超細(xì)晶因瓦合金薄帶及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種因瓦合金材料，尤其是一種超細(xì)晶因瓦合金薄帶及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 含鑲質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%的鐵鑲合金，又稱因瓦合金，低于居里溫度可展示出極低的 熱膨脹系數(shù)，在精密儀器、電子工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值，是制作顯示器 蔭罩、熱雙金屬片、玻璃密封引絲、微波諧振腔、精密激光部件、液態(tài)天然氣和液態(tài)氧的儲(chǔ)罐 等產(chǎn)品的關(guān)鍵材料。
[0003] 薄規(guī)格因瓦合金材料是使用較為頻繁的一類產(chǎn)品，常被用于制作顯示器蔭罩、熱 雙金屬片等設(shè)備部件。傳統(tǒng)工藝制備該種因瓦合金薄帶或薄板的生產(chǎn)過程為：烙化因瓦合 金一誘鑄烙化的因瓦合金一鍛造及熱軸該合金一酸洗和研磨除磯一冷軸和退火。該一流程 在貫穿冷軸、退火等過程時(shí)，需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)，是推高此類產(chǎn)品生產(chǎn)成本的一個(gè)主要因 素。井手恒幸等人在中國專利"用于蔭罩的因瓦合金薄鋼板及其生產(chǎn)方法、蔭罩和彩色顯像 管"（申請?zhí)枺?8804965. 1)中提出：先熱加工合金板巧，再進(jìn)行初次冷軸，冷軸壓縮比不超過 80%，接著在550°C或更高溫度下進(jìn)行退火，隨后再次冷軸，其冷軸壓縮比不超過50%，可生 產(chǎn)出相對(duì)廉價(jià)的因瓦合金薄鋼板。再者，盧燕平等人在中國專利"因瓦合金巧的制備方法" (申請?zhí)枺?00510127808. 7)中提出使用電沉積法制備因瓦合金巧，但該方法需要使用棚酸、 醋酸鋼、磯酸鋼、磯酸二氨鋼、十二烷基硫酸鋼、己基巳基橫酸鋼、硫脈等多種化學(xué)試劑，制 備過程使用的溶液在排放過程可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。再者，連奇方在"鐵鑲合金連鑄薄帶 及其制造"（《金屬功能材料》1996, 2, 58-63)中指出，可用雙漉連鑄方法制作因瓦合金薄帶； 但由于連鑄過程晶粒過大，在冷軸時(shí)位錯(cuò)密度小的位置，晶粒長大的驅(qū)動(dòng)力小，故制品中存 在小晶粒區(qū)；換句話說，制品的其它位置同時(shí)存在大晶粒區(qū)，即整個(gè)制品中存在非均勻尺寸 的晶粒組織，該對(duì)力學(xué)性能的均勻性是不利的；而且文章并未提供具體的晶粒細(xì)化指標(biāo)。
[0004] 至此，現(xiàn)有技術(shù)中，無論是工業(yè)領(lǐng)域或在實(shí)驗(yàn)室條件下，均不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)低成本、 無污染、尺寸均勻的超細(xì)晶組織因瓦合金薄帶的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種平均晶粒小而均勻的超細(xì)晶因瓦合金薄帶； 本發(fā)明還提供了一種工藝簡單、無污染的超細(xì)晶因瓦合金薄帶的制備方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的成分的重量百分含量為；Ni35~40%，C 0. 2 ~0. 4%，S< 0. 002%，P< 0. 002% ;下述成分中的一種或兩種；V0. 1 ~1. 5%、Ti0. 1 ~ 1. 5%、佩 0. 05 ~1. 0%、Mo1. 0 ~6. 0%、Cr1. 0 ~8. 0% ;余量化。
[0007] 本發(fā)明所述因瓦合金薄帶的平均晶粒尺寸為3. 0~5. 0ym，厚度范圍為12~ 40ym，寬度范圍為0. 5~3. 5mm。
