4J36精密合金

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、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
32H-BИ
-      Invar
Nilvar
Unipsan 36      Invar
Nilo36
36Ni      不变钢
Cactus LE
-      Invar Standard
Fe-Ni36
-      Vacodil36
Nilos36
-
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/℃      /10-6℃-1      温度范围/℃      /10-6℃-1
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)、J36合金（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
25
30      641
689
731      448
617
655      14
9
8
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合金组织结构：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。
3、4J36零件热处理工艺：该合金热处理可分为：应力退火、中间退火及稳定化处理。
(1)应力退火：为零件在机械加工后的残存应力，要进行应力退火：530～550℃，保温1～2h,炉冷。
(2)中间退火：为合金在冷轧，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%盐酸溶液在70℃下酸洗，氧化皮。