CN1831165A - 高硬度无磁合金 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有镍基合金成分的高硬度无磁合金，该镍基合金成分包含：按重量百分比计，C≤0.1％、Si≤2.0％、Mn≤2.0％、P≤0.03％、S≤0.01％、Cr为30～45％、Al为1.5～5.0％，以及余量为不可避免的杂质和Ni，该高硬度无磁合金受到冷或温塑性加工，然后直接进行时效处理。本发明还提供一种制造该高硬度无磁合金的方法。

Description

高硬度无磁合金
技术领域
本发明涉及一种包括镍基合金的高硬度无磁合金，其具有优良的耐磨性和耐蚀性。
背景技术
通常，对于需要具有耐磨性且应用于电子工业的零件(诸如在磁气氛中使用的机器零件、精密零件或模具等)而言，不但要求这些零件具有高硬度，而且也要求这些零件没有磁性并具有高耐蚀性。
虽然JIS SUH660钢、钛合金或铜合金等应用于机械零件，但它们的硬度或耐蚀性不够，并且迄今为止尚未存在满足无磁性(简称“无磁)、高耐蚀性和高硬度的材料。
在下面的参考文献1中，提出了如下一种镍基高硬度合金，该合金成分含有：碳(C)≤0.1％(按重量百分比计)、硅(Si)≤2.0％(按重量百分比计)、锰(Mn)≤2.0％(按重量百分比计)、铬(Cr)为30～45％(按重量百分比计)、铝(Al)为1.5～5.0％(按重量百分比计)，以及不可避免的杂质和镍(Ni)的余量，所述合金是由γ′(Ni3Al)相和αCr(α-Cr)相的复合析出强化的。
[参考文献1]JP2002-69557A
参考文献1的现有镍基高硬度合金由于添加了铬而使得其无磁性且具有增强的耐蚀性，但其硬度最多达600～720HV，因此仍没有足够的耐磨性。此外，为达到合适的高硬度，需要至少16小时的时效处理；为达到最大硬度，需要经过至少24小时的时效处理。
参考文献1的内容在此以引用的方式并入本文。
发明内容
考虑到上述情况而作出本发明，本发明的目的是提供一种具有优良耐蚀性的高硬度无磁合金。
本发明者为解决上述问题进行了深入研究。结果本发明者发现，通过对上述镍基合金进行冷或温塑性加工，然后不进行释放应变的退火处理，而是直接在难以产生应变释放的350～700℃下仅进行4～24小时的短时间的时效处理，就可以使所述镍基合金获得比以前高得多的硬度，并且具有耐蚀性和无磁性。这是基于本发明者所发现的这样的新事实：即，晶粒中的γ′相析出会相对地增加基体中铬的量，并增强在晶界上开始的αCr的析出。冷或温塑性加工可以获得如下两种效果：即，其产生应变，从而促进晶粒中γ′相的析出；同时还使得晶粒尺寸减小，从而使αCr的析出可以在较短时间内覆盖晶粒。
本发明主要涉及以下几项：
1.一种具有镍基合金成分的高硬度无磁合金，所述镍基合金成分包含：按重量百分比计，C≤0.1％、Si≤2.0％、Mn≤2.0％、P≤0.03％、S≤0.01％、Cr为30～45％、Al为1.5～5.0％，以及余量为不可避免的杂质和Ni，所述高硬度无磁合金受到冷或温塑性加工，然后直接进行时效处理。
2.根据项1所述的高硬度无磁合金，其中，所述镍基合金成分还包含以下至少一种：按重量百分比计，Ti≤3.0％、Zr≤3.0％、以及Hf≤3.0％，并满足关系Ti+Zr+Hf≤3.0％；Nb≤3.0％、Ta≤3.0％、以及V≤3.0％，并满足关系Nb+Ta+V≤3.0％；Co≤10％；Mo≤10％以及W≤10％，并满足关系Mo+0.5W≤10％；Cu≤5％；B≤0.015％；Mg≤0.01％；Ca≤0.01％；REM(稀土金属)≤0.1％；以及Fe≤5％。
3.根据项1所述的高硬度无磁合金，其中，冷或温塑性加工率等于或大于15％。
4.根据项1所述的高硬度无磁合金，其中，所述时效处理是在350～700℃下进行4～24小时，同时保持冷或温塑性加工所产生的应变。
5.一种制造高硬度无磁合金的方法，包括：制备具有镍基合金成分的材料，所述镍基合金成分包含：按重量百分比计，C≤0.1％；Si≤2.0％；Mn≤2.0％；P≤0.03％；S≤0.01％；Cr为30～45％；Al为1.5～5.0％；以及余量为不可避免的杂质和Ni；将所述材料按预定加工率进行冷或温塑性加工，以得到经塑性加工的材料；以及在预定温度下对所述经塑性加工的材料进行预定时间的时效处理。
