专利名称：一种高强度低膨胀合金钢的制作方法
技术领域：
本发明属于金属材料的精密合金领域。特别是在输电线中高容量、低垂度的钢芯用低膨胀合金钢材料。
我国是世界上输电线发生自然灾害较严重的国家之一。其重要原因在于输电线中的钢芯材料不能满足现在的使用要求。在我国的输电线领域中，普遍采用的输电线均是由普碳钢制备的钢芯，其生产方式是将铝线或铜线与钢芯线铰合而成。该输电线中钢芯在使用中的主要缺点是，由普碳钢所做的钢芯因强度低和热膨胀系数较大，当在输电线通电使用时，由于温度的升高，膨胀系数变大，则输电线钢芯线沿长度方向伸长，造成输电线的大弧度下垂，因此使用效果很差。如果采用低膨胀合金时，因电线工作在高温时(工作温度100℃-150℃)，则膨胀系数明显增高，而且该类合金的强度较低，也无法满足使用要求。目前在该领域中，已有许多国家做了大量的研究工作，例如日本专利昭58-77525A、昭55-119156A、平5-70894A、和平4-311548A等文献，均介绍了高强度的低膨胀合金，但这些合金中均含有较贵重的钴、铬和钼等，而后两种合金中虽有不含钴和铬的成份，但钼含量较高，另外这些钢虽然有较高的强度，但延伸率都较低，这对该钢的拉拨轧都带来一定的困难，因此这些高强度的低膨胀合金钢制造成本都较高。
本发明的目的是提出一种具有制造成本经济的，综合使用性能好的高强度低膨胀合金钢。
根据本发明的目的，我们所提出的高强度低膨胀合金钢的具体化学成份(重量％)为C 0.15-0.35，Ni 32-40，Mo 0.3-0.95，Mn 0.1-0.6，Si 0.15-0.6，B0.003-0.15，Zn 0.005-0.01，其余为Fe。
本发明合金钢是根据现有技术中不足之处进行了合金成份的调整，首先是去掉了钴和铬，并降低了合金中的钼和添加了调整元素的锆。在本发明钢中，要保证具有很好的强韧性，必须要严格控制成份中的镍含量应在32-40％范围内，这样不但能稳定钢的奥氏体相，而且还能在较低的膨胀系数的基础上得到较高的强度和韧性。在本发明钢中，C含量应控制0.15-0.35％范围内，这样可以避免过多的碳化物在加工时产生加工硬化现象，使钢的冷加工性能和成材率方面有所改善，有利于延伸性能的控制。Si元素在本发明钢中，是保证在本发明钢中具有较低的膨胀系数前题下，也能有较好的可加工性。Mn元素有降低钢的膨胀系数作用，适当提高元素含量可提高钢的强度，应控制在0.1-0.6％范围。但Mn含量过高，虽然能增加钢的性能稳定性，可是合金钢的膨胀系数会增大。Mo元素在钢中可与碳形成碳化物，该碳化物是形成合金强度提高的关键成份，但含量过高可降低钢的延伸率，因此Mo含量应控制在0.1-0.9％范围内。B有净化晶界的作用，Zr有细化晶粒和强化晶界的效果，B与Zr的配合使用不但能改善钢的高温强度，和与其它元素形成微量复合合金化效果，而且能有效的改善该钢的加工塑性和延伸率。
本发明钢的成份设计主要是根据使用者的使用性能要求而制定的，在强度高于1050Mpa的情况下扭转值越大越好，另外还必须考虑该钢的加工延伸率和膨胀系数，这样才有可能保证材料的使用特性。本发明钢的制备是采用真空感应炉进行冶炼和锻造加工，然后在1000℃-1200℃进行淬火热处理，经酸洗和加工成为产品。
本发明钢与现有技术相比较具有成本低、加工性能好和使用效果好等特点，因为本发明钢在成份中去掉Co和Cr，而且降低Mo含量，所以本发明钢的原料成本经济，另外通过微量元素的加入和调整，使该钢具有较好的延伸率和膨胀系数，因此，本发明钢还具有加工性能好和热膨胀系数低。这点对使用者来讲是非常重要的。
实施例根据本发明钢所提的成份范围，我们共冶炼了五组本发明合金钢，其制备方法是采用真空感应炉冶炼后进行锻造，并在1050℃进行淬火热处理后进行酸洗，再将钢样加工成检测样品，为了对比为便，我们同时在下表中也例举了两组对比钢，其对比结果见下表，表1为实施例成份的对比表，表2为实施例的性能对比表，在表中序号1、2、3、4、5为本发明试样，6、7、8为对比试样序号，其中6号为JP、平5-70894A(5)，7号为JP平5-70894A(11)(5、11均为不合Co、Cr成份的两组钢号)，8号为JP.4-311548。根据下表对比可看出，虽然本发明钢的强度与现有技术相比较略有差异，但完全满足使用者的要求，而本发明钢的延伸率和扭转值均优于现有技术，热膨胀系数均相似。表1本发明钢与现有技术成份对比
表2本发明钢与现有技术性能比较
注*对比材料中热膨胀系数测温范围是20℃-220℃。
权利要求
1.一种高强度低膨胀合金钢，其特征在于该钢的化学成份组成(重量％)为C 0.15-0.35，Ni 32-40，Mo 0.3-0.95，Mn 0.1-0.6，Si 0.15-0.6，B 0.003-0.15，Zr 0.005-0.01，其余为Fe。
全文摘要
本发明属于精密合金领域,特别适用在输电线中高容量、低垂度的钢芯。用低膨胀合金钢材料。本发明的高强度低膨胀合金钢的化学成分为(重量%)C0.15—0.35,Ni32—40,Mo0.3—0.95,Mn0.1—0.6,Si0.15—0.6,B0.003—0.15,Zr0.005—0.01,其余为Fe。该钢与现有技术相比较,具有材料成本低,加工塑性好,易于生产、和制备经济等特点。
文档编号C22C38/14GK1275630SQ00108098
公开日2000年12月6日 申请日期2000年6月15日 优先权日2000年6月15日
发明者刘江, 张建福, 赵栋梁, 胡秀奎 申请人:钢铁研究总院