℃)，同时获得令人满意的高强度(≥1300MPa)。该技术方案的合金中，W含量较高，Cr含量较低。

公开号为JP63-56289的日本专利文献，通过添加C、Cr、Mo元素，形成碳化物强化，并通过添加一定量Co使膨胀系数进一步降低。该合金抗拉强度≥1300MPa，室温～300℃的平均线热膨胀系数α≤3.3×10-6。其合金中，含有一定量的Mo、Co，因此成本相对较高，限制其广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种较低制造成本，且性能优良的高强度低膨胀的Fe-Ni因瓦合金线材。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种高强度低膨胀的Fe-Ni因瓦合金线材，其特点为，

本发明的合金钢按重量百分比，其化学成分配比为：C：0.30～0.60％；Si：≤0.70％；Mn：0.20～0.60％；P≤0.02％；S≤0.02％；Ni：33.5～37.5％；Cr：0.8～3.0％；V：0.7～1.1％；并满足：C％＝0.15Cr％+0.2V％；其余为Fe和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05wt％。

本发明的合金钢选择化学成分范围的原因如下：

C：C是形成碳化物强化相所必需的元素。C含量过低，强化效果不明显；C含量过高，会形成大块状碳化物，使合金性能变差。合金中C的加入量按下式控制：C％＝0.15Cr％+0.2V％。其成分范围控制在0.30～0.60％，优选0.40～0.60％。

Si：加入合金中起到很好的脱氧作用，但同时会使材料的膨胀系数提高，在保证钢水脱氧良好的情况下，尽量降低合金中的Si含量。优选Si≤0.70％。

Mn：既是脱氧元素又是强化元素。增加合金中的Mn含量，可使合金的强度增加，但其含量偏高时会损害其韧性，同时会使合金的膨胀系数升高。为此，优选Mn含量为0.20～0.60％。