絕大多數(shù)金屬和合金都是在受熱時體積膨脹、冷卻時體積收縮。但因瓦合金（牌號為4J36)是一種含35.0%?37.0%(質(zhì)量分數(shù)）Ni、其余為Fe的低膨脹系數(shù)合金，由于它的鐵磁性，在很大的溫度范圍內(nèi)具有因瓦效應(yīng)的反常熱膨脹，膨脹系數(shù)極低，有時甚至為零或負值[14]。正是由于這種特性，4J36合金主要用于制造在環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)尺寸高度精確的零部件或尺寸近似恒定的元件，如精密儀器儀表零件、天文儀器構(gòu)架及鐘表擺輪裝置等[-]。經(jīng)過數(shù)年的研究，4J36合金的應(yīng)用逐漸擴展到倍容量導(dǎo)線、液化天然氣儲罐以及石油套管、大型飛機復(fù)合材料的模具等方面，并且需求量不斷擴大[79]。退火是生產(chǎn)4J36合金的重要工序，對產(chǎn)品的最終質(zhì)量有很大的影響，目前研究主要集中在合金成分和熱軋板的退火工藝

等[10-1]，而對于冷軋板的退火工藝的研究十分有限。4J36合金冷軋退火后，應(yīng)用部門不同，對其性能要求也不同，一般要求屈服強度在300MPa以上，斷后伸長率在30%以上。本文主要研究了4J36合金冷軋板的退火工藝，旨在對現(xiàn)場生產(chǎn)提供工藝指導(dǎo)。

1試驗材料及方法

試驗用4J36合金采用80kg真空熔煉爐冶煉，其化學(xué)成分如表1所示。436合金在550mm試驗軋機上熱軋，熱軋板最終厚度為3.0mm。將熱軋板酸洗后，在450mm冷軋試驗機上冷軋，冷軋板最終厚度為1.0mm。在YFX96/12G-YC箱式電阻爐中退火，退火溫度分別為650、750、950、1100°C，保溫時間分別為3、4、5、6min，爐冷。沿軋制方向?qū)?J36冷軋板按GB/T228—2002線切割制成板材拉伸試樣。在室溫下采用拉伸試驗機檢測力學(xué)性能。

在退火后的4J36冷軋板上切取金相試樣。將試樣打磨、拋光，采用含4g硫酸銅、20ml鹽酸、12ml硫酸和25ml水的浸蝕劑浸蝕，在顯微鏡下觀察試樣顯微組織。利用掃描電鏡觀察試樣拉伸后的斷口形貌。

2結(jié)果與討論

2.1退火工藝對4J36合金冷軋板顯微組織的影響

根據(jù)圖1所示的Fe-Ni二元合金相圖，F(xiàn)e-Ni二元系有一個包晶反應(yīng)，一個共析反應(yīng)，在517C發(fā)生FeNig的有序無序轉(zhuǎn)變。Ni質(zhì)量分數(shù)為28%?44%的Fe-Ni合金在緩慢冷卻時得到a+Y兩相平衡組織，快速冷卻時則形成具有面心立方結(jié)構(gòu)的Y固溶體。Ni質(zhì)量分數(shù)在0?30%范圍內(nèi),a—Y相變有一溫度滯后，Ni含量越高，滯后現(xiàn)象越嚴重。在Ni質(zhì)量分數(shù)約為36%、Fe質(zhì)量分數(shù)約為63%時，合金在430C以上處于單相區(qū)，且Y相很穩(wěn)定。

圖2為冷軋態(tài)4J36合金的組織形貌，為單一的奧氏體，晶粒沿軋制方向明顯被拉長。不同工藝退火的合金的顯微組織如圖3?6所示。從圖3可以看出，650C退火后，纖維狀晶粒發(fā)生明顯變化，晶粒的長、寬比降低，趨于等軸呈餅狀，開始發(fā)生再結(jié)晶。隨著保溫時間的延長，纖維狀晶粒減少。從圖4可以看出，經(jīng)過750Cx3min退火后，合金的組織中已看不到纖維狀變形晶粒，完全由細小的等軸晶粒和少量孿晶組成，再結(jié)晶已經(jīng)完成。從圖3?6可以看出，退火時間相同，隨著退火溫度的升高，再結(jié)晶晶粒尺寸趨于增大。退火溫度相同，隨著保溫時間的延長，再結(jié)晶晶粒尺寸逐漸增大。不同工藝退火的合金的組織中均有孿晶出現(xiàn)，并隨著退火溫度的升高和保溫時間的延長，孿晶組織越來越多。出現(xiàn)孿晶組織是由于奧氏體的層錯能較低，新晶粒界面在推進過程中出現(xiàn)堆垛層錯造成的。

2.2退火工藝對4J36合金冷軋板力學(xué)性能的影響

對每種工藝退火的冷軋板都取5個拉伸試樣進行檢測，得出4J36合金冷軋板具有較高的屈服強度（745MPa)和抗拉強度（767MPa)，且二者差別不大，但是斷后伸長率較低，為4.6%左右。由于4J36合金冷軋板的屈服強度和抗拉強度過高，而斷后伸長率過低，故需要對其進行退火處理。

圖7為4J36合金冷軋板的屈服強度、抗拉強度和斷后伸長率隨退火時間的變化。從圖7可以看出，在750?1100°C退火，冷軋板組織發(fā)生了明顯的回復(fù)和再結(jié)晶，導(dǎo)致晶粒內(nèi)位錯減少，發(fā)生退火軟化，屈服強度和抗拉強度都大幅度下降，屈服強度下降更明顯。隨著退火溫度的升高、時間的延長，晶粒內(nèi)的位錯密度加速減小，再結(jié)晶晶粒開始長大，屈服強度和抗拉強度進一步下降。退火溫度為110°C時，隨著保溫時間的延長，抗拉強度下降的幅度逐漸變大，結(jié)合顯微組織可知，隨著退火時間的延長，特別是超過5min以后，冷軋板組織中出現(xiàn)了尺寸異常的晶粒，從而導(dǎo)致抗拉強度急劇下降。

當(dāng)退火溫度高于750°C時，保溫3min以上能大幅度提高4J36合金冷軋板的斷后伸長率。750°C退火時，斷后伸長率隨著保溫時間的延長而顯著提高。保溫時間為3?5min時，斷后伸長率上升明顯，從38.6%上升到42.6%，上升幅度達10.9%;而保溫時間為5?6min時，斷后伸長率從42.6%上升到42.9%，上升幅度僅為0.7%。900°C以上退火時，斷后伸長率隨著保溫時間的延長先升高再降低;110°C退火后的斷后伸長率低于900°C退火后的斷后伸長率。結(jié)合顯微組織看，高溫長時間退火使冷軋板的晶粒不斷長大，進而導(dǎo)致斷后伸長率下降。

以上分析表明，退火溫度的高低以及保溫時間的長短，都會影響4J36合金冷軋板的晶粒大小、強度和塑性。據(jù)此，現(xiàn)場生產(chǎn)時，4J36合金冷軋板的退火溫度應(yīng)控制在750C左右，保溫時間控制在3?4min以內(nèi)。

3結(jié)論

(1)在750C以上退火的4J36合金冷軋板，其組織為單一的等軸奧氏體。隨著退火溫度的升高和保溫時間的延長，4J36合金冷軋板的奧氏體晶粒逐漸長大。

(2)70?1100C退火時，隨著退火溫度的升高和保溫時間的延長，4J36合金冷軋板的屈服強度和抗拉強度明顯下降;隨著退火時間的延長，斷后伸長率逐漸升高。900C以上退火時，冷軋板的斷后伸長率隨著保溫時間的延長先升高再降低;110C退火的冷軋板斷后伸長率低于990C退火的冷軋板。

(3)在750C左右退火3?4min的4J36合金冷軋板力學(xué)性能最優(yōu)，且組織均勻細小。