專利名稱：鐵鎳合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及至少含有34%(重量)Ni，特別適用于生產(chǎn)彩色電視機(jī)蔭罩的低膨脹率鐵鎳合金。
這類含有約36%Ni的鐵基合金在室溫至100℃的溫度范圍內(nèi)當(dāng)然具有低的膨脹系數(shù)。因此，有數(shù)十種這類合金已用于某些特定應(yīng)用場(chǎng)合，在所說(shuō)應(yīng)用場(chǎng)合下，即使溫度發(fā)生變化也仍要求該合金零件具有恒定的長(zhǎng)度，例如在精密儀器、鐘表、雙金屬中的應(yīng)用。隨著彩色電視朝向更高分辨率、彩色保真度以及即使在不利的光線條件下也有較好反差的方向發(fā)展，更具體地說(shuō)是為了達(dá)到高清晰度的電視技術(shù)(HDTV)，鐵鎳材料正日益廣泛地用于多孔蔭罩。在常規(guī)電視顯象管經(jīng)常處于的20-100℃的溫度范圍內(nèi)，含有約36%Ni的工業(yè)鐵鎳合金在退火狀態(tài)下(950℃，30min)所具有的熱膨脹系數(shù)約為1.2×10-6/K或者甚至更高;在20-200℃的溫度范圍內(nèi)，它們的熱膨脹系數(shù)約為2.2×-6/K或更高。由于網(wǎng)狀多孔蔭罩熱負(fù)載的增加，最高達(dá)到200℃的溫度范圍，今后將變得更為重要得多。因此本發(fā)明的目的是要提供一種低膨脹率的鐵鎳合金，它們不管是在普通電視顯象管所處的20-100℃溫度范圍內(nèi)，還是在將來(lái)的電視顯象管的網(wǎng)狀多孔蔭罩所處的20-200℃的溫度范圍內(nèi)，都具有盡可能低的熱膨脹系數(shù)，并且有十分的滿意的熱、冷加工性能，特別是在加工這些合金以生產(chǎn)彩色電視機(jī)的蔭罩時(shí)具有滿意的加工性能。
現(xiàn)已出乎意料地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用于20-100℃的溫度范圍時(shí)，選用鐵-鎳比例為1.75-1.83的鐵鎳合金，而當(dāng)用于20-200℃的溫度范圍時(shí)，則選用具有鐵-鎳比例為1.68-1.72的鐵鎳合金，這個(gè)問(wèn)題可以最滿意地得到解決，這些合金除了含有至多0.009%的碳和至多0.1%的錳之外，還含僅只十分少量的、冶煉時(shí)帶入的常見雜質(zhì)。本發(fā)明由于所述的鐵鎳比例而獲得了它的優(yōu)異效果。在膨脹系數(shù)方面的這種效果，通過(guò)有控制地調(diào)節(jié)上述其他合金成分及冶煉時(shí)帶入的雜質(zhì)而得到提高。此外，本發(fā)明的合金還具有杰出的加工性能，并且在制造蔭罩的過(guò)程中不要求附加的工藝步驟。該合金的熱性能還具有符合各種要求的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方案具有從屬權(quán)利要求的特征。這樣，鋁和硅總量為0.075-0.45%的鐵鎳合金是較佳的。由于有了這樣的合金，所需的低熱膨脹系數(shù)就可在上述溫度范圍內(nèi)，可靠地予以調(diào)節(jié)。當(dāng)錳的最大含量為0.07%時(shí)，除了Si的最大含量為0.05%之外，鋁的含量應(yīng)在0.1-0.4%的范圍內(nèi)。假如鋁的含量在0.15-0.40之間，優(yōu)選為0.2-0.4%之間，則有可能達(dá)到更進(jìn)一步的最佳化。
該鐵鎳合金的最大錳含量可為0.1%，而且，除了含有0.001-0.01%的Al外，還可含有0.05-0.30%的Si。最好是將硅含量調(diào)節(jié)至0.10-0.30%，優(yōu)選為0.15-0.30%。雖然大多數(shù)的意見認(rèn)為，對(duì)于調(diào)節(jié)低的熱膨脹系數(shù)來(lái)說(shuō)，硅被認(rèn)為是一種十分有害的元素，然而使用比鋁過(guò)量的硅進(jìn)行試驗(yàn)，出乎意料地表明，在本發(fā)明范圍內(nèi)，如果在有0.001-0.01%Al存在的條件下再加入0.05-0.30%的Si，就可以在20-100℃的溫度范圍內(nèi)甚至更令人滿意地調(diào)節(jié)到低于1×10-6/K的十分低的膨脹系數(shù)。Al和Si是作為脫氧劑而添加的，其目的是改善鋼的純凈度。