6.根据项5所述的制造高硬度无磁合金的方法，其中，所述镍基合金的成分还包含以下至少一种：按重量百分比计，Ti≤3.0％、Zr≤3.0％、以及Hf≤3.0％，并满足关系Ti+Zr+Hf≤3.0％；Nb≤3.0％、Ta≤3.0％、以及V≤3.0％，并满足关系Nb+Ta+V≤3.0％；Co≤10％；Mo≤10％以及W≤10％，并满足关系Mo+0.5W≤10％；Cu≤5％；B≤0.015％；Mg≤0.01％；Ca≤0.01％；REM(稀土金属)≤0.1％；以及Fe≤5％。
附图说明
图1是表示根据本发明某一实施例的制造棒材的工艺的流程图；
图2表示图1的流程图中旋锻处理使用的装置，示出了沿垂直于装置30的纵轴的平面截取的装置30的简化剖视图；
图3是沿图2的旋锻装置的纵轴C截取的示意性剖视图；
图4是表示根据实验例2的每个试样的硬度(HV)随加工率(％)变化的曲线图；
图5是表示具有不同加工率的材料的硬度随时效温度变化的曲线图。
具体实施方式
根据本发明第一方面的高硬度无磁合金由于经过冷或温塑性加工以及随后的时效处理，因而具有优良的、高于原始材料的硬度。并且此合金的磁导率低，这是由于此合金的基本成分主要含有镍的缘故。另外，冷或温塑性加工不会增大合金的磁导率，这与以JIS SUS304为代表的奥氏体不锈钢一样。此合金还具有优良的耐蚀性，这是由于此合金的基本成分含有30～45％(按重量百分比计)的铬的缘故。而且，其制造成本较低，这是由于镍基合金成分不含有任何贵金属的缘故。
根据本发明第二方面的高硬度无磁合金表现出与每一种成分的作用相对应的性能改进，这是由于镍基合金还含有以下至少一种成分的缘故：Ti≤3.0％(按重量百分比计)、Zr≤3.0％(按重量百分比计)、以及Hf≤3.0％(按重量百分比计)，并满足关系Ti+Zr+Hf≤3.0％(按重量百分比计)；Nb≤3.0％(按重量百分比计)、Ta≤3.0％(按重量百分比计)、以及V≤3.0％(按重量百分比计)，并满足关系Nb+Ta+V≤3.0％(按重量百分比计)；Co≤10％(按重量百分比计)；Mo≤10％(按重量百分比计)、以及W≤10％(按重量百分比计)，并满足关系Mo+0.5W≤10％(按重量百分比计)；Cu≤5％(按重量百分比计)；B≤0.015％(按重量百分比计)；Mg≤0.01％(按重量百分比计)；Ca≤0.01％(按重量百分比计)；REM(稀土金属)≤0.1％(按重量百分比计)；Fe≤5％(按重量百分比计)。
根据本发明第三方面，通过时效处理明显提高了高硬度无磁合金的硬度，这是由于先前的塑性加工是在加工率等于或大于15％情况下完成的缘故。
根据本发明第四方面，通过时效处理明显提高了高硬度无磁合金的硬度，这是由于这样的缘故：即，在350～700℃下进行4～24小时的时效处理时形成尺寸为10μm或更小的非常细小的析出物，同时依然保持由塑性加工产生的应变。
根据本发明第五方面的制造高硬度无磁合金的方法，可以制造出具有优良的、高于原始材料的硬度的合金，该方法包括：制备含有以下成分的镍基合金的材料：按重量百分比计，C≤0.1％、Si≤2.0％、Mn≤2.0％、P≤0.03％、S≤0.01％、30～45％的Cr、1.5～5.0％的Al，以及余量为不可避免的杂质和Ni；将该材料按预定加工率进行冷或温塑性加工，得到塑性加工的材料；然后在预定温度下对该塑性加工的材料进行预定时间的时效处理。此合金具有优良的无磁性，即磁导率低，这是由于此合金的基本成分主要含有镍的缘故。而且冷或温塑性加工不会增大此合金的磁导率，这与以JIS SUS304为代表的奥氏体不锈钢一样。此合金具有优良的耐蚀性，这是由于基本材料含有30～45％(按重量百分比计)的铬。而且，合金的制造成本较低，这是由于基本材料的镍基合金成分不含有任何贵金属的缘故。
根据本发明第六方面的制造高硬度无磁合金的方法，可以制造表现出与每一种成分的作用相对应的性能改进的合金，这是由于镍基合金成分还含有以下至少一种成分的缘故：Ti≤3.0％、Zr≤3.0％、以及Hf≤3.0％，并满足关系Ti+Zr+Hf≤3.0％；Nb≤3.0％、Ta≤3.0％、以及V≤3.0％，并满足关系Nb+Ta+V≤3.0％；Co≤10％；Mo≤10％、以及W≤10％，并满足关系Mo+0.5W≤10％；Cu≤5％；B≤0.015％；Mg≤0.01％；Ca≤0.01％；REM(稀土金属)≤0.1％；以及Fe≤5％(按重量百分比计)。
