 4J36
材料牌號：4J36精密合金
俄羅斯牌號：32H/32H-BИ
美國牌號：Invar/Nilvar/Unipsan 36
英國牌號：Nilo36/36Ni
德國牌號：Vacodil36/Nilos36
一、4J36精密合金概述：
4J36合金又稱因瓦(INVAR)合金，合金的居里點約為230℃，低于這一溫度時合金是鐵磁性的，具有很低的膨脹系數(shù)，高于這一溫度時合金為無磁性的，膨脹系數(shù)增大。該合金主要用于制造在氣溫變化范圍內(nèi)尺寸近似恒定的元件，廣泛用于無線電工業(yè)、精密儀器、儀表及其他工業(yè)。
1、4J36材料牌號：4J36。
2、4J36相近牌號：見表1-1。
表1-1[1,2]
|
俄羅斯 |
美國 |
英國 |
日本 |
法國 |
德國 |
32H
32H-BИ
- |
Invar
Nilvar
Unipsan 36 |
Invar
Nilo36
36Ni |
不變鋼
Cactus LE
- |
Invar Standard
Fe-Ni36
- |
Vacodil36
Nilos36
- |
3、4J36材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
4、4J36化學(xué)成分：見表1-2。
表1-2 %
|
C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
Mo≥ |
Cu≤ |
|
0.05 |
0.30 |
0.20-0.60 |
0.020 |
0.020 |
- |
35.0-37.0 |
- |
- |
|
其他 |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
V≤ |
W≤ |
Nb≤ |
N≤ |
|
- |
- |
余量 |
- |
- |
- |
- |
- |
在平均線膨脹系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，允許鎳含量偏離表1-2規(guī)定范圍。
5、4J36熱處理制度：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)性能檢驗試樣按下述方法加工和熱處理：將半成品試樣加熱至840℃±10℃，保溫1h,水淬，再將試樣加工為成品試樣，在315℃±10℃保溫1h，隨爐冷或空冷。
6、4J36品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：品種有棒、管、板、絲和帶。
7、4J36熔煉與鑄造工藝：用非真空感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐和電弧爐熔煉。
8、4J36應(yīng)用概況與特殊要求：該合金是典型低膨脹合金。經(jīng)航空工廠長期使用，性能穩(wěn)定；使用中應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝及加工工藝，以保證材料的穩(wěn)定性。
二、4J36物理及化學(xué)性能：
1、4J36熱性能：
(1)、4J36溶化溫度范圍： 1430～1450℃[1,2]。
(2)、4J36熱導(dǎo)率： λ=11W/(m•℃)[1,2]。
(3)、4J36比熱容： c(20～100℃)=515J/(kg•℃)。
(4)、4J36線膨脹系數(shù)： 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α1(20～100℃)≤1.5×10-6℃-1。
合金試樣在保護(hù)氣氛或真空中加熱到880℃±20℃，保溫1h，以不大于300℃/h冷卻，其平均線膨脹系數(shù)見表2-1。合金的膨脹曲線見圖 2-1。
表2-1[1]
|
溫度范圍/℃ |
 /10-6℃-1 |
溫度范圍/℃ |
/10-6℃-1 |
|
20～60 |
1.8 |
20～250 |
3.6 |
|
20～40 |
1.8 |
20～300 |
5.2 |
|
20～20 |
1.6 |
20～350 |
6.5 |
|
20～0 |
1.6 |
20～400 |
7.8 |
|
20～50 |
1.1 |
20～450 |
8.9 |
|
20～100 |
1.4 |
20～500 |
9.7 |
|
20～150 |
1.9 |
20～550 |
10.4 |
|
20～200 |
2.5 |
20～600 |
11.0 |
2、4J36密度： ρ=8.10g/cm3[1]。
3、4J36電性能：
(1)、4J36電阻率： ρ=0.78μΩ·m[1,2]。
(2)、4J36電阻溫度系數(shù)： 見表2-2。
表2-2[1,2]
|
溫度范圍/℃ |
20～50 |
20～100 |
20～200 |
20～300 |
20～400 |
20～500 |
|
αR/103℃-1 |
1.8 |
1.7 |
1.4 |
1.2 |
1.0 |
0.9 |
4、 4J36磁性能：
(1)、4J36居里點：Tc=230℃[1,2]。
(2)、J36合金（帶材）的磁性能：見表2-3。
表2-3[1,2]
|
H/(A/m) |
B/T |
H/(A/m) |
B/T |
|
8 |
1.8×10-2 |
160 |
0.74 |
|
16 |
4.2×10-2 |
400 |
0.97 |
|
24 |
8×10-2 |
800 |
1.12 |
|
40 |
0.2 |
2000 |
1.27 |
|
80 |
0.5 |
4000 |
1.32 |
在4000A/m下，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=0.6T，矯頑力Hc=48A/m[1,2]。
(3)、4J36合金磁導(dǎo)率與溫度的關(guān)系（磁場強(qiáng)度400A/m）： 見表2-4。
表2-4[1,2]
|
θ/℃ |
-17.8 |
10.0 |
37.8 |
66 |
93 |
116 |
|
μ/(mH/m) |
2.25 |
2.14 |
2.04 |
1.93 |
1.81 |
1.70 |
5、4J36化學(xué)性能： 合金在大氣、淡水、和海水中有一定的耐腐蝕性。
三、4J36力學(xué)性能：
1、4J36技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能：
2、4J36室溫及各種溫度下的力學(xué)性能：
(1)、4J36硬度： 合金在退火狀態(tài)的硬度HV=140[1,2]。
(2)、4J36拉伸性能： 合金（退火狀態(tài)）在常溫下的拉伸性能見表3-1。在不同冷應(yīng)變下的拉伸性能見表3-2。
表3-1[1]
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ/% |
|
450 |
274 |
35 |
表3-2
|
ε/% |
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ/% |
15
25
30 |
641
689
731 |
448
617
655 |
14
9
8 |
3、4J36持久和蠕變性能：
4、4J36疲勞性能：
5、4J36彈性性能：
6、4J36彈性模量：合金（退火狀態(tài)）的彈性模量E=144GPa。
四、4J36組織結(jié)構(gòu)：
1、4J36相變溫度：
2、4J36時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線：
3、4J36合金組織結(jié)構(gòu)：合金為單相奧氏體組織。
4、4J36晶粒度：冷應(yīng)變率ε=60%～70%、厚度d=1mm的帶材，在表4-1所示溫度下退火1h，空冷后，按YB 027-1992標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行晶粒度評級，結(jié)果見表4-1。
表4-1[1,2]
|
退火溫度/℃ |
700 |
750 |
800 |
900 |
1000 |
1050 |
1100 |
1200 |
|
晶粒度級別 |
開始再結(jié)晶 |
>10 |
>10 |
9.0 |
6.5 |
4.0 |
3.0 |
2.0 |
五、4J36工藝性能與要求：
1、4J36成形性能：合金很容易冷、熱加工。熱加工時應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。
2、4J36焊接性能：合金可采用氧乙炔焊、電弧焊、點焊和氫原子焊等方法焊接。由于膨脹系數(shù)與合金的化學(xué)成分有關(guān)，應(yīng)盡量避免因焊接造成合金成分的改變，因此最好使用氬弧焊，焊接的填充金屬最好含有0.5%～1.5%的鈦，以減少焊接的氣孔和裂縫。
3、4J36零件熱處理工藝：該合金熱處理可分為：消除應(yīng)力退火、中間退火及穩(wěn)定化處理。
(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：530～550℃，保溫1～2h,爐冷。
(2)中間退火：為消除合金在冷軋，冷拔、冷沖壓過程引起的加工硬化現(xiàn)象，以利于繼續(xù)加工。工件加熱到830～880℃，保溫30min，爐冷或空冷。
(3)穩(wěn)定化處理：為獲得具有較低的膨脹系數(shù)又能使其性能穩(wěn)定的處理。一般采用三段處理。
a)均勻化：在加熱中，合金中的雜質(zhì)充分固溶和合金化元素趨于均勻。工件在保護(hù)氣氛中，加熱到830℃，保溫20min～1h，淬火。
b)回火：在回火過程中能夠部分消除由淬火產(chǎn)生的應(yīng)力。工件加熱到315℃，保溫1～4h，爐冷。
c)穩(wěn)定化時效：使合金的尺寸穩(wěn)定。工件加熱到95℃，保溫48h。對于冷加工或機(jī)械加工后的高精度零件，不宜采用高溫處理時，可采用下述消除應(yīng)力穩(wěn)定化處理：工件加熱到315～370℃，1～4h。
該合金不能用熱處理硬化。
4、4J36表面處理工藝：表面處理可采用噴砂、拋光或酸洗。合金可用25%鹽酸溶液在70℃下酸洗，清除氧化皮。
5、4J36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。加工時采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具，低速切削加工。切削時可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。
六、4J36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)：無縫管：固溶+酸白，長度可定尺；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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