 4J47
材料牌號(hào)：4J47鐵鎳鉻玻封合金
俄羅斯牌號(hào)：47HX
一、4J4精密合金概述：
4J47在20～400℃溫度范圍內(nèi)，具有與軟玻璃相近的膨脹系數(shù)，用于與相應(yīng)的軟玻璃匹配封接。該類合金中含有鉻，經(jīng)氧化處理后，合金表面生成非常致密的氧化膜，與基體結(jié)合牢固，且與軟玻璃浸潤(rùn)性好。因此，能獲得高強(qiáng)度的封接面。是電真空工業(yè)中的重要封接結(jié)構(gòu)材料。
1、4J47材料牌號(hào)：4J47。
2、4J47相近牌號(hào)：見表1-1。
表1-1[1,4]
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俄羅斯 |
美國(guó) |
日本 |
法國(guó) |
德國(guó) |
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47HX |
- |
- |
461 |
- |
3、4J47材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
4、4J47化學(xué)成分：見表1-2。
表1-2 %
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C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
Mo≥ |
Cu≤ |
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0.05 |
0.30 |
0.40 |
0.020 |
0.020 |
0.80-1.40 |
46.8-47.8 |
- |
- |
|
其他 |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
V≤ |
W≤ |
Nb≤ |
N≤ |
|
0.20 |
- |
余量 |
- |
- |
- |
- |
- |
在平均線膨脹系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，允許鎳、鉻含量偏離表1-2規(guī)定的范圍。對(duì)于制造焊管的4J47合金鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不大于0.10%。
5、4J47熱處理制度：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)性能檢驗(yàn)試樣在氫氣氣氛中將試樣加熱至1100℃±20℃,保溫15min，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐。
6、4J47品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：品種有絲、管、板、帶和棒。
7、4J47熔煉與鑄造工藝：用非真空感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐或電弧爐熔煉。
8、4J47應(yīng)用概況與特殊要求：該組合金經(jīng)航空工廠長(zhǎng)期使用，性能穩(wěn)定。主要用于制作各種電真空元器件，如電子束管的陽(yáng)極帽等。在應(yīng)用中應(yīng)使選用的玻璃與合金的膨脹系數(shù)相匹配。為提高金屬與玻璃的封接強(qiáng)度，允許合金中含有一定的鋁、鈰。在熱處理時(shí)，應(yīng)避免其晶粒過(guò)大，以保證帶材具有良好的深沖引伸性能及氣密性。
二、4J47物理及化學(xué)性能：
1、4J47熱性能：
(1)、4J47溶化溫度范圍：該合金的溶化溫度約為1430℃[5]。
(2)、4J47熱導(dǎo)率：見表2-1。
表2-1[1]
|
λ/(W/(m·℃)) |
ρ/(g/cm3) |
ρ/(μΩ·m) |
|
20.1 |
8.19 |
0.55 |
(3)、4J47比熱容：該合金的比熱容約為504J/(kg•℃)。
(4)、4J47線膨脹系數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的平均線膨脹系數(shù)見表2-2。
該合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-3。4J47合金的膨脹曲線見圖2-1。
表2-2 表2-3[1]
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/10-6℃-1 |
|
/10-6℃-1 |
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20-300℃ |
20-400℃ |
20-100℃ |
20-200℃ |
20-300℃ |
20-400℃ |
20-500℃ |
20-550℃ |
20-600℃ |
|
- |
8.1～8.7 |
8.1 |
8.6 |
8.3 |
8.3 |
9.1 |
9.7 |
10.0 |
2、4J47密度：見表2-1。
3、4J47電性能：
(1)、4J47電阻率：見表2-1。
(2)、4J47電阻溫度系數(shù)： 見表2-4。
表2-4[1,2]
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αR/10-3℃-1 |
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20～50℃ |
20～100℃ |
20～200℃ |
20～300℃ |
20～400℃ |
20～500℃ |
|
2.8 |
2.9 |
2.9 |
2.8 |
2.6 |
2.3 |
4、4J47磁性能：
(1)、4J47居里點(diǎn)：Tc=400℃[1,6]。
(2)、4J47合金的磁性能：見表2-5[1,2]。
在4000A/m下，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=0.97T，矯頑力Hc=29.6A/m[1,2]。
