專利名稱:高強度弱磁性鐵-鎳-鉬系恒彈性合金的制作方法
本發(fā)明屬于靜態(tài)應(yīng)用的，綜合物理-力學(xué)性能的恒彈性合金。
靜態(tài)應(yīng)用恒彈性合金雖然已經(jīng)有了較大的發(fā)展，但是在國際上還沒有一種合金能在高強度、弱磁性和恒彈性方面同時達到本合金的水平?，F(xiàn)將與本合金所涉及的性能、成份有關(guān)之專利或文獻報導(dǎo)簡列于下以供參考。
弱磁恒彈性合金法國專利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含量以便使居里點降到室溫附近。但上述合金有如下缺點1.補償溫度范圍狹小，為-10℃～+60℃2.彈性模量溫度系數(shù)e之絕對值過大。
｜e｜≤5×10-5/℃3.未報導(dǎo)具體之磁性和力學(xué)性能。
又如具有較高強度之恒彈性合金如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(tài)，σb達110kg/mm2冷軋+回火狀態(tài)，σb達160kg/mm2。它們也可以具有較低的頻率溫度系數(shù)，如βe≤10×10-6/℃，經(jīng)換算，其彈性模量溫度系數(shù)｜e｜≤28×10-6/℃。而冷軋+回火后并不具有e、g均為零的特點。并且這些合金的磁性都比較強，不能滿足在抗磁場干擾的情況下使用的要求。
在國際上與本發(fā)明合金在成份上相近之合金列舉于下合金名稱 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系恒彈合金均含有有毒元素Be，而難以在保證不污染環(huán)境的前提下進行生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的在于滿足靜態(tài)應(yīng)用的彈性元件(如壓力傳感器、應(yīng)變片標(biāo)定樑、扭桿陀螺儀等)為實現(xiàn)高精度、高靈敏度、高抗干撓能力而對材料性能所提出的特殊要求。為此研制了這種高強度、弱磁性具有優(yōu)良綜合性能的恒彈性合金。
本發(fā)明合金的化學(xué)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余。合金經(jīng)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)后，主要物理和機械性能如下彈性模量E(公斤/毫米2) 18000～20000彈性模量溫度系數(shù)-60～+100℃(×10-6/℃) ≤±20磁感應(yīng)強度B100(高斯) 100～200抗拉強度σb(公斤/毫米2) 140～160延伸率δ(%) ≥5固溶處理后，進行變形率為60～80%的冷軋加工變形，然后時效處理，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恒定彈性模量E(公斤/毫米2) 13000～17000切變模量G(公斤/毫米2) 6300～6700彈性模量溫度系數(shù)e-60～+100℃(×10-6/℃) ＜±20切變模量溫度系數(shù)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(yōu)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(shù)據(jù))可使彈性元件的靜滯后、回零特性、加一卸載曲線的重復(fù)性均得到改善，從而大幅度地提高儀表元件的精度和使用范圍。
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干擾;另一方面又可使得儀表內(nèi)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(wěn)定性和抗干擾特性。
合金具有較小的(與Ni-Span C型合金相當(dāng))的彈性模量和(或)剪切模量溫度系數(shù)，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(wěn)定性。
此外，本發(fā)明合金的帶材產(chǎn)品，經(jīng)冷軋和回火后有較一般恒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(fā)明合金的性能，能借稍微改變成份和回火工藝而加以調(diào)整，給該合金的生產(chǎn)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余。經(jīng)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)后，合金的主要性能如下彈性模量E(公斤/毫米2) 19000彈性模量溫度系數(shù)e-60～+100℃(×10-6/℃) 15磁感應(yīng)強度B100(高斯) 110抗拉強度σb(kg/mm2) 155延伸率δ(%) 7固溶處理后，經(jīng)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彈性模量溫度系數(shù)e-60～+100℃(×10-6/℃) 9切變模量溫度系數(shù)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(quán)利要求
1.一種恒彈性合金，其成份是由鐵和鎳組成。其特征是在該成份中添加了Mo，和進行較高的冷軋變形率。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的恒彈性合金，其特征是添加的Mo為該成份中的5～9%(重量)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的恒彈性合金，其特征是冷軋變形率為60～80%。
專利摘要
本發(fā)明屬于靜態(tài)應(yīng)用的、具有綜合物理——力 學(xué)性能的恒彈性合金。在靜態(tài)應(yīng)用方面，已有的恒彈性合金還沒有一 種能同時具備高強度、弱磁性及彈性模量和切變模 量同時恒定的綜合性能。本發(fā)明合金全面滿足了這 一要求。固溶+時效態(tài)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(fā)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(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan