 4J29
?材料牌號(hào)：4J29精密合金
一、4J29精密合金概述：
4J29合金又稱可伐(Kovar)合金。該合金在20～450℃具有與硅硼硬玻璃相近的線膨脹系數(shù)，居里點(diǎn)較高，并有良好的低溫組織穩(wěn)定性。合金的氧化膜致密，能很好地被玻璃浸潤(rùn)。且不與汞作用，適合在含汞放電的儀表中使用。是電真空器件主要密封結(jié)構(gòu)材料。
1、4J29材料牌號(hào)： 4J29。
2、4J29相近牌號(hào)： 見(jiàn)表1-1。
表1-1[1～4]
|
俄羅斯 |
美國(guó) |
英國(guó) |
日本 |
法國(guó) |
德國(guó) |
|
29HК |
Kovar |
Nilo K |
KV-1 |
Dilver P0 |
Vacon 12 |
|
29HК-BИ |
Rodar
Techallony Glasseal 29-17 |
Telcaseal |
KV-2 KV-3 |
Dilver P1 |
Silvar 48 |
3、4J29材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
4、4J29化學(xué)成分： 見(jiàn)表1-2。
表1-2 %
|
C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
Mo≥ |
Cu≤ |
|
0.03 |
0.30 |
0.50 |
0.020 |
0.020 |
- |
28.5-29.5 |
- |
0.20 |
|
其他 |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
V≤ |
W≤ |
Nb≤ |
N≤ |
|
- |
- |
余量 |
16.8-17.8 |
- |
- |
- |
|
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、鈷含量偏離表1-2規(guī)定范圍。鋁、鎂、鋯和鈦的含量各不大于0.10%，其總量應(yīng)不大于0.20%。
5、4J29熱處理制度：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)及低溫組織穩(wěn)定性的性能檢驗(yàn)試樣，在氫氣氣氛中加熱至900℃±20℃,保溫1h，再加熱至1100℃±20℃，保溫15min，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐。
6、4J29品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：品種有絲、帶、板、管和棒材。
7、4J29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、4J29應(yīng)用概況與特殊要求：該合金是國(guó)際通用的典型的Fe-Ni-Co硬玻璃封接合金。經(jīng)航空工廠長(zhǎng)期使用，性能穩(wěn)定。主要用于電真空元器件如發(fā)射管、振蕩管、引燃管、磁控管、晶體管、密封插頭、繼電器、集成電路的引出線、底盤(pán)、外殼、支架等的玻璃封接。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。根據(jù)使用溫度嚴(yán)格檢驗(yàn)其低溫組織穩(wěn)定性。在加工過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚员ＷC材料具有良好的深沖引伸性能。當(dāng)使用鍛材時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)其氣密性。
二、4J29物理及化學(xué)性能：
1、4J29熱性能：
(1)、4J29溶化溫度范圍：該合金溶化溫度約為1450℃[1,2]。
(2)、4J29熱導(dǎo)率： 見(jiàn)表2-1。
表2-1[1]
|
θ/℃ |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
|
λ/(W/(m·℃)) |
20.6 |
21.5 |
22.7 |
23.7 |
25.4 |
(3)、4J29比熱容： 在0℃時(shí)，比熱容為440J/(kg•℃)；在430℃時(shí)，比熱容為649J/(kg•℃)。
(4)、4J29線膨脹系數(shù)： 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α1(20～400℃)=(4.6～5.2)×10-6℃-1；α1(20～450℃)=(5.1～5.5)×10-6℃-1(當(dāng)用于晶體管時(shí)上限為5.6×10-6℃-1)。合金的平均線膨脹系數(shù)見(jiàn)表2-2。合金的膨脹曲線見(jiàn)圖2-1。