5、4J47化學(xué)性能：合金在大氣、淡水和海水中具有較好的耐腐蝕性；有良好的抗氫氟酸腐蝕性能。
表2-5[1,2]
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H/(A/m) |
B/T |
H/(A/m) |
B/T |
8
16
24
40
80 |
2.0×10-2
8.4×10-2
0.28
0.70
0.96 |
160
400
800
2000
4000 |
1.12
1.26
1.35
1.46
1.50 |
三、4J47力學(xué)性能：
1、4J47技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能：
(1)、4J47硬度：深沖態(tài)帶材的維氏硬度應(yīng)小于等于190。厚度不大于0.2mm時(shí)不作硬度試驗(yàn)。
(2)、4J47抗拉強(qiáng)度：合金帶材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合表3-1的規(guī)定。
表3-1
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狀態(tài)代號(hào) |
狀態(tài) |
σb/MPa |
|
R |
軟態(tài) |
<590 |
|
I |
硬態(tài) |
>820 |
2、4J47室溫及各種溫度下的力學(xué)性能：
(1)、4J47硬度 ：合金帶材（退火狀態(tài)）的硬度見表3-2[1,2]。
(2)、4J47拉伸性能 ：合金（退火狀態(tài)）在室溫的拉伸性能見表3-2。
表3-2[1,2]
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σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ/% |
HV |
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549 |
186 |
33 |
- |
3、4J47持久和蠕變性能
4、4J47疲勞性能
5、4J47彈性性能：4J47彈性模量：E=142GPa。
四、4J47組織結(jié)構(gòu)：
1、4J47相變溫度：
2、4J47時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線：
3、4J47合金組織結(jié)構(gòu)：該合金處于Fe-Ni-Cr三元相圖的穩(wěn)定奧氏體區(qū)域。合金為單相奧氏體組織。
4、4J47晶粒度：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，合金深沖態(tài)帶材的晶粒度應(yīng)不小于7級(jí)，小于7級(jí)的晶粒度不得超過(guò)面積的10%。厚度小于0.13mm的帶材估計(jì)平均晶粒度時(shí)，沿帶材厚度方向晶粒個(gè)數(shù)應(yīng)不少于8個(gè)。
五、4J47工藝性能與要求：
1、4J47成形性能：該合金具有良好的冷、熱加工性能，可制成各種復(fù)雜形狀的零件。4J47、合金的熱加工溫度在1160℃左右。該合金應(yīng)避免在含硫氣氛中加熱。當(dāng)帶材冷應(yīng)變率大于70%時(shí)，退火后會(huì)引起塑性各向異性[6]。
2、4J47焊接性能：該合金可采用電弧焊、氧乙炔焊。在預(yù)氧化處理后，特別在與玻璃封接后，很難進(jìn)行電阻焊。該合金與玻璃封接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)氧化處理。
3、4J47零件熱處理工藝：熱處理可分為：消除應(yīng)力退火、中間退火、預(yù)氧化處理。
(1)、消除應(yīng)力退火：為消除零件在機(jī)械加工后的殘存應(yīng)力，要進(jìn)行消除應(yīng)力退火：零件在保護(hù)氣氛中加熱到470～540℃，保溫1～2h，爐冷或空冷。
(2)、中間退火：為消除合金在冷軋、冷拔、冷沖壓過(guò)程中引起的加工硬化現(xiàn)象，以利于繼續(xù)加工。工件需在保護(hù)氣氛中加熱到800～900℃，保溫20min，爐冷或空冷。
(3)、預(yù)氧化處理：為使合金表面生成一層厚度均勻、致密的氧化膜，該氧化膜與基體結(jié)合牢固，且能很好地與熔融的玻璃浸潤(rùn)。零件在飽和濕氫中，加熱到1150～1250℃，保溫30～50min,空冷。零件的增重在0.2～0.4mg/cm2范圍為宜。
4、4J47表面處理工藝：表面處理可采用噴砂、拋光、酸洗。合金在封接前可在乙酸＋硝酸或乙酸酐＋鹽酸中酸洗。
5、4J47切削加工與磨削性能：該合金切削加工特性和奧氏體不銹鋼相似。加工時(shí)采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具，低速切削加工。切削時(shí)可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。
六、4J47品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：
1、品種分類：特種合金可生產(chǎn)各種規(guī)格的無(wú)縫管、鋼板、圓鋼、鍛件、法蘭、圓環(huán)、焊管、鋼帶、絲材及配套焊材。
2、交貨狀態(tài)：無(wú)縫管：固溶+酸白，長(zhǎng)度可定尺；板材：固溶、酸洗、切邊；焊管：固溶酸白+RT%探傷，鍛件：退火+車光；棒材以鍛軋狀態(tài)、表面磨光或車光；帶材經(jīng)冷軋、固溶軟態(tài)、去氧化皮交貨；絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細(xì)磨光狀態(tài)交貨。 |
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