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：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。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，清除氧化皮。