下列表1在鐵-鎳比例在1.75和1.83之間以及溫度范圍在20-100℃之間的共同條件下將實(shí)施例E1、E2、E3與現(xiàn)有技術(shù)的鐵鎳合金ST1和ST2進(jìn)行對(duì)比，其中，E1具有基本上等量的硅和鋁，E2具有過(guò)量的鋁，E3具有過(guò)量的硅。表1還包含了本發(fā)明合金的實(shí)施例B1-B8。
表1E1 E2 E3 ST1 ST2Cr 0,03 0,01 0,03 0,06 0,05Ni 35,82 35,75 35,85 36,35 36,40Mn 0,04 0,02 0,05 0,25 0,27Si 0,16 0,02 0,18 0,19 0,18Mo 0,04 0,04 0,03 0,04 0,03Ti 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01Nb 0,01 0,01 0,01 <0,01 <0,01Cu 0,02 0,03 0,03 0,05 0,03Fe 63,71 63,80 63,70 62,90 62,95S <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002P 0,002 0,002 0,002 0,002 0,006Al 0,12 0,230 0,006 0,005 0,003Mg 0,002 0,002 0,003 0,003 0,003Pb 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001Sn <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01Co 0,03 0,04 0,04 0,06 0,02C 0,005 0,004 0,004 0,003 0,007Fe:Ni 1,78 1,78 1,78 1,73 1,73AK(20-100℃) 0,85 0,9 0,8 1,2 1,210-6/K
表1(續(xù))B1 B2 B3 B4Cr 0,02 0,01 0,02 0,01Ni 36,10 35,20 36,05 35,25Mn 0,03 0,02 0,02 0,03Si 0,04 0,03 0,28 0,27Mo 0,02 0,03 0,03 0,03Ti 0,01 0,01 0,01 0,01Nb <0,01 <0,01 <0,01 <0,01Cu 0,02 0,03 0,03 0,02Fe 63,40 64,30 63,55 64,35S <0,002 <0,002 <0,002 <0,002P 0,002 0,002 0,002 0,002Al 0,37 0,38 0,004 0,005Mg 0,002 0,003 0,002 0,002Pb 0,001 0,001 0,001 0,001Sn <0,01 <0,01 <0,01 <0,01Co 0,02 0,03 0,02 0,03C 0,003 0,002 0,003 0,003Fe:Ni 1,76 1,83 1,76 1,83AK(20-100℃) 0,95 0,90 0,85 0,8510-6/K
表1(續(xù))B5 B6 B7 B8Cr 0,02 0,01 0,02 0,02Ni 37,1 36,6 37,0 36,7Mn 0,05 0,04 0,03 0,04Si 0,05 0,04 0,29 0,27Mo 0,01 0,02 0,02 0,02Ti 0,01 0,01 0,01 0,01Nb <0,01 <0,01 <0,01 <0,01Cu 0,04 0,03 0,02 0,03Fe 62,3 62,85 62,6 62,9S <0,002 <0,002 <0,002 <0,002P 0,002 0,002 0,002 0,002Al 0,36 0,38 0,004 0,005Mg 0,002 0,003 0,002 0,002Pb 0,001 0,001 0,001 0,001Sn <0,01 <0,01 <0,01 <0,01Co 0,04 0,03 0,02 0,03C 0,002 0,003 0,003 0,004Fe:Ni 1,68 1,72 1,69 1,71AK(20-200℃) 1,75 1,80 1,75 1,8010-6/KAK＝在20-100℃溫度范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)本發(fā)明合金E1至E3的平均熱膨脹系數(shù)是在950℃下退火30分鐘后，對(duì)20-100℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)定的?？梢钥闯?，該數(shù)值約比現(xiàn)有技術(shù)的合金樣品ST1和ST2低30%。由于本發(fā)明材料在冶金學(xué)上也是純凈的，并具有優(yōu)良的熱、冷加工性能，其符合DIN50602的最大氧化物線(oxide lines)為2.2，因此它非常適合用來(lái)生產(chǎn)例如彩色電視顯象管的蔭罩。
