4j32鐵鎳合金棒 4j32鐵鎳合金板4j32精密合金

 

一、4J32概述

 

    4J32合金又稱超因瓦(Super-Invar)合金。在－60～80℃溫度范圍內(nèi)，其膨脹系數(shù)比4J36合金低，但低溫組織穩(wěn)定性較4J36合金差。該合金主要用于制造要求在環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)尺寸高度精密儀表零件。

 

1.1 4J32材料牌號(hào) 4J32。

 

1.2 4J32相近牌號(hào) 見(jiàn)表1-1。

 

表1-1

 

俄羅斯	美國(guó)	日本	法國(guó)
32HКД 32HК-BИ	Super-Invar Super-Nilvar	- SI	Invar Superieur

 

 

 

1.3 4J32材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) YB/T 5241-1993 《低膨脹合金4J32、4J36、4J38和4J40技術(shù)條件》。

 

1.4 4J32化學(xué)成分  見(jiàn)表1-2。

 

表1-2%

 

C	P	S	Si	Mn	Cu	Co	Ni	Fe
≤
0.05	0.02	0.02	0.02	0.20～0.60	0.40～0.80	3.2～4.2	31.5～33.0	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。

 

1.5 4J32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。

 

1.6 4J32品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 品種有棒、管、板、絲和帶。

 

1.7 4J32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。

 

1.8 4J32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(zhǎng)期使用，性能穩(wěn)定。主要用于制造在環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)尺寸高度精確的精密部件。在使用中應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝及加工工藝，根據(jù)使用溫度應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)其組織穩(wěn)定性。

 

二、4J32物理及化學(xué)性能 

 

2.1 4J32熱性能

 

2.1.1 4J32溶化溫度范圍 1430～1450℃。

 

2.1.2 4J32熱導(dǎo)率 λ=13.9W/(m?℃)。

 

2.1.3 4J32線膨脹系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α1(20～100℃)≤1.0×10-6℃-1。

 

4J43合金和4J36合金一樣，850℃以上退火，其線膨脹系數(shù)值高。冷卻速度快可使線膨脹系數(shù)降低。對(duì)于α1(室溫～100℃)來(lái)說(shuō)，淬火（冷卻速度快）較退火處理的可降低近一半。

 

典型成分的合金，試樣在保護(hù)氣氛或真空中，加熱到850℃±20℃，保溫1h,以不大于300℃/h的速度冷至200℃以下出爐，其平均線膨脹系數(shù)見(jiàn)表2-1。合金的膨脹曲線見(jiàn)圖2-1。

 

表2-1

 

溫度范圍/℃	/10-6℃-1	溫度范圍/℃	/10-6℃-1
20～60 20～50 20～100 20～150 20～200	－0.90 0.5 0.9 1.4 2.0	20～250 20～300 20～400 20～500 20～600	3.2 4.9 7.7 9.6 10.8

 

2.2 4J32密度 ρ=8.10g/cm3。

 

2.3 4J32電性能 

 

2.3.1 4J32電阻率 ρ=0.77μΩ·m。

 

2.3.2 4J32電阻溫度系數(shù) 見(jiàn)表2-2。 

 

2.4 4J32磁性能

 

表2-2

 

溫度范圍/℃	20～50	20～100	20～200	20～300	20～400	20～500
αR/10-3℃-1	1.5	1.4	1.3	1.0	0.9	0.8

 

2.4.1 4J32居里點(diǎn) Tc=220℃。

 

2.4.2 4J32合金的磁性能 見(jiàn)表2-3。

 

表2-3

 

H/(A/m)	B/T	H/(A/m)	B/T	H/(A/m)	B/T
8 16 24 40	0.6×10-2 1.6×10-2 2.9×10-2 6.6×10-2	80 160 400 800	0.21 0.45 0.72 0.91	2000 4000	1.14 1.24

 

在4000A/m下，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=0.58T，矯頑力Hc=75A/m。

 

2.5 4J32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、4J32力學(xué)性能

 

3.1 4J32技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

 

3.2 4J32室溫及各種溫度下的力學(xué)性能

 

3.2.1 4J32硬度 合金（退火狀態(tài)）硬度HV=150。

 

3.2.2 4J32拉伸性能 合金（退火狀態(tài)）在常溫下的拉伸性能見(jiàn)表3-1。

 

表3-3

 

σb/MPa	σP0.2/MPa	δ/%	φ/%
470	302	25	72

 

 

 

3.3 4J32持久和蠕變性能

 

3.4 4J32疲勞性能 

 

3.5 4J32彈性性能 

 

3.5.1 4J32彈性模量 合金（退火狀態(tài)）的彈性模量E=141GPa。

 

 四、4J32組織結(jié)構(gòu)

 

4.1 4J32相變溫度 γ→α相變溫度在-60℃以下。   

 

4.2 4J32時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 

 

4.3 4J32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)-60℃冷速2h，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。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。銅也是穩(wěn)定合金組織的重要元素。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。

 

五、4J32工藝性能與要求

 

5.1 4J32成形性能 該合金很容易冷、熱加工。熱加工時(shí)應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。

 

5.2 4J32焊接性能 合金可采用釬焊、熔焊、電阻焊等方法焊接。由于膨脹系數(shù)與化學(xué)成分有關(guān)，應(yīng)盡量避免造成合金成分的改變，因此好采用氬弧焊。

 

5.3 4J32零件熱處理工藝 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(guò)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。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(guò)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(shí)效：使合金的尺寸穩(wěn)定。工件加熱到95℃，保溫48h。

 

對(duì)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(shí)，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。

 

5.4 4J32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。

5.5 4J32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。