4J33
材料牌號：4J33精密合金
俄羅斯牌號：33HК/Ni33Co17
日本牌號：KV-4/Ni33Co17
一、4J33精密合金概述：
4J33是結合我國的陶瓷特點研制的陶瓷封接合金。合金在-60℃～600℃溫度范圍內(nèi)具有與95%Al2O3陶瓷相近的線膨脹系數(shù)。主要用于和陶瓷進行匹配封接，是電真空工業(yè)中重要的封接結構材料。
1、4J33材料牌號：4J33。
2、4J33相近牌號：見表1-1。
表1-1[1～3]
| 俄羅斯 | 美國 | 日本 | 德國 |
| 33HК(Ni33Co17) | - | KV-4(Ni33Co17) | - |
3、4J33材料的技術標準：
4、4J33化學成分：見表1-2。
表1-2 %
| C≤ | Si≤ | Mn≤ | P≤ | S≤ | Cr≥ | Ni≥ | Mo≥ | Cu≤ |
| 0.05 | 0.20 | 0.20-0.60 | 0.020 | 0.020 | - | 32.0-33.6 | - | - |
| 其他 | Al≤ | Ti≤ | Fe≤ | Co≤ | V≤ | W≤ | Nb≤ | N≤ |
| - | - | 余量 | 14.0-15.2 | - | - | - | - |
在平均線膨脹系數(shù)達到標準規(guī)定條件下，允許鎳、鈷含量偏離表1-2規(guī)定范圍。
5、4J33熱處理制度：標準規(guī)定的膨脹系數(shù)及低溫組織穩(wěn)定性的性能檢驗試樣，在保護氣氛或真空中加熱到900℃±20℃,保溫1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐。
6、4J33品種規(guī)格與供應狀態(tài)：品種有絲、管、板、帶和棒材。
7、4J33熔煉與鑄造工藝：用非真空感應爐、真空感應爐或電弧爐熔煉。
8、4J33應用概況與特殊要求：該合金經(jīng)航空工廠長期使用，性能穩(wěn)定。主要用于電真空元件與Al2O3陶瓷封接。制造大型電子管和磁控管的電極、引出盤和引出線。在使用中應使選用的陶瓷與合金的膨脹系數(shù)相匹配。當選用合金時，應根據(jù)使用溫度嚴格檢驗低溫組織穩(wěn)定性。在加工過程中應進行適當?shù)臒崽幚恚员ＷC材料具有良好的深沖引伸性能。當使用鍛材時應嚴格檢驗其氣密性。
二、4J33物理及化學性能：
1、4J33熱性能：
(1)、4J33熔化溫度范圍：該合金溶化溫度約為1450℃[1,2]。
(2)、4J33熱導率：4J33合金熱導率λ=17.6W/(m?℃)[1,2]。
(3)、4J33線膨脹系數(shù)：標準規(guī)定的合金平均線膨脹系數(shù)見表2-1。
該合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-2。4J33合金的膨脹曲線見圖2-1。
表2-1 表2-2[1]
| /10-6℃-1 | /10-6℃-1 | ||||||
| 20～400℃ | 20～500℃ | 20～600℃ | 20～300℃ | 20～400℃ | 20～500℃ | 20～600℃ | |
| 6.0～6.8 | 6.6～7.4 | - | 6.3 | 6.1 | 6.9 | 8.3 | |
2、4J33密度：ρ=8.27g/cm3[1,4]。
3、4J33電性能：
(1)、4J33電阻率：ρ=0.46μΩ·m[1,4]。
(2)、4J33電阻溫度系數(shù)：見表2-4。
表2-4[1,2]
| 溫度范圍/℃ | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 |
| αR/10-3℃-1 | 4.2 | 4.1 | 3.9 | 3.6 | 3.2 |
4、4J33磁性能：
(1)、4J33居里點：Tc=440℃[1,2]。
(2)、4J33合金的磁性能： 見表2-6。
表2-6[1,2]
| H/(A/m) | B/T | H/(A/m) | B/T |
| 8 | 1.0×10-2 | 160 | 0.89 |
| 16 | 2.2×10-2 | 400 | 1.19 |
| 24 | 3.9×10-2 | 800 | 1.35 |
| 40 | 9.1×10-2 | 2000 | 1.49 |
| 80 | 0.47 | 4000 | 1.61 |
在4000A/m下，剩余磁感應強度Br=1.06T,矯頑力Hc=63.2A/m[1,2]。
5、4J33化學性能：該合金在大氣、淡水和海水中具有較好的耐腐蝕性。
三、4J33力學性能：
1、4J33技術標準規(guī)定的性能：
(1)、4J33硬度：深沖態(tài)帶材的硬度應符合表3-1的規(guī)定。厚度不大于0.2mm的帶材不做硬度檢驗。
表3-1
| 狀態(tài) | δ/mm | HV |
| 深沖態(tài) | >2.5 | ≤170 |
| ≤2.5 | ≤165 |
(1)、4J33抗拉強度：絲材和帶材的抗拉強度應符合表3-2的規(guī)定。