下列表2將ST1和ST2兩種合金與本發(fā)明的實(shí)施例E4進(jìn)行對(duì)比，表中示出這幾種合金在20-200℃溫度范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)。
表2E4 ST1 ST2Cr 0,03 0,06 0,05Ni 36,85 36,35 36,40Mn 0,09 0,25 0,27Si 0,18 0,19 0,18Mo 0,01 0,04 0,03Ti 0,01 0,01 0,01Nb <0,01 <0,01 <0,01Cu 0,03 0,05 0,03Fe 62,70 62,90 62,95S <0,002 <0,002 <0,002P 0,002 0,002 0,006Al 0,006 0,005 0,003Mg 0,002 0,003 0,003Pb 0,001 0,001 0,001Sn <0,01 <0,01 <0,01Co 0,02 0,06 0,02C 0,002 0,003 0,007Fe:Ni 1,70 1,73 1,73AK(20-200℃) 1,75 2,2 2,210-6/KAK＝在20-200℃溫度范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)本發(fā)明合金E4的熱膨脹系數(shù)是先在950℃下退火30分鐘，然后在20-200℃的溫度范圍內(nèi)測(cè)定的。可以看出，該數(shù)值約比現(xiàn)有技術(shù)的合金樣品ST1和ST2低20%。由于本發(fā)明材料在冶金學(xué)上也是純凈的，并且具有優(yōu)良的熱、冷加工性能，其符合DIN50602的最大氧化物線(oxide lines)為2.2，因此它非常適合用來(lái)生產(chǎn)例如彩色電視顯象管的蔭罩。
權(quán)利要求
1.特別適用于生產(chǎn)彩色電視機(jī)蔭罩的低膨脹率鐵鎳合金，它含有(按重量%計(jì))至多為0.009%的C和至多為0.1%的Mn，至少為34%的Ni，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，當(dāng)它在20-100℃的溫度范圍內(nèi)使用時(shí)，將鐵鎳比例調(diào)節(jié)到1.75-1.83，此時(shí)它的熱膨脹系數(shù)低于1×10-6/K，而當(dāng)它在20-200℃的溫度范圍內(nèi)使用時(shí)，將鐵鎳比例調(diào)節(jié)到1.68-1.72，此時(shí)它的熱膨脹系數(shù)低于2×10-6/K。
2.如權(quán)利要求1的鐵鎳合金，其特征在于，它的最大Mn含量0.1%，最大Al含量為0.01%和最大Si含量為0.30%。
3.如權(quán)利要求1的鐵鎳合金，其特征在于，它對(duì)合金元素Mn、Al和Si的限定為最大Mn含量為0.07%，最大Si含量為0.05%和最大Al含量為0.4%。
全文摘要
本發(fā)明涉及至少含有34％Ni，特別適用于生產(chǎn)彩色電視機(jī)蔭罩的低膨脹鐵基合金。本發(fā)明合金的區(qū)別特征是當(dāng)它在20—100℃的溫度范圍內(nèi)使用時(shí)，將鐵鎳比例調(diào)節(jié)到1.75—1.83，此時(shí)它的熱膨脹系數(shù)低于1×10
文檔編號(hào)C22C38/00GK1099428SQ9410558
公開日1995年3月1日 申請(qǐng)日期1994年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月27日
發(fā)明者B·格爾曼, A·克爾布泰里普斯, U·赫納 申請(qǐng)人:克魯普德國(guó)聯(lián)合金屬制造有限公司