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              PLC企業資訊
                殷鋼-4j36 鐵鎳合金表作之一
                發布者:jiuming88  發布時間:2022-10-27 15:49:55

                殷鋼-4j36 鐵鎳合金表作之一

                4J36是一種具有超低膨脹系數的特殊的低膨脹鐵鎳合金。其中對碳、錳成分的控制非常重要。冷變形能降低熱膨脹系數,在特定溫度范圍內的熱處理能使熱膨脹系數穩定化。在室溫干燥空氣中4J36具有抗腐蝕性。在其他惡劣環境中,如潮濕空氣中,有可能會發生腐蝕(生銹)。
                殷鋼是金屬材料。殷鋼屬于鐵鎳合金的一種,其成分為鎳36%、鐵63.8%、碳0.2%。這種材料的基本性質有膨脹系數小、強度硬度不高、導熱系數低以及塑性韌性高等,隨溫度的變形極小,適合于制作對溫度變形有嚴格要求的零件。  瑞士科學家紀堯姆發現了一種奇妙的合金,這種合金在磁性溫度即居里點附近熱膨脹系數顯著減少,出現所謂反常熱膨脹現象(負反常),從而可以在室溫附近很寬的溫度范圍內,獲得很小的甚至接近零的膨脹系數,這種合金的組成是64%的Fe和36%的Ni,呈面心立方結構,其牌號為4J36,它的中文名字叫殷鋼,英文名字叫殷瓦合金,意思是體積不變

                因瓦合金(invar,也稱為殷鋼,改名字原為一商標名),是一種鎳鐵合金,其成分為鎳36%,鐵63.8%,碳0.2%,它的熱膨脹系數極低,能在很寬的溫度范圍內保持固定長度。
                因瓦合金,也叫做“不變鋼”,中文俗稱殷鋼,是一種鎳鋼合金,是含鎳36%的特殊鋼,由于其膨脹系數極小,適合做測量元件。  因瓦是法語“Invar”的音譯。

                一、4J36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,高于這一溫度時合金為無磁性的,膨脹系數增大。該合金主要用于制造在氣溫變化范圍內尺寸近似恒定的元件,廣泛用于無線電工業、精密儀器、儀表及其他工業。

                4J36材料牌號。

                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

                -

                4J36材料的技術標準?YB/T?5241-1993《低膨脹合金4J32、4J36、4J38和4J40技術條件》。

                4J36化學成分?見表1-2。

                表1-2%

                C

                P

                S

                Si

                Mn

                Ni

                Fe

                0.05

                0.020

                0.020

                0.30

                0.2~0.6

                35.0~37.0

                余量


                在平均線膨脹系數達到標準規定條件下,允許鎳含量偏離表1-2規定范圍。

                熱處理制度?標準規定的膨脹系數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。

                品種規格與供應狀態?品種有棒、管、板、絲和帶。

                熔煉與鑄造工藝?用非真空感應爐、真空感應爐和電弧爐熔煉。

                應用概況與特殊要求?該合金是典型低膨脹合金。經航空工廠長期使用,性能穩定;使用中應嚴格控制熱處理工藝及加工工藝,以保證材料的穩定性。

                二、4J36物理及化學性能?

                4J36熱性能????????????????????????????????????????

                4J36溶化溫度范圍?1430~1450℃[1,2]。

                4J36熱導率?λ=11W/(m?℃)[1,2]。

                4J36比熱容?c(20~100℃)=515J/(kg?℃)。

                4J36線膨脹系數?標準規定α1(20~100℃)≤1.5×10-6℃-1。

                合金試樣在保護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

                4J36密度?ρ=8.10g/cm3[1]。

                4J36電性能

                4J36電阻率?ρ=0.78μΩ·m[1,2]。

                4J36電阻溫度系數?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

                4J36磁性能

                4J36居里點?Tc=230℃[1,2]。

                4J36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,剩余磁感應強度Br=0.6T,矯頑力Hc=48A/m[1,2]。

                4J36合金磁導率與溫度的關系(磁場強度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

                4J36化學性能?合金在大氣、淡水、和海水中有一定的耐腐蝕性。?

