- 產品名稱：4J36
- 所屬分類：鐵鎳合金系列
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- 詳細介紹
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。
1.1 4J36材料牌號 4J36。
1.2 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 - |
1.3 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》。
1.4 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。
1.5 4J36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。
1.6 4J36品種規格與供應狀態 品種有棒、管、板、絲和帶。
1.7 4J36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。
1.8 4J36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
2.1 4J36熱性能
2.1.1 4J36溶化溫度范圍 1430～1450℃[1,2]。
2.1.2 4J36熱導率 λ=11W/(m?℃)[1,2]。
2.1.3 4J36比熱容 c(20～100℃)=515J/(kg?℃)。
2.1.4 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/℃ |
| 溫度范圍/℃ |
|
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 |
2.2 4J36密度 ρ=8.10g/cm3[1]。
2.3 4J36電性能
2.3.1 4J36電阻率 ρ=0.78μΩ·m[1,2]。
2.3.2 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 |
2.4 4J36磁性能
2.4.1 4J36居里點 Tc=230℃[1,2]。
2.4.2 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]。
2.4.3 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 |
2.5 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
3.1 4J36技術標準規定的性能
3.2 4J36室溫及各種溫度下的力學性能
3.2.1 4J36硬度 合金在退火狀態的硬度HV=140[1,2]。
3.2.2 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 |
3.3 4J36持久和蠕變性能
3.4 4J36疲勞性能
3.5 4J36彈性性能
3.5.1 4J36彈性模量 合金（退火狀態）的彈性模量E=144GPa。
四、4J36組織結構
4.1 4J36相變溫度
4.2 4J36時間-溫度-組織轉變曲線
4.3 4J36合金組織結構 合金為單相奧氏體組織。
4.4 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、4J36工藝性能與要求
5.1 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。
5.2 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。
5.3 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。
5.4 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。
5.5 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。
