Achieving a trade-off of high strength and low thermal expansion in invar steel via synergy of dislocations and vanadium carbonitrides
- 21.06.2025
- Original Paper
- Verfasst von
- Yan-chong Yu
- Hui Liu
- Shuo Zhang
- Cai-dong Zhang
- Xue-ting Liu
- Zhong-hua Sun
- Jin-ling Zhang
- Cong Chang
- Erschienen in
- Journal of Iron and Steel Research International | Ausgabe 11/2025
Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.
Wählen Sie Textabschnitte aus um mit Künstlicher Intelligenz passenden Patente zu finden. powered by
Markieren Sie Textabschnitte, um KI-gestützt weitere passende Inhalte zu finden. powered by (Link öffnet in neuem Fenster)
Abstract
Der Artikel untersucht die Verbesserung invarer Stahleigenschaften durch den strategischen Einsatz von Vanadiumcarbonitriden und Versetzungen. Zunächst wird die entscheidende Rolle von invaren Stählen in Präzisionsinstrumenten und Raumfahrtanwendungen hervorgehoben, wo ihre Dimensionsstabilität unter extremen Temperaturschwankungen von entscheidender Bedeutung ist. Die Studie untersucht die mikrostrukturelle Charakterisierung invarer Stähle und konzentriert sich dabei auf die Ausfällung von Vanadiumcarbonitrid und die Auswirkungen der Kaltverformung auf die Getreideveredelung und die Versetzungsdichte. Die Forschung zeigt, dass die Synergie zwischen diesen mikrostrukturellen Merkmalen zu einer signifikanten Erhöhung der Festigkeit und einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) führt. Der Artikel untersucht auch das Wärmeausdehnungsverhalten dieser Legierungen und liefert ein umfassendes Verständnis, wie unterschiedliche Verarbeitungsrouten ihre Eigenschaften beeinflussen. Die Ergebnisse bieten eine theoretische Grundlage für die Entwicklung von invaren Stählen mit außergewöhnlich umfassenden Eigenschaften, was sie zu einer entscheidenden Lektüre für diejenigen macht, die sich für fortgeschrittene Materialwissenschaft und Metallurgie interessieren.
KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
Abstract
Invar steels possess excellent thermal expansion properties, making them suitable as materials for manufacturing precision instruments. However, conventional invar steels lack sufficient strength for engineering applications, and various strengthening methods are urgently needed to enhance their strength. In this work, the possibility of enhancing the strength and maintaining low coefficient of thermal expansion (CTE) of the steel through mechanical heat treatment and the introduction of vanadium carbonitride is demonstrated. V–N microalloying and various heat treatment processes enable invar steel to enhance its strength while maintaining low thermal expansion properties. The strength of low-nitrogen addition invar steel measured 593 MPa during direct aging, representing a 44.6% increase compared to invar steel. After undergoing cold-deformation aging, the strength of low-nitrogen invar steel increased to 790 MPa, indicating a substantial improvement in strength relative to the direct aging condition. Notably, the coefficient of thermal expansion remained at 0.98 × 10−6 °C−1. By further increasing N content to introduce more vanadium carbonitride, the strength of high-nitrogen invar steel reached 927 MPa under cold-deformation process while maintaining a low CTE value of 1.02 × 10−6 °C−1. This achieved an extraordinary balance of high strength and low CTE, which is due to a well combination of various strengthening mechanisms, especially the Orowan strengthening where dislocations continuously bypass vanadium carbonitride to achieve the strengthening effect. The resulting findings are important for future preparation of excellent properties invar steel in industrial applications.
Anzeige
- Titel
- Achieving a trade-off of high strength and low thermal expansion in invar steel via synergy of dislocations and vanadium carbonitrides
- Verfasst von
-
Yan-chong Yu
Hui Liu
Shuo Zhang
Cai-dong Zhang
Xue-ting Liu
Zhong-hua Sun
Jin-ling Zhang
Cong Chang
- Publikationsdatum
- 21.06.2025
- Verlag
- Springer Nature Singapore
- Erschienen in
-
Journal of Iron and Steel Research International / Ausgabe 11/2025
Print ISSN: 1006-706X
Elektronische ISSN: 2210-3988 - DOI
- https://doi.org/10.1007/s42243-025-01524-2
Dieser Inhalt ist nur sichtbar, wenn du eingeloggt bist und die entsprechende Berechtigung hast.