對絕大多數(shù)的材料而言，熱脹冷縮是其本質(zhì)屬性。但在低溫工程、航空航天、精密儀器儀表等特殊領(lǐng)域，熱脹冷縮會損害某些精密部件的初始設(shè)計功能。正因為如此，工程領(lǐng)域通常利用結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，以便將熱脹冷縮對特殊關(guān)鍵部件的不利影響降至最低水平。相比較而言，選用低膨脹系數(shù)的因瓦合金則可以便捷地解決這一問題。作為某些非承力的關(guān)鍵部件，因瓦合金已在高清晰度顯像管、精密天平搖臂、激光準(zhǔn)直儀腔體、電視機(jī)蔭罩等關(guān)鍵設(shè)備上發(fā)揮了重要的積極作用。長期以來，由于因瓦合金較低的力學(xué)性能水平(ReL約270MPa和Rm約500MPa)，致使其作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用潛力一直未被開發(fā)。近年來，隨著倍容量導(dǎo)線用殷鋼芯材、航空復(fù)合材料用殷鋼模具等新型高端因瓦合金產(chǎn)品的出現(xiàn)，才推動了高強(qiáng)度因瓦合金(Rm＞1000MPa)研究的步伐。

時效強(qiáng)化是一種便于實現(xiàn)，且對高強(qiáng)度因瓦合金比較有效的強(qiáng)化措施。實現(xiàn)這一強(qiáng)化手段通常需要根據(jù)合金元素的含量以及對析出相尺寸、數(shù)量等的要求，對材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓倘芴幚怼Ｑ芯咳藛T研究了固溶過程對含鉬因瓦合金組織特征的影響規(guī)律，但并沒有深入分析固溶處理對因瓦合金強(qiáng)度和熱膨脹行為的影響效果。本文借鑒前人的工作基礎(chǔ)，進(jìn)一步分析了固溶處理對含氮微合金化因瓦合金的顯微組織、力學(xué)性能、熱膨脹行為的影響。

試驗用鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：C0.22，N0.0026，Ni36.5，Mo3.35，V0.08，Ti0.11，F(xiàn)e余量。經(jīng)50kg真空感應(yīng)爐冶煉、澆鑄成130mm×130mm×210mm的鑄錠，再加熱至1200℃后在450mm軋機(jī)上軋成厚度為5mm的板材。以軋制后的熱軋板為原料進(jìn)行后續(xù)試驗，并在1050～1250℃溫度范圍對熱軋板加熱，保溫1h后進(jìn)行固溶處理。樣品經(jīng)處理后觀察顯微組織，并進(jìn)行力學(xué)性能檢測。

結(jié)果表明，隨著固溶處理溫度的升高，在熱軋態(tài)形變的奧氏體晶粒中形成新的再結(jié)晶晶粒數(shù)量不斷增加，晶粒尺寸逐漸增大。當(dāng)固溶處理溫度為1150℃時，熱軋態(tài)析出的第二相粒子已基本完全溶解于奧氏體基體，此時的材料不僅晶粒細(xì)小，而且具有較高的硬度(187.4HV0.1)、強(qiáng)度(Rm=625.6MPa)和最好的塑性(A=37.0%)。盡管其膨脹系數(shù)是熱軋態(tài)的1.20倍，但仍處在4.41×10-6℃-1很低水平。固溶處理溫度進(jìn)一步增加，不僅使奧氏體晶粒急劇增加，而且使材料的力學(xué)性能和膨脹特性全面惡化。