高強度弱磁性鐵-鎳-鉬系恆彈性合金的製作方法

2023-10-09 10:05:04 1

專利名稱:高強度弱磁性鐵-鎳-鉬系恆彈性合金的製作方法
本發明屬於靜態應用的，綜合物理-力學性能的恆彈性合金。
靜態應用恆彈性合金雖然已經有了較大的發展，但是在國際上還沒有一種合金能在高強度、弱磁性和恆彈性方面同時達到本合金的水平。現將與本合金所涉及的性能、成份有關之專利或文獻報導簡列於下以供參考。
弱磁恆彈性合金法國專利1493730，493033;美國專利3516823均是在Fe-Ni-Cr合金中加入第三組元(如Mo、W等等)、降低Ni含量以便使居裡點降到室溫附近。但上述合金有如下缺點1.補償溫度範圍狹小，為-10℃～+60℃2.彈性模量溫度係數e之絕對值過大。
｜e｜≤5×10-5/℃3.未報導具體之磁性和力學性能。
又如具有較高強度之恆彈性合金如Ni-SpanC。02〔1〕、Ni-SpanD合金〔2〕、Thermelast4002，5400和4200合金〔3〕等。這些合金也可具有較高的強度。例如，固溶+回火狀態，σb達110kg/mm2冷軋+回火狀態，σb達160kg/mm2。它們也可以具有較低的頻率溫度係數，如βe≤10×10-6/℃，經換算，其彈性模量溫度係數｜e｜≤28×10-6/℃。而冷軋+回火後並不具有e、g均為零的特點。並且這些合金的磁性都比較強，不能滿足在抗磁場幹擾的情況下使用的要求。
在國際上與本發明合金在成份上相近之合金列舉於下合金名稱 Ni Mo Cr Ti Al Be 文獻Thermelast 5405 39-41 4～6 4～6 ～1 〔4〕″ 5429 41-43 8～10 ～1 〔4〕NiVarOx M40 40 9 ～1 〔5〕″ M 36 6 ～1 〔5〕″ M30 30 9 ～1 〔5〕由上表可見，所有Fe-Ni-Mo系恆彈合金均含有有毒元素Be，而難以在保證不汙染環境的前提下進行生產。
本發明的目的在於滿足靜態應用的彈性元件(如壓力傳感器、應變片標定樑、扭杆陀螺儀等)為實現高精度、高靈敏度、高抗幹撓能力而對材料性能所提出的特殊要求。為此研製了這種高強度、弱磁性具有優良綜合性能的恆彈性合金。
本發明合金的化學成份為C≤0.05%、Si≤0.6%、Mn0.3～0.8%、P≤0.02%、S≤0.02%、Ni40～44%、Mo5～9%、Ti2.0～4.0%、Al0.5～1.0%、Cu0～1%、Fe餘。合金經固溶處理(溫度950～1050℃、保持20分，水冷)和時效處理(溫度550～750℃，保持2～4小時，爐冷)後，主要物理和機械性能如下彈性模量E(公斤/毫米2) 18000～20000彈性模量溫度係數-60～+100℃(×10-6/℃) ≤±20磁感應強度B100(高斯) 100～200抗拉強度σb(公斤/毫米2) 140～160延伸率δ(%) ≥5固溶處理後，進行變形率為60～80%的冷軋加工變形，然後時效處理，則合金的彈性模量大幅度地降低，而機械性能顯著提高，彈性模量和切變模量同時達到恆定彈性模量E(公斤/毫米2) 13000～17000切變模量G(公斤/毫米2) 6300～6700彈性模量溫度係數e-60～+100℃(×10-6/℃) ＜±20切變模量溫度係數g-60～+100℃×10-6/℃) ＜±20抗拉強度σb(公斤/毫米2) 170～180屈服極限σ0.2(公斤/毫米2) 150～170彈性極限σe(公斤/毫米2) 120～150延伸率δ% ≥2在具體使用場合下它具有以下優點合金用Ti、Al作瀰散強化元素，排除了使用昂貴而有毒的Be。
合金具有較高的強度(見下文之比較數據)可使彈性元件的靜滯後、回零特性、加一卸載曲線的重複性均得到改善，從而大幅度地提高儀表元件的精度和使用範圍。
合金具有較低的磁性，一方面可以使得彈性元件的功能不受外部磁場之幹擾;另一方面又可使得儀表內的工作磁場不因彈性元件的存在而受到影響。上述兩個因素都大大提高儀器儀表的磁場穩定性和抗幹擾特性。
合金具有較小的(與Ni-Span C型合金相當)的彈性模量和(或)剪切模量溫度係數，可保證彈性元件的性能不受溫度的影響，從而提高儀器儀表有良好的溫度穩定性。
此外，本發明合金的帶材產品，經冷軋和回火後有較一般恆彈性合金低的彈性模量和剪切模量，從而有更大的彈性敏感性，能提高儀器儀表的靈敏度。
本發明合金的性能，能借稍微改變成份和回火工藝而加以調整，給該合金的生產和使用均帶來很大的方便。
舉例合金成分為C0.03%、Si0.50%、Mn0.66%、P0.005%、S0.002%、Ni42.52%、Cu0.3%、Mo6.89%、Ti3.02%、Al0.90%、Fe餘。經固溶處理(溫度0.50，保持20分，水冷)和時效處理(溫度700℃，保持4小時，爐冷)後，合金的主要性能如下彈性模量E(公斤/毫米2) 19000彈性模量溫度係數e-60～+100℃(×10-6/℃) 15磁感應強度B100(高斯) 110抗拉強度σb(kg/mm2) 155延伸率δ(%) 7固溶處理後，經變形率70%的冷軋加工和時效處理(溫度700℃，保持2小時，爐冷)則該合金的冷軋帶材具有如下性能彈性模量E(公斤/毫米2) 15000切變模量G(公斤/毫米2) 6500彈性模量溫度係數e-60～+100℃(×10-6/℃) 9切變模量溫度係數g-60～+100℃(×10-6/℃) 12抗拉強度σb(公斤/毫米2) 170屈服極限σ0.2(公斤/毫米2) 158彈性極限σe(公斤/毫米2) 135延伸率δ(%) 2
附本申請引用的文獻專利法國專利1493730，493033美國專利3516823文獻〔1〕Alloy digest 1968 January〔2〕C.A.Clark and T.A.Dunton Appl.mat.research.1964.3.1.15〔3〕西德真空熔煉公司樣本Fool，Edition 3/77〔4〕H.Alber;Feinwerktechnik 1968.72.5.244〔5〕陳其安 國外金屬材料 1976.5-6 100
權利要求
1.一種恆彈性合金，其成份是由鐵和鎳組成。其特徵是在該成份中添加了Mo，和進行較高的冷軋變形率。
2.根據權利要求
1所說的恆彈性合金，其特徵是添加的Mo為該成份中的5～9%(重量)。
3.根據權利要求
1所說的恆彈性合金，其特徵是冷軋變形率為60～80%。
專利摘要
本發明屬於靜態應用的、具有綜合物理——力 學性能的恆彈性合金。在靜態應用方面，已有的恆彈性合金還沒有一 種能同時具備高強度、弱磁性及彈性模量和切變模 量同時恆定的綜合性能。本發明合金全面滿足了這 一要求。固溶+時效態δb≥130kg/mm
文檔編號C22C38/14GK85102397SQ85102397
公開日1987年4月15日 申請日期1985年4月1日
發明者陳其安, 阮乃揚, 景軍, 秦樺 申請人:首都鋼鐵公司特殊鋼公司冶金研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan