张德汉
殷钢是很经典的金属材料之一，它的根本化学构成是36%Ni和64%Fe。本文研究的目标是将殷钢合金丝的强度进步到1300MPa以上（包铝后强度为1080MPa以上），进而绞合成导线，应用于电力工程，用它代替通俗钢芯导线。殷钢电缆芯具有低膨胀和高强度的双重特点，应用殷钢电缆，既可以避免通俗钢芯导线因温度升高膨胀带来的输电线变长现象，又能知足原有线路对导线张力和铁塔构造强度的请求，架线不消改变原有铁塔等基本举措措施，可以大幅度降低工程成本，经济效益潜力巨大。
殷钢电缆芯的特点及技巧请求
1）抗拉强度不小于1080MPa。作为电缆的承重构造单位，铝包殷钢线的抗拉强度是最根本的请求，该指标须要经由过程响应的强化手段来实现。
2）电导率不低于13.8%IACS（国际退火铜标准单位）。导电是电缆的根本功能，殷钢电缆芯由61%IACS的铝和2%IACS的殷钢构成时，一根殷钢电缆的最低包铝厚度所占截面积不克不及低于电
缆截面的20%。
研制的重要内容
工艺流程。强度是衡量材料抵抗变形的才能的技巧指标，经由过程工艺门路，进步材料强度是金属材料范畴重要研究课题。今朝，进步合金的强度重要采取固溶强化、沉淀强化、细晶强化和形变强化等办法。本文在进步殷钢强度方面重要采取沉淀强化和形变强化2种办法。
1）沉淀强化。该办法是很多资估中广泛应用的强化门路，碳化物具有硬脆特点，析出沉淀的碳化物成为第二相强化质点，可以或许阻碍位错活动而起到强化感化。
2）形变强化。经由过程冷加工达到强化目标也是最常用的强化手段，在必定紧缩率范围内，冷加工使得合金的内部组织改变，造成了晶粒中位错密度的增长，位错移动加倍艰苦，因而合金形变碰到的抗力也就随之而增大，达到进步合金丝强度的目标。
成分控制。通俗殷钢的化学成分重要为Fe64Ni36，不添加其他成分。其重要化学成分（%）为C≤0.05；Si≤0.3；Mn≤0.60；P≤0.02；S≤0.02；Ni：35—37。
然则该成分的合金强度较低，经由过程冷加工后的强度也低于900MPa，远低于产品的请求，须要在成分构成中添加碳元素作为强化元素。按照金属材料强化理论，在奥氏体的Fe—Ni合金中，在镍原子四周的铁原子和碳原子形成类似渗碳体Fe3C的配位原子组态，使合金的硬度增大，在塑性变形过程中更有效的产生加工硬化。固然游离的碳可改变合金的晶格常数，对膨胀系数带来晦气影响，在合金中参加微量的铌（含量小于0.3%）形成富铌的颗粒，可固定游离的碳，从而降低合金的膨胀系数，这种颗粒弥散分布在晶界与晶内，也有利于合金强度的进步。
经由过程添加上述合金成分，就能在后续的临盆加工过程中形成碳化物和析出相，为合金的强化奠定基本。
冶炼过程的义务重要有控制构成元素的含量、有害元素的含量、气体的含量及控制搀杂物程度，且要促进钢水成分的平均，本文研制时采取“三相电渣+电渣重熔”双电渣法冶炼。三相有衬电渣炉冶炼时，双联工艺冶炼的钢锭外面滑腻，圆钢锭直径约为φ150mm，无须锻造加工就可以直接加热轧制。
热轧工艺。为了验证参加碳元素后的殷钢基体组织，本文选用了X射线衍射分析殷钢样品，实验选用钴靶，采取扭转衍射和平面衍射两种方法，肯定该Fe—Ni合金的组织为奥氏体组织。
加热轨制。设计加热轨制，要研究相干殷钢样品高温时的机能，殷钢加工机能随温度变更较大。
殷钢的塑性与温度关系曲线呈波浪形。具体如下：
1）在800℃阁下时，热加工机能最差，是塑性指标的最差点。是以，殷钢在800℃邻近的升温速度应迟缓，以使其平均加热，升温速度控制在15℃／min。
2）在800—1100℃时，跟着温度的进步，塑性急剧上升，升温速度控制在30℃／min。
3）在跨越1150℃之后，塑性指标的增长已不太明显，为了削减高温氧化，保温温度应为1150℃阁下，不宜太高。
因为合金的导热系数低，应采取较长的加热时光，钢锭的加热时光为2.0—2.5h，包管钢锭的表里温度一致性。
