4J36膨胀合金应用领域

  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。

表1-1

1.3 4J36材料的技术标准 YB/T 5241-1993《低膨胀合金4J32、4J36、4J38和4J40技术条件》。

1.4 4J36化学成分 见表1-2。

表1-2%

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 1430～1450℃。

2.1.2 4J36热导率 λ=11W/(m•℃)。

2.1.3 4J36比热容 c(20～100℃)=515J/(kg•℃)。

2.1.4 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

2.2 4J36密度 ρ=8.10g/cm3。

2.3 4J36电性能

2.3.1 4J36电阻率 ρ=0.78μΩ·m。

2.3.2 4J36电阻温度系数 见表2-2。 

表2-2

2.4 4J36磁性能

2.4.1 4J36居里点 Tc=230℃。

2.4.2 4J36合金（带材）的磁性能 见表2-3。

表2-3

在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.6T，矫顽力Hc=48A/m。

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。

表2-4

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。 

三、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 

3.2.1 4J36硬度 合金在退火状态的硬度HV=140。

3.2.2 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

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

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。

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：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。

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。

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