4J40膨脹合金

一、4J40概述

    4J40屬于Fe-Ni-Co三元合金，居里點(diǎn)在300℃以上。該合金在-20～300℃溫度范圍內(nèi)具有較低的膨脹系數(shù)，直至-60℃溫度下，不發(fā)生奧氏體(γ)→馬氏體(M)的轉(zhuǎn)變。該合金主要用于制造要求在-50～300℃溫度范圍內(nèi)尺寸高度精密的儀表零件和電子器件。

1.1 4J40材料牌號(hào) 4J40。

1.2 4J40相近牌號(hào) 

1.3 4J40材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) YB/T 5241-1993《低膨脹合金4J32、4J36、4J38和4J40技術(shù)條件》。

1.4 4J40化學(xué)成分 見(jiàn)表1-1。

                                        表1-1%

在平均線膨脹系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，允許鎳、鈷含量偏離表1-1規(guī)定范圍。

1.5 4J40熱處理制度 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)及低溫組織穩(wěn)定性的性能檢驗(yàn)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 4J40品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 管、絲和帶材。

1.7 4J40熔煉與鑄造工藝 用非真空感應(yīng)、真空感應(yīng)爐和電弧爐熔煉。

1.8 4J40應(yīng)用概況與特殊要求 該合金是20世紀(jì)70年代我國(guó)研制的新產(chǎn)品。經(jīng)多年使用性能穩(wěn)定。主要用于電真空工業(yè)中制造各種束調(diào)管、微波管的諧振腔和外形尺寸隨溫度變化較小的零部件。在使用中應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝及加工工藝，根據(jù)使用溫度應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)其組織穩(wěn)定性能。

二、4J40物理及化學(xué)性能 

2.1 4J40熱性能                                        

2.1.1 4J40線膨脹系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α1(20～300℃)≤2.0×10-6℃-1。

合金的平均線膨脹系數(shù)見(jiàn)表2-1。合金的膨脹曲線見(jiàn)圖2-1。

                                          表2-1

2.2 4J40密度

2.3 4J40電性能 

2.4 4J40磁性能 合金屬于鐵磁性。

2.5 4J40化學(xué)性能 合金在大氣、淡水和海水中有較好的耐腐蝕性。 

三、4J40力學(xué)性能

四、4J40組織結(jié)構(gòu)

4.1 4J36相變溫度 γ→α相變溫度在－60℃以下。          

4.2 4J36時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 

4.3 4J36合金組織結(jié)構(gòu) 合金按1.5規(guī)定的熱處理制度處理后，為奧氏體組織，而且再經(jīng)-60℃冷凍2h,不應(yīng)出現(xiàn)馬氏體組織。但當(dāng)合金成分不當(dāng)時(shí)，在常溫或低溫下將發(fā)生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉(zhuǎn)變，相變時(shí)伴隨著體積膨脹效應(yīng)。

五、4J40工藝性能與要求

5.1 4J40成形性能 該合金很容易冷、熱加工。熱加工時(shí)應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。

5.2 4J40焊接性能 合金可采用釬焊、熔焊、電阻焊等方法焊接。由于膨脹系數(shù)與化學(xué)成分有關(guān)，應(yīng)盡量避免因焊接造成合金成分的改變，因此，最好采用氬弧焊。  

5.3 4J40零件熱處理工藝 熱處理可分為：消除應(yīng)力退火、中間退火及穩(wěn)定化處理。

(1)消除應(yīng)力退火 為消除零件在機(jī)械加工后的殘存應(yīng)力，要進(jìn)行消除應(yīng)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(guò)程引起的加工硬化現(xiàn)象，以利于繼續(xù)加工。工件加熱到830～880℃，保溫30min，爐冷或空冷。

(3)穩(wěn)定化處理 為獲得具有較低的膨脹系數(shù)又能使其性能穩(wěn)定。一般采用三段處理。

a)均勻化：在加熱中，合金中的雜質(zhì)充分固溶和合金元素趨于均勻。工件在保護(hù)氣氛中，加熱到830℃，保溫20min～1h，淬火。

b)回火：在回火過(guò)程中能夠部分消除由淬火產(chǎn)生的應(yīng)力。工件加熱到315℃，保溫1～4h，爐冷。

c)穩(wěn)定化時(shí)效：使合金的尺寸穩(wěn)定。工件加熱到95℃，保溫48h。

對(duì)于冷加工或機(jī)械加工后的高精度零件，不宜采用高溫處理時(shí)，可采用下述消除應(yīng)力穩(wěn)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 4J40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 4J40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(shí)采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具，低速切削加工。切削時(shí)可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。