2、4J29密度：
3、4J29電性能：
(1)、4J29電阻率：ρ=0.48μΩ·m[1,5]。
表2-2[1]
|
θ/℃ |
 /10-6℃-1 |
θ/℃ |
/10-6℃-1 |
|
20～60 |
7.8 |
20～500 |
6.2 |
|
20～100 |
6.4 |
20～550 |
7.1 |
|
20～200 |
5.9 |
20～600 |
7.8 |
|
20～300 |
5.3 |
20～700 |
9.2 |
|
20～400 |
5.1 |
20～800 |
10.2 |
|
20～450 |
5.3 |
20～900 |
11.4 |
(2)、4J29電阻溫度系數(shù)：見(jiàn)表2-3。
表2-3[1]
|
溫度范圍/℃ |
20～50 |
20～85 |
20～100 |
20～200 |
20～300 |
20～400 |
|
αR/10-3℃-1 |
3.7 |
3.7 |
3.9 |
3.9 |
3.7 |
3.3 |
4、4J29磁性能：
(1)、4J29居里點(diǎn)： Tc=430℃[1,5]。
(2)、4J29合金的磁性能：見(jiàn)表2-4[1]。
在4000A/m下，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=0.98T，矯頑力Hc=68.8A/m[1,2]。
5、4J29化學(xué)性能：合金在大氣、淡水和海水中有較好的耐腐蝕性。
表2-4[1,2]
|
H/(A/m) |
B/T |
H/(A/m) |
B/T |
H/(A/m) |
B/T |
|
8 |
0.9×10-2 |
80 |
0.35 |
2000 |
1.47 |
|
16 |
2.1×10-2 |
160 |
0.81 |
4000 |
1.61 |
|
24 |
3.6×10-2 |
400 |
1.17 |
|
|
|
40 |
8.3×10-2 |
800 |
1.34 |
|
|
三、4J29力學(xué)性能：
1、4J29技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能：
(1)、4J29硬度： 深沖態(tài)帶材的硬度應(yīng)符合表3-1的規(guī)定。厚度不大于0.2mm時(shí)不作硬度檢驗(yàn)。
(1)、4J29抗拉強(qiáng)度： 絲材和帶材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合表3-2的規(guī)定。
表3-1
|
狀態(tài) |
δ/mm |
硬度HV |
|
深沖態(tài) |
>2.5 |
≤170 |
|
≤2.5 |
≤165 |
表3-2
|
狀態(tài)代號(hào) |
狀態(tài) |
σb/MPa |
|
絲材 |
帶材 |
|
R |
軟態(tài) |
<585 |
<570 |
|
1/4I |
1/4硬態(tài) |
585～725 |
520～630 |
|
1/2I |
1/2硬態(tài) |
655～795 |
590～700 |
|
3/4I |
3/4硬態(tài) |
725～860 |
600～770 |
|
I |
硬態(tài) |
>850 |
>700 |
2、4J29室溫及各種溫度下的力學(xué)性能：
(1)、4J29硬度： 冷應(yīng)變率為50%的帶材，在不同退火溫度下的硬度見(jiàn)圖3-1。
(2)、4J29拉伸性能：合金（退火態(tài)）在室溫的拉伸性能見(jiàn)表3-3。冷應(yīng)變率為50%的帶材，在不同退火溫度下的拉伸性能見(jiàn)圖3-2。
表3-3[1,5]
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ/% |
|
520 |
330 |
30 |
3、4J29持久和蠕變性能：
4、4J29疲勞性能：
5、4J29彈性性能：4J29彈性模量： E=138GPa。
四、4J29組織結(jié)構(gòu)：
1、4J29相變溫度：γ→α相變溫度在-80℃以下。
2、4J29時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線：