                三、4J36力學性能

                4J36技術標準規定的性能

                4J36室溫及各種溫度下的力學性能?

                4J36硬度?合金在退火狀態的硬度HV=140[1,2]。

                4J36拉伸性能?合金(退火狀態)在常溫下的拉伸性能見表3-1。在不同冷應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

                4J36持久和蠕變性能

                4J36疲勞性能?

                4J36彈性性能?

                4J36彈性模量?合金(退火狀態)的彈性模量E=144GPa。

                四、4J36組織結構

                4J36相變溫度

                4J36時間-溫度-組織轉變曲線?

                4J36合金組織結構?合金為單相奧氏體組織。

                4J36晶粒度?冷應變率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標準進行晶粒度評級,結果見表4-1。

                表4-1[1,2]

                退火溫度/℃

                700

                750

                800

                900

                1000

                1050

                1100

                1200

                晶粒度級別

                開始再結晶

                >10

                >10

                9.0

                6.5

                4.0

                3.0

                2.0


                五、工藝性能與要求

                4j36成形性能?合金很容易冷、熱加工。熱加工時應避免在含硫的氣氛中加熱。

                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。由于膨脹系數與合金的化學成分有關,應盡量避免因焊接造成合金成分的改變,因此好使用氬弧焊,焊接的填充金屬好含有0.5%~1.5%的鈦,以減少焊接的氣孔和裂縫。

                4J36零件熱處理工藝?該合金熱處理可分為:消除應力退火、中間退火及穩定化處理。

                (1)消除應力退火?為消除零件在機械加工后的殘存應力,要進行消除應力退火: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象,以利于繼續加工。工件加熱到830~880℃,保溫30min,爐冷或空冷。

                (3)穩定化處理?為獲得具有較低的膨脹系數又能使其性能穩定的處理。一般采用三段處理。

                a)均勻化:在加熱中,合金中的雜質充分固溶和合金化元素趨于均勻。工件在保護氣氛中,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生的應力。工件加熱到315℃,保溫1~4h,爐冷。

                c)穩定化時效:使合金的尺寸穩定。工件加熱到95℃,保溫48h。對于冷加工或機械加工后的高精度零件,不宜采用高溫處理時,可采用下述消除應力穩定化處理:工件加熱到315~370℃,1~4h。

                該合金不能用熱處理硬化。

                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。

                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。

                4J36主要適用于電器元件與硬玻璃、軟玻璃、陶瓷匹配封接的玻封合金,屬于低膨脹合金。其狀態有硬態和軟態兩種.4J36(Invar36/K93600/1.3912)因瓦合金/玻封合金在-60度--80度大氣溫度變化內有較低的膨脹系數和良好的可塑性,用于制作在氣溫變化范圍內尺寸近于恒定的元件,廣泛用于無線電,精密儀表,儀器和其他行業,4J36(Invar36/K93600/1.3912)因瓦合金/玻封合金用來制作標準量具,微波諧振腔,雙金屬片被動層等。

                殷鋼,(InvarSteel的音譯),屬于鐵鎳合金的一種,其成分為鎳36%,鐵63.8%,碳0.2%。這種材料的特點就是隨溫度的變形極小,適合于制作對溫度變形有嚴格要求的零件。殷鋼及與殷鋼有相似特性的材料有:殷鋼35Ni-65Fe,32Ni-64Fe-4Co(超殷鋼),37Fe-32Co-11Cr(不銹殷鋼)和非晶合金83Fe-17B等。

                鎳基合金是指在650~1000℃高溫下有較高的強度與一定的抗氧化腐蝕能力等綜合性能的一類合金。按照主要主要性能又細分為鎳基耐熱合金,鎳基耐蝕合金,鎳基耐磨合金,鎳基精密合金與鎳基形狀記憶合金等。高溫合金按照基體的不同,分為:鐵基高溫合金,鎳基高溫合金與鈷基高溫合金。其中鎳基高溫合金簡稱鎳基合金。


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