这里使用的术语“无磁性”或“无磁”是指磁导率等于或小于1.05。镍基合金成分主要含有镍，除含镍以外还含有：30～45％的Cr、1.5～5.0％的Al、C≤0.1％、Si≤2.0％、Mn≤2.0％、P≤0.03％、S≤0.01％(按重量百分比计)，以及不可避免的杂质，并且如果保持上面给出的范围，则可以改变任何一种金属元素的比例，或者合金可以含有其他元素。
下面对根据本发明的高硬度无磁合金的每种成分，以及限定其比例范围的原因进行说明。
C：≤0.1％(按重量百分比计)
C起到熔炼期间的脱氧剂功能，并且如果材料包含Ti、Zr、Hf族或Nb、Ta、V族中的任一种元素，则C与其形成碳化物，从而有助于防止固溶处理中的晶粒的任何粗化并强化晶界。C的含量超过0.1％(按重量百分比计)时会降低强度和韧性。C的优选比例是≤0.08％(按重量百分比计)。
Si：≤2.0％(按重量百分比计)
Si是作为脱氧元素的重要成分，但当存在大量Si时会降低强度和韧性，其比例被限定在≤2.0％(按重量百分比计)。Si的优选比例是≤1.0％(按重量百分比计)。
Mn：≤2.0％(按重量百分比计)
Mn像Si一样也是有用的脱氧元素，但其过量存在会降低强度和韧性，其比例被限定为≤2.0％(按重量百分比计)。Mn的优选比例是≤1.0％(按重量百分比计)。
P：≤0.03％(按重量百分比计)
P在晶界的偏析会降低热和冷加工性。因此，其比例被限定为≤0.03％(按重量百分比计)。
S：≤0.01％(按重量百分比计)
S在晶界的偏析也会降低热和冷加工性，如同P的情况。因此，其比例被限定在≤0.01％(按重量百分比计)。
Cr：30～45％(按重量百分比计)
Cr是形成α相的主要元素，并且是一种重要元素，这是由于αCr相和γ′相的复合析出使达到高硬度成为可能的缘故。当然，也有助于提高耐蚀性。如果其比例低于30％(按重量百分比计)，其效果不会完全显现，但其含量超过45％(按重量百分比计)将使得加工性变差。因此，其比例为30～45％(按重量百分比计)。优选的比例是32～42％(按重量百分比计)。
Al：1.5～5.0％(按重量百分比计)
Al是形成γ′相的重要元素，也用于提高高温耐蚀性。当其比例低于1.5％(按重量百分比计)时达不到其效果，而当比例超过5.0％(按重量百分比计)时加工性变差。因此，其比例为1.5～5.0％(按重量百分比计)，优选地为2.0～4.5％(按重量百分比计)。
Ti：≤3.0％(按重量百分比计)、Zr：≤3.0％(按重量百分比计)、Hf：≤3.0％(按重量百分比计)，并且Ti+Zr+Hf：≤3.0％(按重量百分比计)
Ti、Zr和Hf的每一种都通过替代其中的Al而有助于γ′相的固溶增强，也用于提高合金的强度。Ti、Zr和Hf的每一种含量优选的是等于或小于3.0％(按重量百分比计)，这是由于其含量超过3.0％(按重量百分比计)时加工性变差的缘故。Ti是它们之中用于提高强度最有效的元素，其更优选的比例是等于或小于2.0％(按重量百分比计)。Zr和Hf通过偏析能有效地强化晶界，它们的最佳比例是等于或小于0.1％(按重量百分比计)。Ti、Zr和Hf的总量优选的是等于或小于3.0％(按重量百分比计)，更优选的是等于或小于2.0％(按重量百分比计)。
Nb：≤3.0％(按重量百分比计)、Ta：≤3.0％(按重量百分比计)、V：≤3.0％(按重量百分比计)，并且Nb+Ta+V：≤3.0％(按重量百分比计)
像Al、Ti和Hf族元素一样，Nb、Ta和V的每一种都通过替代其中的Al而有助于γ′相的固溶增强，也用于提高合金的强度。Nb、Ta和V中的每一种含量优选的是等于或小于3.0％(按重量百分比计)，这是由于它们含量超过3.0％(按重量百分比计)时加工性变差的缘故。Nb和Ta是它们之中提高强度最有效的元素，其优选的比例是等于或小于3.0％(按重量百分比计)，更优选的是等于或小于2.0％(按重量百分比计)。Nb、Ta和V的总量优选的是等于或小于3.0％(按重量百分比计)，更优选的是等于或小于2.0％(按重量百分比计)。
Co：≤10％(按重量百分比计)、Mo：≤10％(按重量百分比计)、W：≤10％(按重量百分比计)，并且Mo+0.5W：≤10％(按重量百分比计)
