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4J36合金又称因瓦(INVAR)合金4J36合金又称因瓦(INVAR)合金4J36合金又称因瓦(INVAR)合金
4J36
材料牌号：4J36精密合金
俄罗斯牌号：32H/32H-BИ
美国牌号：Invar/Nilvar/Unipsan 36
英国牌号：Nilo36/36Ni
德国牌号：Vacodil36/Nilos36
一、4J36精密合金概述：
4J36精密合金又称因瓦(INVAR)合金，合金的居里点约为230℃，低于这一温度时合金是铁磁性的，具有很低的膨胀系数，高于这一温度时合金为无磁性的，膨胀系数盛大。该合金主要用于制造在气温变化范围内尺寸近似恒定的元件，广泛用于无线电工业、精密仪器、仪表及其他工业。
1、4J36材料牌号：4J36。
2、4J36相近牌号：见表1-1。
表1-1[1,2]
|
俄罗斯 |
美国 |
英国 |
日本 |
法国 |
德国 |
|
32H |
Invar |
Invar |
不变钢 |
Invar Standard |
Vacodil36 |
3、4J36材料的技术标准：
4、4J36化学成分：见表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 |
- |
- |
- |
- |
- |
在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍含量偏离表1-2规定范围。
5、4J36热处理制度：标准规定的膨胀系数性能检验试样按下述方法加工和热处理：将半成品试样加热至840℃±10℃，保温1h,水淬，再将试样加工为成品试样，在315℃±10℃保温1h，随炉冷或空冷。
6、4J36品种规格与供应状态：品种有棒、管、板、丝和带。
7、4J36熔炼与铸造工艺：用非真空感应炉、真空感应炉和电弧炉熔炼。
8、4J36应用概况与特殊要求：该合金是典型低膨胀合金。经航空工厂长期使用，性能稳定；使用中应严格控制热处理工艺及加工工艺，以保证材料的稳定性。
二、4J36物理及化学性能：
1、4J36热性能：
(1)、4J36溶化温度范围： 1430～1450℃[1,2]。
(2)、4J36热导率： λ=11W/(m•℃)[1,2]。
(3)、4J36比热容： c(20～100℃)=515J/(kg•℃)。
(4)、4J36线膨胀系数： 标准规定α1(20～100℃)≤1.5×10-6℃-1。
合金试样在保护气氛或真空中加热到880℃±20℃，保温1h，以不大于300℃/h冷却，其平均线膨胀系数见表2-1。合金的膨胀曲线见图 2-1。
表2-1[1]
|
温度范围/℃ |
|
温度范围/℃ |
|
|
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电性能：
(1)、4J36电阻率： ρ=0.78μΩ·m[1,2]。
(2)、4J36电阻温度系数： 见表2-2。
表2-2[1,2]
|
温度范围/℃ |
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居里点：Tc=230℃[1,2]。
(2)、4J36（带材）的磁性能：见表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，剩余磁感应强度Br=0.6T，矫顽力Hc=48A/m[1,2]。
(3)、4J36合金磁导率与温度的关系（磁场强度400A/m）： 见表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化学性能： 合金在大气、淡水、和海水中有一定的耐腐蚀性。
三、4J36力学性能：
1、4J36技术标准规定的性能：
2、4J36室温及各种温度下的力学性能：
(1)、4J36硬度： 合金在退火状态的硬度HV=140[1,2]。
(2)、4J36拉伸性能： 合金（退火状态）在常温下的拉伸性能见表3-1。在不同冷应变下的拉伸性能见表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 |
641 |
448 |
14 |
3、4J36持久和蠕变性能：
4、4J36疲劳性能：
5、4J36弹性性能：
6、4J36弹性模量：合金（退火状态）的弹性模量E=144GPa。
四、4J36组织结构：
1、4J36相变温度：
2、4J36时间-温度-组织转变曲线：
3、4J36组织结构：合金为单相奥氏体组织。
4、4J36晶粒度：冷应变率ε=60%～70%、厚度d=1mm的带材，在表4-1所示温度下退火1h，空冷后，按YB 027-1992标准进行晶粒度评级，结果见表4-1。
表4-1[1,2]
|
退火温度/℃ |
700 |
750 |
800 |
900 |
1000 |
1050 |
1100 |
1200 |
|
晶粒度级别 |
开始再结晶 |
>10 |
>10 |
9.0 |
6.5 |
4.0 |
3.0 |
2.0 |
五、4J36工艺性能与要求：
1、4J36成形性能：合金很容易冷、热加工。热加工时应避免在含硫的气氛中加热。
2、4J36焊接性能：合金可采用氧乙炔焊、电弧焊、点焊和氢原子焊等方法焊接。由于膨胀系数与合金的化学成分有关，应尽量避免因焊接造成合金成分的改变，因此最好使用氩弧焊，焊接的填充金属最好含有0.5%～1.5%的钛，以减少焊接的气孔和裂缝。
3、4J36零件热处理工艺：该合金热处理可分为：消除应力退火、中间退火及稳定化处理。
(1)消除应力退火：为消除零件在机械加工后的残存应力，要进行消除应力退火：530～550℃，保温1～2h,炉冷。
(2)中间退火：为消除合金在冷轧，冷拔、冷冲压过程引起的加工硬化现象，以利于继续加工。工件加热到830～880℃，保温30min，炉冷或空冷。
(3)稳定化处理：为获得具有较低的膨胀系数又能使其性能稳定的处理。一般采用三段处理。
a)均匀化：在加热中，合金中的杂质充分固溶和合金化元素趋于均匀。工件在保护气氛中，加热到830℃，保温20min～1h，淬火。
b)回火：在回火过程中能够部分消除由淬火产生的应力。工件加热到315℃，保温1～4h，炉冷。
c)稳定化时效：使合金的尺寸稳定。工件加热到95℃，保温48h。对于冷加工或机械加工后的高精度零件，不宜采用高温处理时，可采用下述消除应力稳定化处理：工件加热到315～370℃，1～4h。
该合金不能用热处理硬化。
4、4J36表面处理工艺：表面处理可采用喷砂、抛光或酸洗。合金可用25%溶液在70℃下酸洗，清除氧化皮。