[000引本發(fā)明方法所述因瓦合金成分的重量百分含量如上所述；所述方法包括冶煉、誘 鑄、固溶處理、熱軸和快澤工序； 所述固溶處理工序；將誘鑄工序所得的鑄錠加熱升溫至1250~1300°C，保溫1~化； 所述熱軸工序：初軸溫度為1150~1200°C，終軸溫度為900~950°C，軸制壓下率為 60~80%，制成厚度為15~20mm的熱軸板； 所述快澤工序；從熱軸板上截取試樣，采用快澤設(shè)備在惰性氣氛下烙融試樣，在噴注壓 力下將烙融試樣碰到W10~40m/s線速率旋轉(zhuǎn)的光滑表面上，即可得到所述的超細(xì)晶因瓦 合金薄帶；所述惰性氣氛是先將快澤設(shè)備的腔體抽真空至1. 0X1(T4~5. 0Xl(T4Pa，然后充 入惰性氣體而得；所述噴注壓力大于快澤設(shè)備的腔體氣壓0. 3~1. 3MPa。
[0009] 本發(fā)明方法所述冶煉工序；根據(jù)合金成分，將原料在真空感應(yīng)爐中烙化成鋼液，冶 煉5~lOmin后充入惰性氣體。所述原料在最大0. 5X1〇-申3真空下加熱至1550~1650°C 烙化成鋼液，然后冶煉。
[0010] 本發(fā)明方法所述誘鑄工序；將冶煉工序的鋼液誘鑄到砂型模中；待鋼液完全冷卻 后，脫模，并用清除嵌入鑄錠表面的砂±顆粒。
[0011] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于；（1)所述固溶處理工序進(jìn)行高溫、長 時(shí)間固溶處理的目的在于，盡可能使添加的合金元素完全溶于奧氏體基體中，減少軸制過 程，因未溶合金元素析出相對(duì)熱軸板裂紋形成過程的影響。
[0012] (2)所述熱軸工序中選擇的初軸溫度范圍是保證鑄錠處于高溫奧氏體狀態(tài)，減小 軸制過程的變形抗力，降低對(duì)軸漉的損傷作用；選擇的終軸溫度范圍是保證最終軸制過程 處于奧氏體再結(jié)晶溫度之上，發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，使得熱軸板仍能保留再結(jié)晶顯微組織狀態(tài)； 選擇的軸制壓下率，一方面是保證熱軸板的厚度達(dá)到預(yù)期的效果，二是保證動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶 粒不發(fā)生嚴(yán)重變形。
[0013] (3)所述快澤工序中確定的真空度指標(biāo)能夠?qū)⑶惑w內(nèi)的氧含量降至最低水平，保 證烙融鋼液不發(fā)生氧化；選擇的噴注壓力與腔體之間的壓力差指標(biāo)，能夠保證烙體W最佳 的速率從腔體中噴射至水冷銅漉上，并在高速旋轉(zhuǎn)的水冷銅漉上實(shí)現(xiàn)快速冷卻，避免形成 的奧氏體晶粒在冷卻過程發(fā)生長大，從而有利于獲得超細(xì)晶薄帶樣品。
[0014] (4)所述冶煉工序中，在原料完全烙化后，仍進(jìn)行5~lOmin的冶煉，主要是期望在 真空條件下，清除鋼液中的有害氣體，避免在鑄錠中造成更多的孔洞，從而提高鑄錠的成材 質(zhì)量。
[0015] (5)所述誘鑄工序，為避免鋼液在鋼制型腔中快速冷卻，形成過多的縮孔缺陷，故 采用砂型腔進(jìn)行鋼液冷卻；對(duì)嵌入在鑄錠表面的砂±顆粒進(jìn)行清理，主要是為了消除耐高 溫且高硬度的砂±顆粒，在軸制過程，對(duì)軸漉表面造成不必要的損傷。
[0016] 本發(fā)明方法所制備的超細(xì)晶因瓦合金薄帶，平均晶粒尺寸范圍在3. 0~5. 0ym， 整個(gè)制備過程只經(jīng)歷"鑄錠冶煉一板巧軸制一快澤制薄帶"等工藝過程，且不引入任何化學(xué) 試劑，不用考慮化學(xué)試劑的排放對(duì)環(huán)境造成的污染；因此，本發(fā)明方法制備的超細(xì)晶因瓦合 金薄帶同時(shí)兼具低成本、無污染、尺寸均勻等綜合優(yōu)勢；本發(fā)明方法將有助于利用細(xì)晶強(qiáng)化 的技術(shù)手段，開發(fā)高強(qiáng)度因瓦合金薄帶產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0017] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0018] 圖1是本發(fā)明熱軸工序所得熱軸板的典型金相組織及晶粒尺寸分布圖； 圖2是本發(fā)明所得因瓦合金薄帶的X射線衍射圖； 圖3是實(shí)施例1所得因瓦合金薄帶的金相組織及晶粒尺寸分布圖； 圖4是實(shí)施例4所得因瓦合金薄帶的金相組織及晶粒尺寸分布圖； 圖5是實(shí)施例7所得因瓦合金薄帶金相的組織及晶粒尺寸分布圖。
