Cr合金化對(duì)Fe-36Ni因瓦合金性能的影響

Fe-36Ni因瓦合金目前存在強(qiáng)度低、加工性能差、耐蝕性差等問(wèn)題而難以滿足客戶要求。而且，因瓦合金熱膨脹性易受到合金元素的影響，傳統(tǒng)的因瓦合金強(qiáng)化元素雖然能夠提高因瓦合金基體的強(qiáng)度，但合金的熱膨脹系數(shù)也會(huì)隨之增高。

所以，兼顧低熱膨脹系數(shù)與強(qiáng)韌性，且具有良好耐蝕性及加工性能的因瓦合金越來(lái)越受到研究者的關(guān)注。Cr作為一種固溶合金元素能夠提高鋼的強(qiáng)度和韌性，提高鋼的耐磨性，易獲得較高的表面光潔度，且能提高鋼的耐蝕性與抗氧化性，其作為微量合金元素加入因瓦合金時(shí)對(duì)合金性能的影響有待研究。本試驗(yàn)以此為出發(fā)點(diǎn)測(cè)定了加入不同含量Cr的因瓦合金熱膨脹系數(shù)，以期確定Cr對(duì)因瓦合金熱膨脹性的影響，以及對(duì)晶粒度、基體硬度的影響。

首先利用Thermo-Calc熱力學(xué)計(jì)算軟件計(jì)算Cr元素合金化對(duì)Fe-36Ni合金相關(guān)系的影響，特別是奧氏體相(γ)的析出情況，并研究不同含量Cr對(duì)其熱膨脹系數(shù)、晶粒度及硬度的影響。Cr元素配入量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）分別為：0、0.1、0.3、0.5和0.7。

試驗(yàn)原料采用電子分析天平稱量（精確度0.001g），將純度分別為99.99%電解鐵、99.99%電解鎳以及適量的目標(biāo)元素單質(zhì)，按照目標(biāo)成分含量百分比配料，總質(zhì)量為70g。將配好的原料置入WK-Ⅱ型非自耗真空電弧爐熔煉室中，在氬氣保護(hù)下反復(fù)熔煉6次，使各成分互熔均勻。試樣經(jīng)快速冷卻后形成紐扣錠。第7次熔煉采用內(nèi)徑15mm×15mm銅模吸鑄成15mm×15mm×40mm小方錠。隨后使用C41-75B型空氣錘進(jìn)行鍛打，開(kāi)鍛溫度控制在1050℃，終鍛溫度控制在850～950℃，鍛造成尺寸約為Φ12mm的小圓棒。參照GB/T4339-2008《金屬材料熱膨脹特征參數(shù)的測(cè)定》，將鑄錠加熱至（840±10）℃，保溫30min，水淬以達(dá)到均勻化，再將試樣加工成Φ6mm×25mm的熱膨脹性測(cè)試試樣，在310℃保溫回火1h，空冷。

結(jié)果表明：添加Cr元素后，合金基體仍為單一奧氏體組織，Cr的加入未破壞因瓦合金的穩(wěn)定性。隨Cr元素含量增加，合金的熱膨脹系數(shù)提高，平均晶粒尺寸由65.4μm逐漸下降至34.4μm，硬度由150.7HV2逐漸升高至169.9HV2，合金化效果明顯。