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铁镍合金4J32板
更新时间：2021-09-23
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一、4J32概述
4J32合金又称超因瓦(Super-Invar)合金。在－60～80℃温度范围内，其膨胀系数比4J3金低，但低温组织稳定性较4J3金差。该合金主要用于制造要求在环境温度变化范围内尺寸高度精密仪表零件。
1.14J32材料牌号4J32。
1.24J32相近牌号见表1-1。
| 俄罗斯 | 日本 | 法国 | |
| 32HКД 32HК-BИ | Super-Invar Super-Nilvar | - SI | Invar Superieur |
1.34J32材料的技术标准YB/T5241-1993《低膨胀合金4J32、4J36、4J38和4J40技术条件》。
1.44J32化学成分见表1-2。
| C | P | S | Si | Mn | Cu | Co | Ni | Fe |
| ≤ | ||||||||
| 0.05 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.20～0.60 | 0.40～0.80 | 3.2～4.2 | 31.5～33.0 | 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1-2规定范围。
1.54J32热处理制度标准规定的膨胀系数及低温组织稳定性的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℃&plun;10℃，保温1h，水淬，再将试样加工为成品试样，在315℃&plun;10℃保温1h，随炉冷或空冷。
1.64J32品种规格与供应状态品种有棒、管、板、丝和带。
1.74J32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。
1.84J32应用概况与特殊要求该合金是典型低膨胀合金，经航空工厂使用，性能稳定。主要用于制造在环境温度变化范围内尺寸高度的精密部件。在使用中应严格控制热处理工艺及加工工艺，根据使用温度应严格检验其组织稳定性。
二、4J32物理及化学性能
2.14J32热性能
2.1.14J32溶化温度范围1430～1450℃。
2.1.24J32热导率λ=13.9W/(m•℃)。
2.1.34J32线膨胀系数标准规定α1(20～100℃)≤1.0×10-6℃-1。
4J43合金和4J3金一样，850℃以上退火，其线膨胀系数值高。冷却速度快可使线膨胀系数降低。对于α1(室温～100℃)来说，淬火（冷却速度快）较退火处理的可降低近一半。
典型成分的合金，试样在保护气氛或真空中，加热到850℃&plun;20℃，保温1h,以不大于300℃/h的速度冷至200℃以下出炉，其平均线膨胀系数见表2-1。合金的膨胀曲线见图2-1。
| 温度范围/℃ | /10-6℃-1 | 温度范围/℃ | /10-6℃-1 |
| 20～60 20～50 20～100 20～150 20～200 | －0.90 0.5 0.9 1.4 2.0 | 20～250 20～300 20～400 20～500 20～600 | 3.2 4.9 7.7 9.6 10.8 |
2.24J32密度ρ=8.10g/cm3。
2.34J32电性能
2.3.14J32电阻率ρ=0.77μΩ·m。
2.3.24J32电阻温度系数见表2-2。
2.44J32磁性能
| 温度范围/℃ | 20～50 | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 |
| αR/10-3℃-1 | 1.5 | 1.4 | 1.3 | 1.0 | 0.9 | 0.8 |
2.4.14J32居里点Tc=220℃。
2.4.24J32合金的磁性能见表2-3。
| H/(A/m) | B/T | H/(A/m) | B/T | H/(A/m) | B/T |
| 8 16 24 40 | 0.6×10-2 1.6×10-2 2.9×10-2 6.6×10-2 | 80 160 400 800 | 0.21 0.45 0.72 0.91 | 2000 4000 | 1.14 1.24 |
在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.58T，矫顽力Hc=75A/m。
2.54J32化学性能合金在、淡水、和海水中有一定的耐腐蚀性。
三、4J32力学性能
3.14J32技术标准规定的性能
3.24J32室温及各种温度下的力学性能
3.2.14J32硬度合金（退火状态）硬度HV=150。
3.2.24J32拉伸性能合金（退火状态）在常温下的拉伸性能见表3-1。
| σb/MPa | σP0.2/MPa | δ/% | φ/% |
| 470 | 302 | 25 | 72 |
3.34J32和蠕变性能
3.44J32疲劳性能
3.54J32弹性性能
3.5.14J32弹性模量合金（退火状态）的弹性模量E=141GPa。
四、4J32组织结构
4.14J32相变温度γ→α相变温度在-60℃以下。
4.24J32时间-温度-组织转变曲线
4.34J32合金组织结构合金按1.5规定的热处理制度处理后，再经-60℃冷速2h，不应出现马氏体组织。但当合金成分不当时，在常温或低温下将发生不同程度的奥氏体(γ)向针状马氏体(α)转变，相变时伴随着体积膨胀效应。合金的膨胀系数相应增高。影响合金低温组织稳定性的主要因素是合金的化学成分。从Fe-Ni-Co三元相图中可以看到，镍是稳定γ相的主要元素。镍含量偏高有利于γ相的稳定。铜也是稳定合金组织的重要元素。随合金总变形率增加，其组织越趋向稳定。合金成分偏析也可能造成局部区域的γ→α相变。此外，晶粒粗大也会促进γ→α相变。
五、4J32工艺性能与要求
5.14J32成形性能该合金很容易冷、热加工。热加工时应避免在含的气氛中加热。
5.24J32焊接性能合金可采用钎焊、熔焊、电阻焊等方法焊接。由于膨胀系数与化学成分有关，应尽量避免造成合金成分的改变，因此好采用氩弧焊。
5.34J32零件热处理工艺热处理可分为：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。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。
5.44J32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%溶液在70℃下酸洗，清除氧化皮。
5.54J32切削加工与磨削性能该合金切削加工特性和奥氏体不锈钢相似。加工时采用高速钢或硬质合金刀具，低速切削加工。切削时可使用冷却剂。该合金磨削性能。
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