[0019] 其中，圖2中；（a)曲線為實(shí)施例1所得因瓦合金薄帶的X射線衍射圖；（b)曲線 為實(shí)施例4所得因瓦合金薄帶的X射線衍射圖；（C)曲線為實(shí)施例7所得因瓦合金薄帶的 X射線衍射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下述實(shí)施例中超細(xì)晶因瓦合金薄帶的具體化學(xué)成分見表1，其中余量為化；冶煉 時(shí)，選用下述原料：電解鑲板、工業(yè)純鐵、魄鐵、饑鐵、鐵鐵、鋼鐵、銘鐵和石墨相蝸。
[0021] 表1 ;各實(shí)施例的因瓦合金薄帶的化學(xué)成分/wt%
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超細(xì)晶因瓦合金薄帶，其特征在于，其成分的重量百分含量為：Ni35~40%，C 0? 2 ~0? 4%，S< 0? 002%，P< 0? 002% ;下述成分中的一種或兩種：V0? 1 ~I. 5%、Ti0? 1 ~ 1. 5%、Nb0? 05 ~1. 0%、MoI. 0 ~6. 0%、CrI. 0 ~8. 0% ;余量Fe。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)晶因瓦合金薄帶，其特征在于：所述因瓦合金薄帶的平 均晶粒尺寸為3. 0~5. 0ym，厚度范圍為12~40ym，寬度范圍為0? 5~3. 5mm。
3. -種超細(xì)晶因瓦合金薄帶的制備方法，其特征在于，所述因瓦合金成分的重量百分 含量為：Ni35~40%，C0. 2~0. 4%，S<0. 002%，P<0. 002% ;下述成分中的一種或兩種： V0? 1~I. 5%、Ti0? 1~I. 5%、Nb0? 05~I.0%、M〇 I. 0~6.0%、CrI. 0~8.0% ;余量Fe; 所述方法包括冶煉、澆鑄、固溶處理、熱軋和快淬工序； 所述固溶處理工序：將澆鑄工序所得的鑄錠加熱升溫至1250~1300°C，保溫1~3h; 所述熱軋工序：初軋溫度為1150~1200°C，終軋溫度為900~950°C，乳制壓下率為 60~80%，制成厚度為15~20mm的熱軋板； 所述快淬工序：從熱軋板上截取試樣，采用快淬設(shè)備在惰性氣氛下熔融試樣，在噴注壓 力下將熔融試樣碰到以10~40m/s線速率旋轉(zhuǎn)的光滑表面上，即可得到所述的超細(xì)晶因瓦 合金薄帶；所述惰性氣氛是先將快淬設(shè)備的腔體抽真空至I.OXKT4~5.OXKT4Pa,然后充 入惰性氣體而得；所述噴注壓力大于快淬設(shè)備的腔體氣壓〇. 3~I. 3MPa。
4. 權(quán)利要求3所述的超細(xì)晶因瓦合金薄帶的制備方法，其特征在于，所述冶煉工序：根 據(jù)合金成分，將原料在真空感應(yīng)爐中熔化成鋼液，冶煉5~IOmin后充入惰性氣體。
5. 權(quán)利要求4所述的超細(xì)晶因瓦合金薄帶的制備方法，其特征在于：所述原料在最大 0. 5XKT3Pa真空下加熱至1550~1650°C熔化成鋼液，然后冶煉。
6. 權(quán)利要求3、4或5所述的超細(xì)晶因瓦合金薄帶的制備方法，其特征在于，所述澆鑄工 序：將冶煉工序的鋼液澆鑄到砂型模中；待鋼液完全冷卻后，脫模，并用清除嵌入鑄錠表面 的砂土顆粒。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超細(xì)晶因瓦合金薄帶及其制備方法，所述因瓦合金成分的重量百分含量為：Ni 35～40%，C 0.2～0.4%，S＜0.002%，P＜0.002%；下述成分中的一種或兩種：V 0.1～1.5%、Ti 0.1～1.5%、Nb 0.05～1.0%、Mo 1.0～6.0%、Cr 1.0～8.0%；余量Fe；所述方法包括冶煉、澆鑄、固溶處理、熱軋和快淬工序。本方法所制備的超細(xì)晶因瓦合金薄帶，平均晶粒尺寸范圍在3.0～5.0μm，整個(gè)制備過程只經(jīng)歷“鑄錠冶煉→板坯軋制→快淬制薄帶”等工藝過程，且不引入任何化學(xué)試劑，不用考慮化學(xué)試劑的排放對(duì)環(huán)境造成的污染；因此，本方法制備的超細(xì)晶因瓦合金薄帶同時(shí)兼具低成本、無污染、尺寸均勻等綜合優(yōu)勢；本方法將有助于利用細(xì)晶強(qiáng)化的技術(shù)手段，開發(fā)高強(qiáng)度因瓦合金薄帶產(chǎn)品。
【IPC分類】C21D8-02, C22C30-00, C22C38-50
【公開號(hào)】CN104775077
【申請?zhí)枴緾N201510126826
【發(fā)明人】孫中華, 李建新, 孫曉冉, 劉宏強(qiáng), 高宇
【申請人】河北鋼鐵股份有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月23日