Mo和W通过固溶增强能有效地提高强度。Mo也能有效地提高耐蚀性。但是，Mo+0.5W超过10％(按重量百分比计)是我们所不希望的，这是由于它们的存在不但降低加工性和高温耐蚀性，而且使得合金非常昂贵。因此，Mo和W中的每一种的比例限定在等于或小于10％(按重量百分比计)，当它们组合使用时，Mo+0.5W优选地限定在等于或小于10％(按重量百分比计)，并且每一种元素优选的比例等于或小于5％(按重量百分比计)。
Co：≤10％(按重量百分比计)
Co通过固溶增强能有效提高高温强度，并增加γ′相的析出。Co是一种贵金属，优选的比例被限定在10％(按重量百分比计)。其更优选的比例为等于或小于5％(按重量百分比计)。
Cu：≤5％(按重量百分比计)
Cu是有效提高冷加工性的一种元素。它也能明显提高对硫酸的耐蚀性。其含量超过5％(按重量百分比计)会降低热加工性。因此，Cu优选的比例被限定在等于或小于5％(按重量百分比计)，更优选的是等于或小于3％(按重量百分比计)。
B：≤0.015％(按重量百分比计)
B通过偏析能有效地强化晶界，从而改善热加工性并提高蠕变强度。其含量超过0.015％(按重量百分比计)会降低热加工性，其优选的比例被限定在等于或小于0.005％(按重量百分比计)。
Mg：≤0.01％(按重量百分比计)
Ca：≤0.01％(按重量百分比计)
Mg和Ca是作为脱氧剂和脱硫剂而加入熔融物料中的元素，并能提高合金的热加工性。其含量超过0.01％(按重量百分比计)将降低热加工性，其优选的比例被限定在等于或小于0.01％(按重量百分比计)。
REM：≤0.1％(按重量百分比计)
REM有效地用于提高高温下的抗氧化性，并特别地用于抑制紧密附着氧化膜的分离。其含量超过0.1％(按重量百分比计)会降低热加工性，其优选的比例被限定在等于或小于0.1％(按重量百分比计)。
Fe：≤5％(按重量百分比计)
Fe可能来自用于任何其它元素的材料。由于它会降低合金的强度、抗高温侵蚀性和耐蚀性，所以其优选的比例被限定在等于或小于5％(按重量百分比计)。
时效处理的温度和时间是这样选择的：即，确保αCr相和γ′相在金属组织中形成微细和均匀的析出物。如果时效温度低于350℃，则不会形成令人满意的αCr相和γ′相析出，并且如果时效温度超过700℃，则不但会出现应变释放，而且析出物的粗化使得不可能获得高的硬度。这样，时效温度优选地选择在350～700℃之间，更加优选的在450～600℃之间。
此外，优选的时效处理时间为4～24小时。
塑性加工可以通过旋锻、拉拔和挤压完成。即，只要预定加工率满足冷或温加工条件，就可以使用任何的塑性加工。
当塑性加工率等于或大于15％时，通过随后的时效处理可以获得足够高的硬度。如果加工率等于或大于30％，则可以获得更大的时效硬度。
冷或温塑性加工意味着其温度不是热加工的温度，而是不消除塑性加工产生的应变的温度，例如，等于或低于700℃。
                      实例
下面将参考实例和比较例更加详细地解释本发明，但应该理解的是，本发明的构成并不局限于此。
下面将参考附图详细地说明本发明的某一实施例。在如下描述中，附图是简化的，而且也不表示精确的尺寸。
图1是表示根据本发明某一实施例的制造棒材10的工艺的流程图。棒材10是根据所需而通过适当机加工、精加工和检查，用于制造铁轨、轴、轴承滚柱或任何零件的棒材。图1中的11所示的原料，例如是具有表1和表2中所示的比较材料A的化学成分(重量百分比)的金属材料。它具有镍基合金成分，含有C≤0.1％、Si≤2.0％、Mn≤2.0％、P≤0.03％、S≤0.01％、30～45％的Cr、1.5～5.0％的Al(全部按重量百分比计)，以及余量为不可避免的杂质和Ni，并且它还可以含有以下至少一种元素：Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、V、Co、Mo、W、Cu、B、Mg、REM和Fe。
参看图1，铸锭的重量为150kg，该铸锭例如是由原料11通过真空熔炼(步骤14)而得到的，并且经过均热处理(nomogenized)(步骤16)和热锻(步骤18)，从而制造出直径为70mm的棒状中间产品12。将中间产品12在表3所示条件下经过热处理1和去皮(步骤20)，从而使其直径从70mm减小到65mm。
然后，用熔盐、盐酸、硫酸或氟硝酸进行酸洗以清洁中间产品12的表面，并涂覆润滑剂(例如碳或二硫化钼)，接着通过例如加工率为30％的旋锻(swaging)进行塑性加工，使中间产品12的直径从65mm减小到54mm。
