4J36
材料牌號：4J36精密合金
俄羅斯牌號：32H/32H-BИ
美國牌號：Invar/Nilvar/Unipsan 36
英國牌號：Nilo36/36Ni
德國牌號：Vacodil36/Nilos36
一、4J36精密合金概述：
4J36合金又稱因瓦(INVAR)合金，合金的居里點(diǎn)約為230℃，低于這一溫度時合金是鐵磁性的，具有很低的膨脹系數(shù)，高于這一溫度時合金為無磁性的，膨脹系數(shù)增大。該合金主要用于制造在氣溫變化范圍內(nèi)尺寸近似恒定的元件，廣泛用于無線電工業(yè)、精密儀器、儀表及其他工業(yè)。
1、4J36材料牌號：4J36。
2、4J36相近牌號：見表1-1。
表1-1[1,2]
| 俄羅斯 | 美國 | 英國 | 日本 | 法國 | 德國 |
|
32H 32H-BИ - |
Invar Nilvar Unipsan 36 |
Invar Nilo36 36Ni |
不變鋼 Cactus LE - |
Invar Standard Fe-Ni36 - |
Vacodil36 Nilos36 - |
3、4J36材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
4、4J36化學(xué)成分：見表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 | - | - | - | - | - |
在平均線膨脹系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，允許鎳含量偏離表1-2規(guī)定范圍。
5、4J36熱處理制度：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)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。
6、4J36品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：品種有棒、管、板、絲和帶。
7、4J36熔煉與鑄造工藝：用非真空感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐和電弧爐熔煉。
8、4J36應(yīng)用概況與特殊要求：該合金是典型低膨脹合金。經(jīng)航空工廠長期使用，性能穩(wěn)定；使用中應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝及加工工藝，以保證材料的穩(wěn)定性。
二、4J36物理及化學(xué)性能：
1、4J36熱性能：
(1)、4J36溶化溫度范圍： 1430～1450℃[1,2]。
(2)、4J36熱導(dǎo)率： λ=11W/(m?℃)[1,2]。
(3)、4J36比熱容： c(20～100℃)=515J/(kg?℃)。
(4)、4J36線膨脹系數(shù)： 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α1(20～100℃)≤1.5×10-6℃-1。
合金試樣在保護(hù)氣氛或真空中加熱到880℃±20℃，保溫1h，以不大于300℃/h冷卻，其平均線膨脹系數(shù)見表2-1。合金的膨脹曲線見圖 2-1。
表2-1[1]
| 溫度范圍/℃ |
 /10-6℃-1
|
溫度范圍/℃ |
/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電性能：
(1)、4J36電阻率： ρ=0.78μΩ·m[1,2]。
(2)、4J36電阻溫度系數(shù)： 見表2-2。
表2-2[1,2]
| 溫度范圍/℃ | 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居里點(diǎn)：Tc=230℃[1,2]。
(2)、J36合金（帶材）的磁性能：見表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，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=0.6T，矯頑力Hc=48A/m[1,2]。
(3)、4J36合金磁導(dǎo)率與溫度的關(guān)系（磁場強(qiáng)度400A/m）： 見表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化學(xué)性能： 合金在大氣、淡水、和海水中有一定的耐腐蝕性。
三、4J36力學(xué)性能：
1、4J36技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能：
2、4J36室溫及各種溫度下的力學(xué)性能：
(1)、4J36硬度： 合金在退火狀態(tài)的硬度HV=140[1,2]。
(2)、4J36拉伸性能： 合金（退火狀態(tài)）在常溫下的拉伸性能見表3-1。在不同冷應(yīng)變下的拉伸性能見表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持久和蠕變性能：
4、4J36疲勞性能：
5、4J36彈性性能：
6、4J36彈性模量：合金（退火狀態(tài)）的彈性模量E=144GPa。
四、4J36組織結(jié)構(gòu)：
1、4J36相變溫度：
2、4J36時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線：
3、4J36合金組織結(jié)構(gòu)：合金為單相奧氏體組織。
4、4J36晶粒度：冷應(yīng)變率ε=60%～70%、厚度d=1mm的帶材，在表4-1所示溫度下退火1h，空冷后，按YB 027-1992標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行晶粒度評級，結(jié)果見表4-1。
表4-1[1,2]
| 退火溫度/℃ | 700 | 750 | 800 | 900 | 1000 | 1050 | 1100 | 1200 |
| 晶粒度級別 | 開始再結(jié)晶 | >10 | >10 | 9.0 | 6.5 | 4.0 | 3.0 | 2.0 |
五、4J36工藝性能與要求：
1、4J36成形性能：合金很容易冷、熱加工。熱加工時應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。
2、4J36焊接性能：合金可采用氧乙炔焊、電弧焊、點(diǎn)焊和氫原子焊等方法焊接。由于膨脹系數(shù)與合金的化學(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*好使用氬弧焊，焊接的填充金屬*好含有0.5%～1.5%的鈦，以減少焊接的氣孔和裂縫。
3、4J36零件熱處理工藝：該合金熱處理可分為：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)定的處理。一般采用三段處理。
a)均勻化：在加熱中，合金中的雜質(zhì)充分固溶和合金化元素趨于均勻。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)定化時效：使合金的尺寸穩(wěn)定。工件加熱到95℃，保溫48h。對于冷加工或機(jī)械加工后的高精度零件，不宜采用高溫處理時，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。
4、4J36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，**氧化皮。
5、4J36切削加工與磨削性能：
