硼对Fe-36Ni因瓦合金热塑性的影响

Fe-36Ni因瓦合金是一种非常重要的镍合金功能材料，具有超低的热膨胀系数，关于该合金的研究近年来取得了显著进展，在光真空工业和电器工业中应用广泛。目前，Fe-36Ni因瓦合金的研究主要集中在力学性能、焊接性能和热膨胀性能等方面，对其热塑性的研究鲜有报道。有研究指出，钢中添加B元素可抑制S、P等杂质元素对热塑性的恶化，B元素高温时易偏聚到晶界，不仅可抑制S、P等杂质的晶界偏聚，还可加速高温变形时动态再结晶的发生，提高钢的热塑性，因此研究了B元素对合金热塑性的影响。

　　采用碳管炉在氩气保护气氛下冶炼不同B含量的试验合金，冶炼过程选用Fe-36Ni因瓦合金作为母料，每炉质量为1.7kg，先升温至1550℃，待合金熔清后，加入硅、铝脱氧，最后加入不同含量的硼铁，均匀成分和温度后，进行浇铸。试验合金的化学成分如表1所示。将冶炼铸锭在1200℃保温2h后进行锻造，终锻温度在1050℃以上，最终锻造为直径Φ14～15mm的盘条，随后空冷至室温。将锻造盘条加工成Φ10mm×120mm的高温拉伸试样。

　　表1  试验Fe-36Ni合金的化学成分（质量分数，%）

　　真空条件下在Gleeble-3800热模拟试验机上进行热拉伸试验，试样以10℃/s的升温速率加热至1300℃，保温300s，再以3℃/s的冷却速率降至预定的拉伸温度（850～1050℃），温度间隔为50℃，保温60s，最后以ε=0.01s-1的应变速率进行匀速拉伸，试样拉断后快速喷吹压缩气体，以保持断口的组织形貌，随后测定试样的断面收缩率。利用扫描电镜对不同温度下的高温拉伸断口进行观察，将断口附近的试样沿纵界面剖开，在苦味酸酒精溶液中热浸60s后，采用光学显微镜对其进行组织观察。结果表明：

　　（1）850～1000℃温度范围内，Fe-36Ni因瓦合金断面收缩率小于40%，热塑性较差，拉伸断口均为明显沿晶脆性断裂；1050℃时，热塑性较好，拉伸断口为典型的韧性断裂。

　　（2）添加0.01%B可显著提高Fe-36Ni因瓦合金850～1050℃温度范围内的热塑性，尤其是850～1000℃范围内的热塑性，断面收缩率均大于80%，拉伸断口均为典型的韧性断裂；热塑性的提高，主要与B元素的晶界偏聚和降低动态结晶开始温度有关。