仅仅对旋锻的或其它塑性加工的材料在表3所示的条件下进行热处理2(步骤26)。接着，根据需要进行精加工或检查(步骤28)，从而得到棒材10。从热处理2的条件可以清楚看出，仅对合金1～20以及比较材料H、J和L进行冷加工后的时效处理。
实验例1
表1和表2表示了我们用于验证试验的每种材料的化学成分(按重量百分比计)。每种我们开发的合金1～20对应于棒材10，比较材料A和B对应于SUS304，比较材料G和H对应于SUH660。比较材料I和J是磷含量比我们开发的合金高的合金，比较材料K和L是具有较高硫含量的合金。
表4和5表示通过图1所示的步骤由我们开发的合金1～20和比较材料A～I和K制成的每个样品、按JIS Z 2244测定的硬度、按JIS Z 2371通过盐雾试验测定的耐蚀性，以及在强度为100Oe(奥斯特)的磁场中的磁导率μ。从表4和5可以清楚看出，所有我们开发的合金通过以30％的加工率进行塑性加工明显提高了硬度，同时保持高的耐蚀性和无磁性。在表4和5中，无法测量比较材料C(SUS440C)、D(SUS630)、E(SUJ2)或F(SKD11)的磁导率，这是由于它们都具有铁磁性的缘故。未收集到比较材料J或L数据，这是由于它们都在塑性加工中开裂的缘故。
实验例2
下面将说明我们进行的、用以确定加工率和硬度(HV)之间以及时效条件和硬度(HV)之间的关系的实验。
实验条件
(a)时效处理
每种材料的时效处理都是这样进行的：即，在空气气氛下的熔炉中，在350～800℃的温度下将每种材料保持16小时，并使其在空气中冷却(空冷)。
(b)试样
通过以加工率0％、15％、30％、60％或90％对直径65mm的棒材进行旋锻以制备我们开发的合金1的5个试样。并对它们的试样进行上述的时效处理。
(c)硬度测试
按照JIS Z2244用维氏硬度计测试每个试样的硬度。
图4表示每个试样的硬度随加工率变化。每个符号○表示材料的冷轧硬度，每个符号□表示材料的最高时效硬度。所述冷轧硬度随着加工率而增大到约450HV。所述最高时效硬度也随着加工率增大到约800HV。
图5表示每个试样的硬度与其时效温度的关系。在图5中，每个符号○表示加工率为0％的材料的硬度，每个符号□表示具有加工率为15％的材料的硬度，每个符号△表示具有加工率为30％的材料的硬度，每个符号◇表示具有加工率为60％的材料的硬度，每个符号表示具有加工率为90％的材料的硬度。从图5可以清楚看出，加工率较高的材料即使在低至400℃的温度下，通过时效处理也得到较高的硬度值。加工率为90％的材料在400～500℃的温度下进行时效处理得到的硬度值约800HV。通过在350～700℃的温度下进行时效处理，特别是通过在优选的400～650℃的温度下进行时效处理，增大了经塑性加工的材料的硬度。
如图5所示，加工率为60％或90％的材料通过时效处理得到的最大硬度为800HV。这是通过除了冷轧之后进行时效处理的方法以外的任何方法都是不可能达到的。另外，对于上述的任何镍基合金棒材，无论是进行什么样的时效处理都可以获得这么高的硬度值。
下面列出表1-5。另外，表1和2表示实验例1所用的每种合金1～20和A～L的化学成分(按重量百分比计)，表3表示实验例1所用的热处理条件，表4和5表示通过图1所示步骤制备的合金1～20以及A～I和K的每个样品、按JIS Z 2244测定的硬度、按JIS Z2371通过盐雾试验测定的耐蚀性，以及在强度为100Oe的磁场中的磁导率μ。
表1
                                                化学成分(重量百分比)   JIS牌号
  C   Si   Mn   P   S   Ni   Cr   Cu*   Mo*   Fe*   Al   其它元素
  开发的合金   1   0.01   0.14   0.02   0.015   0.0021   余量   37.9   -   -   -   3.81
  2   0.09   0.11   0.06   0.003   0.0096   余量   38.1   -   -   -   1.67
  3   0.04   1.92   0.05   0.018   0.0018   余量   38.3   -   -   -   3.54
