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铁镍合金系列
4J38

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一、4J38概述

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    易切削低膨胀合金4J38时在4J36合金的基础上加入适量的硒(Se)元素而得到的,与4J36合金相比,它具有良好的切削加工性能和相近的膨胀系数。该合金主要用于制造在气温变化范围内尺寸近似恒定、且表面粗糙度要求高的零件。

1.1 4J38材料牌号 4J38。

1.2 4J38相近牌号 4J38合金相近于美国的36NiFM、 Lnvav Free Machining、Simonds38-7FM、Carpenter Free Cut Invar36[1]。

1.3 4J38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 4J38化学成分 见表1-1。

1-1%

C

Si

P

S

Mn

Se

Ni

Fe

0.05

0.20

0.020

0.020

<0.8

0.10~0.25

35.0~37.0

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1-1规定范围。

1.5 4J38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 4J38品种规格与供应状态 品种有棒、管、板、丝和带材。

1.7 4J38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 4J38应用概况与特殊要求 该合金是在20世纪80年代初在我国研制成功。经多年使用,性能稳定。主要用于加工制做微波腔体、内波导等零件。尺寸精度、表面粗糙度均获得满意效果。使用中应严格控制热处理工艺和加工工艺,以保证材料性能的稳定性。

 

 

二、4J38物理及化学性能 

  

2.1 4J38热性能                                        

2.1.1 4J38溶化温度范围 合金熔点约为1430℃。

2.1.2 4J38热导率 λ=11W/(m•℃)。

2.1.3 4J38比热容 c(20~100℃)=515J/(kg•℃)。

2.1.4 4J38线膨胀系数 标准规定,α1(20~100℃)≤1.5×10-6℃-1[2]。

不同热处理工艺,对合金平均线膨胀系数的影响,见表2-1。

2-1[2]

试样热处理制度

/10-6℃-1

20~50℃

20~100℃

在氧气保护下加热至800℃,保温1h,以不大于300℃/h的速度冷至200℃以下出炉

1.4

1.6

在氧气保护下加热至850℃,保温1h,以不大于300℃/h速度冷至200℃以下出炉

1.3

1.6~1.7

在氧气保护下,加热至900℃,保温1h,以不大于300℃/h的速度冷至200℃以下出炉

1.3

1.6

2.2 4J38密度 ρ=8.10g/cm3。

2.3 4J38电性能 电阻率 ρ=0.89μΩ·m。

2.4 4J38磁性能

2.5 4J38化学性能 合金在大气、淡水和海水中有一定的耐腐蚀性能。

 

 

三、4J38力学性能

 

3.1 4J38技术标准规定的性能

3.2 4J38室温及各种温度下的力学性能

3.2.1 4J38硬度 合金不同状态的硬度见表3-1。

3.2.2 4J38拉伸性能 合金不同状态的拉伸性能见表3-1。

3-1[2,3]

合金状态

σb/MPa

δ5/%

HV

E/GPa

锻(轧)状态

769

-

153

-

退火状态

470

38.5

128

169

冷拉态(应变率81.5%)

842~852

10.5

-

-

3.3 4J38持久和蠕变性能

3.4 4J38疲劳性能 

3.5 4J38弹性性能 

3.5.1 4J38弹性模量 见表3-1。

 

 

四、4J38组织结构

 

 

五、4J38工艺性能与要求

5.1 4J38成形性能 4J38合金因含有硒,热加工性能比较差。在锰、硒元素有适当比例的条件下,热加工性能可获得改善。该合金锻造温度一般在980~1120℃。冷加工性能较好,冷轧应变量可达50%以上,冷拉应变量可达70%左右。

热加工时,应避免在含硫的气氛中加热。

5.2 4J38焊接性能 

5.3 4J38零件热处理工艺 该合金的热处理可分为: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、冷冲压过程中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 4J38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 4J38切削加工与磨削性能 该合金切削加工性能良好。加工时采用高速钢或硬质合金刀具。切削时可使用冷却剂。该合金磨削性能良好。

 


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