Fe-36Ni因瓦合金是一種非常重要的鎳合金功能材料，具有超低的熱膨脹系數(shù)，關(guān)于該合金的研究近年來取得了顯著進展，在光真空工業(yè)和電器工業(yè)中應(yīng)用廣泛。目前，F(xiàn)e-36Ni因瓦合金的研究主要集中在力學(xué)性能、焊接性能和熱膨脹性能等方面，對其熱塑性的研究鮮有報道。有研究指出，鋼中添加B元素可抑制S、P等雜質(zhì)元素對熱塑性的惡化，B元素高溫時易偏聚到晶界，不僅可抑制S、P等雜質(zhì)的晶界偏聚，還可加速高溫變形時動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生，提高鋼的熱塑性，因此研究了B元素對合金熱塑性的影響。
采用碳管爐在氬氣保護氣氛下冶煉不同B含量的試驗合金，冶煉過程選用Fe-36Ni因瓦合金作為母料，每爐質(zhì)量為1.7kg，先升溫至1550℃，待合金熔清后，加入硅、鋁脫氧，最后加入不同含量的硼鐵，均勻成分和溫度后，進行澆鑄。試驗合金的化學(xué)成分如表1所示。將冶煉鑄錠在1200℃保溫2h后進行鍛造，終鍛溫度在1050℃以上，最終鍛造為直徑Φ14～15mm的盤條，隨后空冷至室溫。將鍛造盤條加工成Φ10mm×120mm的高溫拉伸試樣。
表1 試驗Fe-36Ni合金的化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)，%）
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試樣 |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Ni |
N |
B |
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1 |
0.018 |
0.28 |
0.14 |
0.007 |
0.002 |
36.30 |
0.0032 |
- |
|
2 |
0.022 |
0.28 |
0.14 |
0.007 |
0.002 |
36.13 |
0.0031 |
0.01 |
真空條件下在Gleeble-3800熱模擬試驗機上進行熱拉伸試驗，試樣以10℃/s的升溫速率加熱至1300℃，保溫300s，再以3℃/s的冷卻速率降至預(yù)定的拉伸溫度（850～1050℃），溫度間隔為50℃，保溫60s，最后以ε=0.01s-1的應(yīng)變速率進行勻速拉伸，試樣拉斷后快速噴吹壓縮氣體，以保持斷口的組織形貌，隨后測定試樣的斷面收縮率。利用掃描電鏡對不同溫度下的高溫拉伸斷口進行觀察，將斷口附近的試樣沿縱界面剖開，在苦味酸酒精溶液中熱浸60s后，采用光學(xué)顯微鏡對其進行組織觀察。結(jié)果表明：
（1）850～1000℃溫度范圍內(nèi)，F(xiàn)e-36Ni因瓦合金斷面收縮率小于40%，熱塑性較差，拉伸斷口均為明顯沿晶脆性斷裂；1050℃時，熱塑性較好，拉伸斷口為典型的韌性斷裂。
（2）添加0.01%B可顯著提高Fe-36Ni因瓦合金850～1050℃溫度范圍內(nèi)的熱塑性，尤其是850～1000℃范圍內(nèi)的熱塑性，斷面收縮率均大于80%，拉伸斷口均為典型的韌性斷裂；熱塑性的提高，主要與B元素的晶界偏聚和降低動態(tài)結(jié)晶開始溫度有關(guān)。