变形轨制。延长系数的分派遵守先大后小的基来源基本则。在粗轧道次的延长较高，有利于随后的热加工过程；在后续轧制中，中轧机组仍处于高温阶段，塑性好，变形抗力小，延长系数应稍大于平均延长系数；在精轧道次的延长系数应小于平均延长系数，呈慢慢递减的趋势。
根据设备的才能与工艺前提，采取“以轧代锻”方法，在三辊轧机将冶炼钢锭开坯，再在高速线材轧机上轧制出盘条。固然变形道次多，紧缩比大，过程中的应力和应变不平均，工艺过程和参数复杂，但尺寸公差小、外面质量好、产品德量稳定及临盆效力高。
拉拔工艺。从盘条到成品丝的变形，为了获得较好的丝织构，总紧缩率跨越了85%，中心还须要进行包铝，而包铝对钢丝外面的光洁度请求高，不克不及直接在盘条上包铝，需借助拔丝工艺将盘条拉拔出钢丝后将外面光洁度进步再包铝，然后再拉拔成品。是以，须要分派2次变形，将盘条粗拔至半成品落后行时效处理，并不会降低钢丝的强度，而使断后延长率进步到8%以上，改良后续拉拔前提。
拉拔前要进行固溶处理，跟着固溶温度的升高，合金的晶粒会逐渐长大，强度也是跟着退火温度的升高而降低。实验注解，840℃固溶处理时，合金的显微组织晶粒分布比较平均，有利于下一步冷加工。
粗拔工艺。现为φ8.7mm规格盘条，按照后续临盆前提设计，应当拉拔至5.0mm的半成品。可以得出总延长系数μ为3.0276，一般平均道次紧缩率为28%阁下，即延长系数为1.4阁下，那么道次数N为：
N=[ln3.0276/ln1.4]=3
从盘条至半成品分派的三道拉拔工序为：φ8.7mm—φ7.2mm—φ5.8mm—φ5.0mm。
拉伸强度跟着紧缩率的增长而升高。为了便于临盆不合规格的产品，将强度变更绘制成曲线，作为根本临盆控制紧缩率的根据，将每道次的机能数据描述成紧缩率。
是以，粗拔过程的紧缩率控制在67%阁下，经由过程计算或实测强度为1060MPa阁下，可知足后续进料的强度请求（不小于1050MPa）。
时效处理。因为冷拔变形后，在殷钢的基体上会明显进步位错密度，为析出供给有利的地位，从而促进了时效过程的顺利进行，本文选择了粗拔冷变形后再进行时效的工艺。
在时效温度为550℃，时效时光3h阁下时殷钢中析出物碳化铌的分布较稠密。
时效重要起到以下两个感化：碳化物析出后，能进步后续冷加工过程的硬化率；进步材料的塑性，有利于进一步拉拔。
时效后的殷钢须要包铝，采取CONFROM持续挤压法，该办法是英国原子能局斯普林菲尔德研究所创造的，临盆铝包殷钢丝的核心设备是持续挤压包覆机。
铝包殷钢丝的拉拔。铝包钢丝属于双金
属复合伙料，带有较厚的包覆铝层，芯线为高强度殷钢线，外层与芯部的2种金属强度的差别达到了5倍以上，因而，通俗的拉拔临盆难以进行。为包管较软的铝层和较硬的殷钢芯能同时等比例拉伸，必须要有同步变形的工艺采取组合压力模具及专用的拉丝粉进行拉拔拉丝粉既阻拦了铝层拉拔时往后移动，又包管了拉拔时铝包钢线坯整体同步向前延长，即实现了铝／钢的同步。
与粗拔的过程类似，经由过程多次的拉拔实验测试强度数据或者绘制强度曲线，得出强度和紧缩率的拟合公式为：
σ=-0.0499δ2+6.4504δ+893.45
式中：δ为紧缩率
细拔过程的紧缩率在65%阁下，实际测试强度为1100MPa，相符成品标准。经由过程总延长系数和平均延长系数的互相关系计算，将铝包钢的拔丝工艺配模设计为五道，∮5.6mm（半成品）—∮5.2mm—∮4.5mm—∮4.0mm—∮3.56mm—∮3.2mm（成品）。
最后，采取能退扭的行星式绞线机来绞制成殷钢电缆芯，盘卷状况交货。
综上所述，各项应用测试经由过程了威望机构的检测，如绞线疲惫特点实验、单线高温软化实验、应力应变曲线实验、载流量实验、高温拉断力实验、膨胀系数实验、经久耐热性实验及弧垂特点实验，完全达到了电缆芯的标准产品的机能指标达到了用户的验收标准，形成了批量供货才能。强度、扭转数据、导电率外形尺寸、外面质量、伸长率、环绕纠缠机能等全部合格。
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