  4   0.05   0.22   1.95   0.012   0.0077   余量   37.7   -   -   -   3.86
  5   0.06   0.15   0.14   0.016   0.0034   余量   30.5   -   -   -   3.91
  6   0.04   0.20   0.18   0.009   0.0041   余量   44.7   -   -   -   3.74
  7   0.06   0.18   0.11   0.011   0.0012   余量   37.9   -   -   -   4.88
  8   0.05   0.17   0.15   0.014   0.0022   余量   38.2   0.91   0.22   0.15   3.20   Ti：2.85Zr：0.02
  9   0.02   0.20   0.18   0.015   0.0045   余量   39.0   0.02   0.44   0.11   3.64   Ti：1.36Hf：0.06
  10   0.02   0.34   0.14   0.007   0.0052   余量   37.5   0.20   0.21   0.12   3.92   Nb：0.2Ta：0.2V：0.3
  11   0.06   0.02   0.25   0.014   0.0088   余量   38.2   0.25   0.15   0.23   3.77   Co：9.67
  12   0.04   0.34   0.05   0.012   0.0014   余量   39.2   0.56   9.23   0.22   3.82
  13   0.05   0.52   0.72   0.006   0.0082   余量   34.5   0.22   0.22   0.34   3.65   W：8.88
  14   0.04   0.10   0.13   0.004   0.0022   余量   37.6   0.11   7.23   0.21   3.79   W：4.45
  15   0.04   0.05   0.15   0.009   0.0020   余量   38.1   4.11   0.04   0.11   3.89
  16   0.02   0.06   0.11   0.010   0.0023   余量   36.8   0.02   0.10   0.06   3.65   B：0.012
  17   0.05   0.14   0.12   0.006   0.0032   余量   37.2   0.34   0.22   0.42   4.11   Mg：0.008
  18   0.07   0.09   0.10   0.012   0.0021   余量   35.9   0.88   0.57   0.07   3.88   Ca：0.005
  19   0.04   0.11   0.21   0.005   0.0055   余量   38.2   0.91   0.21   0.52   3.77   REM：0.08
  20   0.07   1.20   0.23   0.003   0.0044   余量   38.1   0.13   0.11   4.75   3.81
符号“-”表示未对该元素进行分析
表2
                                                 化学成分(重量百分比)   JIS牌号
  C   Si   Mn   P   S   Ni   Cr   Cu*   Mo*   Fe*   Al   其它元素
比较材料   A 0.05 0.75 0.78 0.032 0.018 8.01 18.05 0.10 0.04 余量 0.05 SUS304
  B
  C   1.02   0.23   0.32   0.036   0.021   0.24   16.61   0.10   0.36   余量   0.08   SUS440C