表3-2
| 狀態(tài)代號 | 狀態(tài) | σb/MPa | |
| 絲材 | 帶材 | ||
| R | 軟態(tài) | <585 | <570 |
| Y | 硬態(tài) | >860 | >700 |
2、4J33室溫及各種溫度下的力學性能：
(1)、4J33硬度：合金帶材（退火態(tài)）硬度見表3-3。
(1)、4J33拉伸性能：合金（退火態(tài)）在室溫的拉伸性能見表3-3。
表3-3[1,2,4]
| σb/MPa | σP0.2/MPa | δ/% | HV |
| 539 | 343 | 32 | 158 |
3、4J33持久和蠕變性能：
4、4J33疲勞性能：
5、4J33彈性性能：彈性模量E=139GPa。
四、4J33組織結構：
1、4J33相變溫度： 4J34合金 γ→α相變溫度在-80℃以下。4J33較4J34組織穩(wěn)定。
2、4J33時間-溫度-組織轉變曲線
3、4J33合金組織結構：該合金的組織為單相奧氏體。
當合金成分不當時，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)轉變。相變時伴隨著體積膨脹效應。合金的膨脹系數(shù)相應增高，致使封接件的內(nèi)應力劇增，甚至造成部分損壞。影響合金低溫組織穩(wěn)定性的主要因素是合金的化學成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到，鎳是穩(wěn)定奧氏體(γ)相的主要元素，鎳含量偏高有利于γ相的穩(wěn)定。隨合金總變形率增加其組織愈趨向穩(wěn)定。合金的成分偏析也可能造成局部區(qū)域的γ→α相變。此外，晶粒粗大也會促進γ→α相變[2,5,6]。
4、4J33晶粒度：標準規(guī)定，深沖態(tài)帶材的晶粒度應不小于7級，小于7級的晶粒不得超過面積的10%。對厚度小于0.13mm的帶材，估計平均晶粒度時，沿帶材厚度方向晶粒個數(shù)應不少于8個。
冷應變率為60%～70%的1mm厚4J33帶材，在表4-1所示溫度下退火，空冷后，按YB 027－1992附錄A進行晶粒度評級，結果見表4-1。
表4-1
| 退火溫度/℃ | 600 | 650 | 700 | 750 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 |
| 晶粒度級別 | 開始再結晶 | >10 | >10 | 10 | 10 | 8.0 | 6.5 | 5.0 | 4.0 |
五、4J33工藝性能與要求：
1、4J33成形性能：該合金具有良好的冷、熱加工性能，可制成各種復雜形狀的零件。但應避免在含硫的氣氛中加熱。在冷加工時，帶材的冷應變率大于70%，退火后會引起塑性各向異性。應變率在10%～15%內(nèi)，合金在退火時會導致晶粒急劇長大，也將產(chǎn)生合金的塑性各向異性。當*終應變率為60%～65%，晶粒度7～8.5級時，其塑性各向異性*小。
2、4J33焊接性能：該合金可采用釬焊、熔焊、電阻焊等方法與銅、鋼、鎳等金屬焊接。當合金中鋯含量大于0.06%時，將影響板材的氬弧焊焊接質(zhì)量，甚至使焊縫開裂。
該合金的零件在與陶瓷封接前，應進行退火、清洗、鍍鎳，然后與金屬化后再鍍鎳的陶瓷件用銀焊封接。
3、4J33零件熱處理工藝：熱處理可分為：消除應力退火、中間退火。
(1)、消除應力退火：為消除零件在機械加工后的殘存應力，要進行消除應力退火：470～540℃，保溫1～2h，爐冷或空冷。
(2)、中間退火：為消除合金在冷軋、冷拔、冷沖壓過程引起的加工硬化現(xiàn)象，以利于繼續(xù)加工。工件需在干氫、分解氨或真空中加熱到750～900℃，保溫15min～1h，然后爐冷、空冷或水淬。
該合金不能用熱處理硬化。
4、4J33表面處理工藝：表面處理可用噴砂、拋光、酸洗。該合金具有良好的電鍍性能，表面能鍍金、銀、鎳、鉻等金屬。
5、4J33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。加工時采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具，低速切削加工。切削時可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。
六、4J33品種規(guī)格與供應狀態(tài)：
1、品種分類：無縫管、鋼板、圓鋼、鍛件、法蘭、圓環(huán)、焊管、鋼帶、絲材及配套焊材。
2、交貨狀態(tài)：無縫管：固溶+酸白，長度可定尺；板材：固溶、酸洗、切邊；焊管：固溶酸白+RT%探傷，鍛件：退火+車光；棒材以鍛軋狀態(tài)、表面磨光或車光；帶材經(jīng)冷軋、固溶軟態(tài)、去氧化皮交貨；絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細磨光狀態(tài)交貨。
