4J36

4J36概述
     4J36
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,膨胀系数增大。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。
     1.1 4J36
材料牌号 4J36
1.2 4J36
相近牌号 见表1-1
1-1[1,2]


 
俄罗斯

美国

英国

日本

法国

德国

32H
  32H-B
И
  -

Invar
  Nilvar
  Unipsan 36

Invar
  Nilo36
  36Ni

不变钢
  Cactus LE
  -

Invar Standard
  Fe-Ni36
  -

Vacodil36
  Nilos36
  -

1.3 4J36材料的技术标准 YB/T 5241-1993《低膨胀合金4J324J364J384J40技术条件》。
1.4 4J36
化学成分 见表1-2
                                 
1-2                                      %


  C

P

S

Si

Mn

Ni

Fe

0.05

0.020

0.020

0.30

0.20.6

35.037.0

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。
     1.5 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。
1.6 4J36
品种规格与供应状态 品种有棒、管、板、丝和带。
     1.7 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。
1.8 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    
     2.1 4J36
热性能                                        
2.1.1 4J36
溶化温度范围 14301450[1,2]
2.1.2 4J36
热导率 λ=11W/(m•℃)[1,2]
2.1.3 4J36
比热容 c(20100)=515J/(kg•℃)
2.1.4 4J36
线膨胀系数 标准规定α1(20100)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

                 2-1[1]


 
温度范围/

/10-6-1

温度范围/

/10-6-1

2060

1.8

20250

3.6

2040

1.8

20300

5.2

2020

1.6

20350

6.5

200

1.6

20400

7.8

2050

1.1

20450

8.9

20100

1.4

20500

9.7

20150

1.9

20550

10.4

20200

2.5

20600

11.0

    
     2.2 4J36
密度 ρ=8.10g/cm3[1]
2.3 4J36
电性能
2.3.1 4J36
电阻率 ρ=0.78μΩ·m[1,2]
2.3.2 4J36
电阻温度系数 见表2-2
    
2-2[1,2]


 
温度范围/

2050

20100

20200

20300

20400

20500

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
居里点 Tc=230[1,2]
2.4.2 4J36
合金(带材)的磁性能 见表2-3
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

4000A/m下,剩余磁感应强度Br=0.6T,矫顽力Hc=48A/m[1,2]
2.4.3 4J36
合金磁导率与温度的关系(磁场强度400A/m) 见表2-4
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化学性能 合金在大气、淡水、和海水中有一定的耐腐蚀性。
4J36
力学性能
3.1 4J36
技术标准规定的性能
     3.2 4J36
室温及各种温度下的力学性能                      3-1[1]


 
σb/MPa

σP0.2/MPa

δ/%

450

274

35

3.2.1 4J36硬度 合金在退火状态的硬度
HV=140[1,2]

3.2.2 4J36
拉伸性能 合金(退火状态)在                   3-2


 
ε/%

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ/%

15
  25
  30

641
  689
  731

448
  617
  655

14
  9
  8

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
     3.3 4J36
持久和蠕变性能
     3.4 4J36
疲劳性能 
3.5 4J36
弹性性能 
     3.5.1 4J36
弹性模量 合金(退火状态)的弹性模量E=144GPa
四、4J36组织结构
4.1 4J36
相变温度           
4.2 4J36
时间-温度-组织转变曲线 
4.3 4J36
合金组织结构 合金为单相奥氏体组织。
4.4 4J36
晶粒度 冷应变率ε=60%70%、厚度 =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
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
5.1 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。
5.2 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,因此使用氩弧焊,焊接的填充金属含有0.5%1.5%的钛,以减少焊接的气孔和裂缝。
     5.3 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:530550 ℃,保温12h,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830880 ℃,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20min1h,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14h,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315370℃,14h
    
该合金不能用热处理硬化。
5.4 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%盐酸溶液在70℃下酸洗,清除氧化皮。
5.5 4J36
切削加工与磨削性能 该合金切削加工特性和奥氏体不锈钢相似。加工时采用高速钢或硬质合金刀具,低速切削加工。切削时可使用冷却剂。该合金磨削性能良好。