  D   0.04   0.33   0.45   0.023   0.019   4.60   15.72   3.45   0.03   余量   0.04   Nb：0.28   SUS630
  E   0.99   0.23   0.42   0.019   0.017   0.06   1.48   0.07   0.02   余量   0.05   SUJ2
  F   1.41   0.32   0.38   0.012   0.022   0.21   12.52   0.10   1.00   余量   0.04   V：0.3   SKD11
  G 0.05 0.50 0.71 0.025 0.016 26.06 15.02 0.06 1.32 余量 0.19 Tl：2.0 SUH660
  H
  I 0.02 0.13 0.05 0.033   0.0028 余量 38.0 - - - 3.77
  J
  K 0.03 0.11 0.02 0.005   0.0143 余量 37.8 - - - 3.84
  L
符号“-”表示未对该元素进行分析
表3
热处理条件1   加工率(％) 热处理条件2 JIS牌号
  开发的合金 1-20   1150℃×1hr，水冷+550℃×16hr，空冷   0
1150℃×1hr，水冷 30 550℃×16hr，空冷
  比较材料   A   1050℃×1hr，水冷   0 SUS304
  B   30
C   1050℃×1hr，油冷+(-196℃×1hr)+180℃×2hr，空冷 0 SUS440C
  D   1038℃×1hr，空冷+482℃×1hr，空冷   0   SUS630
  E   800℃×1hr，水冷+180℃×2hr，空冷   0   SUJ2
  F   1030℃×1hr，空冷+200℃×1hr，空冷   0   SKD11
  G   980℃×1hr，油冷+720℃×16hr，空冷   0   SUH660
  H   980℃×1hr，油冷   30   600℃×16hr，空冷
  I   1150℃×1hr，水冷+550℃×16hr，空冷   0
  J   1150℃×1hr，水冷   30   550℃×16hr，空冷
  K   1150℃×1hr，水冷+550℃×16hr，空冷   0
  L   1150℃×1hr，水冷   30   550℃×16hr，空冷
表4
  加工率(％)   硬度(HV)   耐蚀性   磁导率   备注
开发的合金 1   0   705   未锈   1.003
  30   730   未锈   1.003
2   0   678   未锈   1.003
  30   723   未锈   1.003
3   0   698   未锈   1.003
  30   732   未锈   1.003
4   0   711   未锈   1.003
  30   762   未锈   1.003
5   0   710   未锈   1.003
  30   755   未锈   1.003
6   0   714   未锈   1.003
  30   751   未锈   1.003
7   0   709   未锈   1.003
  30   751   未锈   1.003
8   0   711   未锈   1.003
  30   745   未锈   1.003
9   0   699   未锈   1.003
  30   738   未锈   1.003
10   0   711   未锈   1.003
  30   744   未锈   1.003
11   0   709   未锈   1.003
  30   742   未锈   1.003
12   0   707   未锈   1.003
  30   754   未锈   1.003
13   0   705   未锈   1.003
  30   747   未锈   1.003
14   0   702   未锈   1.003
  30   754   未锈   1.003
15   0   698   未锈   1.003
  30   739   未锈   1.003