3、4J29合金組織結(jié)構(gòu)：合金按1.5規(guī)定的熱處理制度處理后，再經(jīng)-78.5℃冷凍，大于等于4h不應(yīng)出現(xiàn)馬氏體組織。但當(dāng)合金成分不當(dāng)時(shí)，在常溫或低溫下將發(fā)生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉(zhuǎn)變，相變時(shí)伴隨著體積膨脹效應(yīng)。合金的膨脹系數(shù)相應(yīng)增高，致使封接件的內(nèi)應(yīng)力劇增，甚至造成部分損壞。影響合金低溫組織穩(wěn)定性的主要因素是合金的化學(xué)成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到，鎳是穩(wěn)定γ相的主要元素，鎳含量偏高有利于γ相的穩(wěn)定。隨合金總變形率增加其組織越趨向穩(wěn)定。合金成分偏析也可能造成局部區(qū)域的γ→α相變。此外晶粒粗大也會(huì)促進(jìn)γ→α相變。
4、4J29晶粒度：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定深沖態(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)。
冷應(yīng)變率為60%～70%的厚的帶材，在表4-1所示溫度下退火1h,空冷后，按YB 027-1992附錄A評(píng)級(jí)，其晶粒度見(jiàn)表4-1。
表4-1[1,2]
|
退火溫度/℃ |
675 |
700 |
750 |
800 |
900 |
1000 |
1100 |
1200 |
|
晶粒度級(jí)別 |
開(kāi)始再結(jié)晶 |
>10 |
>10 |
10 |
7.5 |
5.0 |
4.0 |
3.0 |
五、4J29工藝性能與要求：
1、4J29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。但應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。在冷軋時(shí)，當(dāng)帶材的冷應(yīng)變率大于70%時(shí)，退火后會(huì)引起塑性各向異性；冷應(yīng)變率在10%～15%范圍時(shí)，合金在退火后會(huì)導(dǎo)致晶粒急劇長(zhǎng)大，也將產(chǎn)生合金的塑性各向異性。當(dāng)最終應(yīng)變率為60%～65%，晶粒度為7～8.5級(jí)時(shí)，其塑性各向異性最小[2,4,7～9]。
合金帶材的杯突值與厚度的關(guān)系見(jiàn)圖5-1。
2、4J29焊接性能：該合金可采用釬焊、熔焊、電阻焊等方法與銅、鋼、鎳等金屬焊接。當(dāng)合金中鋯含量大于0.06%時(shí)，將影響板材的氬弧焊焊接質(zhì)量，甚至使焊縫開(kāi)裂。
該合金與玻璃封接前，應(yīng)清洗干凈，隨后進(jìn)行高溫濕氫處理、預(yù)氧化處理。
3、4J29零件熱處理工藝：熱處理可分為：消除應(yīng)力退火、中間退火、凈化去氣處理、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：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。工件需在干氫、分解氨或真空中，加熱到750～900℃，保溫14min～1h，然后爐冷，空冷或水淬。
(3)、凈化去氣處理：零件成形后，預(yù)氧化處理前，需進(jìn)行濕氫處理，處理前應(yīng)進(jìn)行除油。工作需在飽和濕氫中，加熱到950～1050℃，保溫10～30min,然后爐冷。
(4)、預(yù)氧化處理：合金在濕氫處理后，熔封前一般要進(jìn)行預(yù)氧化處理，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)。零件在濕氫處理后，在大約800℃的空氣中氧化。零件的增重在0.2～0.4mg/cm2范圍為宜[10]。
該合金不能用熱處理硬化。
4、4J29表面處理工藝：零件與玻璃封接后，為易于焊接，需去除封接時(shí)生成的氧化膜，可將零件在10%鹽酸+10%硝酸的水溶液中，加熱到70℃左右，酸洗2～5min。
該合金具有良好的電鍍性能，表面能鍍金、銀、鎳、鉻等金屬。為便于零件間的焊接或熱壓粘結(jié)，常鍍以銅、鎳、金、錫的鍍層。為改善高頻電流的傳導(dǎo)能力，降低接觸電阻以保證正常的陰極發(fā)射特性，常鍍以金、銀的鍍層。為提高器件的耐蝕性能可鍍鎳或金[11]。
5、4J29切削加工與磨削性能：該合金切削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。
五、4J29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(chē)光；棒材以鍛軋狀態(tài)、表面磨光或車(chē)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(pán)狀或直條狀、固溶直條細(xì)磨光狀態(tài)交貨。 |
|