  16   0   701   未锈   1.003
  30   741   未锈   1.003
17   0   719   未锈   1.003
  30   754   未锈   1.003
18   0   697   未锈   1.003
  30   739   未锈   1.003
19   0   700   未锈   1.003
  30   742   未锈   1.003
20   0   698   未锈   1.003
  30   734   未锈   1.003
表5
  加工率(％) 硬度(HV) 耐蚀性 磁导率 备注
  比较材料   A   0   182   部分生锈   1.004
  B   30   320   部分生锈   4.011
  C   0   697   全部生锈   -   铁磁性
  D   0   402   部分生锈   -   铁磁性
  E   0   775   全部生锈   -   铁磁性
  F   0   620   全部生锈   -
  G   0   315   未锈   1.007
  H   30   380   未锈   1.052
  I   0   701   未锈   1.003
  J   30   -   -   -   开裂
  K   0   703   未锈   1.003
  L   30   -   -   -   开裂
虽然参考本发明的具体实施例详细地描述了本发明，但对于本领域的技术人员而言，很显然，在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明做出不同的变化和修改。
本专利申请基于2005年3月3日提交的日本专利申请No.2005-59279，以及2006年1月20日提交的日本专利申请No.2006-12931，上述两申请的内容在此以引用的方式并入本文。

Claims (6)

1.一种具有镍基合金成分的高硬度无磁合金，所述镍基合金成分包含：按重量百分比计，
C≤0.1％；
Si≤2.0％；
Mn≤2.0％；
P≤0.03％；
S≤0.01％；
Cr为30～45％；
Al为1.5～5.0％；以及
余量为不可避免的杂质和Ni，
所述高硬度无磁合金受到冷或温塑性加工，然后直接进行时效处理。
2.如权利要求1所述的高硬度无磁合金，
其中，所述镍基合金成分还包含以下至少一种：按重量百分比计，
Ti≤3.0％、Zr≤3.0％、以及Hf≤3.0％，并满足关系Ti+Zr+Hf≤3.0％；
Nb≤3.0％、Ta≤3.0％、以及V≤3.0％，并满足关系Nb+Ta+V≤3.0％；
Co≤10％；
Mo≤10％以及W≤10％，并满足关系Mo+0.5W≤10％；
Cu≤5％：
B≤0.015％；
Mg≤0.01％；
Ca≤0.01％；
REM(稀土金属)≤0.1％；以及
Fe≤5％。
3.如权利要求1所述的高硬度无磁合金，
其中，冷或温塑性加工率等于或大于15％。
4.如权利要求1所述的高硬度无磁合金，
其中，所述时效处理是在350～700℃下进行4～24小时，同时保持冷或温塑性加工所产生的应变。
5.一种制造高硬度无磁合金的方法，包括：
制备具有镍基合金成分的材料，所述镍基合金成分包含：按重量百分比计，
C≤0.1％；
Si≤2.0％；
Mn≤2.0％；
P≤0.03％；
S≤0.01％；
Cr为30～45％；
Al为1.5～5.0％；以及
余量为不可避免的杂质和Ni；
将所述材料按预定加工率进行冷或温塑性加工，以得到经塑性加工的材料；以及
在预定温度下对所述经塑性加工的材料进行预定时间的时效处理。
6.如权利要求5所述的制造高硬度无磁合金的方法，
其中，所述镍基合金的成分还包含以下至少一种：按重量百分比计，
Ti≤3.0％、Zr≤3.0％、以及Hf≤3.0％，并满足关系Ti+Zr+Hf≤3.0％；
Nb≤3.0％、Ta≤3.0％、以及V≤3.0％，并满足关系Nb+Ta+V≤3.0％；
Co≤10％；
Mo≤10％以及W≤10％，并满足关系Mo+0.5W≤10％；
Cu≤5％；
B≤0.015％；
Mg≤0.01％；
Ca≤0.01％；
REM(稀土金属)≤0.1％；以及
Fe≤5％。
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