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精密合金
4J49

鐵鎳鈷玻封合金4J49

目  錄

概述--------------------------------------------------------------- 3 
----------1.1、材料牌號 
----------1.2、相近牌號 
----------1.3、材料的技術(shù)標準 
----------1.4、化學(xué)成分 
----------1.5、熱處理制度 
----------1.6、品種規格與供應狀態(tài) 
----------1.7、熔煉與鑄造工藝 
----------1.8、應用概況與特殊要求 
特理及化學(xué)性能------------------------------------------------3 
----------2.1、熱性能 
----------2.2、密度 
----------2.3、電性能 
----------2.4、磁性能 
----------2.5、化學(xué)性能 
力學(xué)性能---------------------------------------------------------4 
----------3.1、技術(shù)標準規定的性能 
----------3.2、室溫下及各種溫度下的力學(xué)性能 
----------3.3、持久和蠕變性能 
----------3.4、疲勞性能 
----------3.5、彈性性能 
組織機構---------------------------------------------------------4 
----------4.1、相應溫度 
----------4.2、合金組織機構 
----------4.3、時(shí)間-溫度-組織轉變曲線(xiàn) 
工藝性能與要求------------------------------------------------5 
----------5.1、成形性能 
----------5.2、焊接性能 
----------5.3、零件熱處理工藝 
----------5.4、表面處理工藝 
----------5.5、切削加工與磨削性能

4J49概述 
     4J49在20~400℃溫度范圍內,具有與軟玻璃相近的膨脹系數,用于與相應的軟玻璃匹配封接。該類(lèi)合金中含有鉻,經(jīng)氧化處理后,合金表面生成非常致密的氧化膜,與基體結合牢固,且與軟玻璃浸潤性好。因此,能獲得高強度的封接面。是電真空工業(yè)中的重要封接結構材料。 
     1.1 4J49材料牌號 4J49。 
1.2 4J49相近牌號 見(jiàn)表1-1。 
表1-1[1,4]


俄羅斯

美國

日本

法國

德國

47HXP

Carpenter456

-

FeNi46Cr5

Vacovit 465 
Vacovit 485

1.3 4J49材料的技術(shù)標準 YB/T 5235-1993《鐵鎳鉻、鐵鎳封接合金技術(shù)條件》。 
1.4 4J49化學(xué)成分 見(jiàn)表1-2。 
                                   表1-2                                      %


C

P

S

Mn

Si

B

Al

Ni

Cr

Fe










0.05

0.020

0.020

0.40

0.30

0.02

-

46.0~48.0

5.00~6.00

余量

在平均線(xiàn)膨脹系數達到標準規定條件下,允許鎳、鉻含量偏離表1-2規定的范圍。 
1.5 4J49熱處理制度 標準規定的膨脹系數性能檢驗試樣在氫氣氣氛中將試樣加熱至1100℃±20℃,保溫15min,以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐。 
1.6 4J49品種規格與供應狀態(tài) 品種有絲、管、板、帶和棒。 
     1.7 4J49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。 
1.8 4J49應用概況與特殊要求 該組合金經(jīng)航空工廠(chǎng)長(cháng)期使用,性能穩定。主要用于制作各種電真空元器件,如電子束管的陽(yáng)極帽等。在應用中應使選用的玻璃與合金的膨脹系數相匹配。為提高金屬與玻璃的封接強度,允許合金中含有一定的鋁、鈰。在熱處理時(shí),應避免其晶粒過(guò)大,以保證帶材具有良好的深沖引伸性能及氣密性。 
二、4J49物理及化學(xué)性能     
     2.1 4J49熱性能                                         
2.1.1 4J49溶化溫度范圍 該合金的溶化溫度約為1430℃[5]。 
2.1.2 4J49熱導率 見(jiàn)表2-1。 
表2-1[1]


λ/(W/(m·℃))

ρ/(g/cm3)

ρ/(μΩ·m)

18.0

8.18

0.90

2.1.3 4J49比熱容 該合金的比熱容約為504J/(kg?℃)。 
2.1.4 4J49線(xiàn)膨脹系數 標準規定的平均線(xiàn)膨脹系數見(jiàn)表2-2。 
該合金的平均線(xiàn)膨脹系數見(jiàn)表2-3。4J49合金的膨脹曲線(xiàn)見(jiàn)圖2-1。 
       表2-2                                    表2-3[1]


/10-6℃-1

/10-6℃-1







20~300℃

20~400℃

20~100℃

20~200℃

20~300℃

20~400℃

20~500℃

20~550℃

20~600℃

8.6~9.3

9.4~10.1

9.0

9.0

8.9

9.6

10.9

11.4

11.8

    2.2 4J49密度 見(jiàn)表2-1。                               表2-4[1,2]


αR/10-3℃-1





20~50℃

20~100℃

20~200℃

20~300℃

20~400℃

20~500℃

0.95

0.90

0.85

0.80

0.70

0.60

2.3 4J49電性能    
     2.3.1 4J49電阻率 見(jiàn)表2-1。 
2.3.2 4J49電阻溫度系數 見(jiàn)表2-4。 
     2.4 4J49磁性能 
2f014219213beae7c611b887803ae764.png 
2.4.1 4J49居里點(diǎn) Tc=340℃[1,6]。 
2.4.2 4J49合金的磁性能 見(jiàn)表2-5[1,2]。 
在4000A/m下,剩余磁感應強度Br=0.69T,矯頑力 
Hc=27.2A/m[1,2]。 
2.5 4J49化學(xué)性能 合金在大氣、淡水和海水中具有 
較好的耐腐蝕性;有良好的抗氫氟酸腐蝕性能。

 


 表2-5[1,2]


H/(A/m)

B/T

H/(A/m)

B/T


16 
24 
40 
80

3.0×10-2 
0.19 
0.34 
0.58 
0.74

160 
400 
800 
2000 
4000

0.88 
1.00 
1.08 
1.16 
1.20

4J49力學(xué)性能 
3.1 4J49技術(shù)標準規定的性能 
3.1.1 4J49硬度 深沖態(tài)帶材的維氏硬度應小于等于190。厚度不大于0.2mm時(shí)不作硬度試驗。 
3.1.2 4J49抗拉強度 合金帶材的抗拉強度應符合表3-1的規定。 
表3-1


狀態(tài)代號

狀態(tài)

σb/MPa

R

軟態(tài)

<590

I

硬態(tài)

>820

3.2 4J49室溫及各種溫度下的力學(xué)性能 
3.2.1 4J49硬度 合金帶材(退火狀態(tài))的硬度見(jiàn)表3-2[1,2]。 
3.2.2 4J49拉伸性能 合金(退火狀態(tài))在室溫的拉伸性能見(jiàn)表3-2。 
表3-2[1,2]


σb/MPa

σP0.2/MPa

δ/%

HV

549

206

33

130

    3.3 4J49持久和蠕變性能 
     3.4 4J49疲勞性能  
3.5 4J49彈性性能  
3.5.1 4J49彈性模量 E=145GPa。 
四、4J49組織結構 
4.1 4J49相變溫度          
4.2 4J49時(shí)間-溫度-組織轉變曲線(xiàn)  
4.3 4J49合金組織結構 該合金處于Fe-Ni-Cr三元相圖的穩定奧氏體區域。合金為單相奧氏體組織。 
4.4 4J49晶粒度 標準規定,合金深沖態(tài)帶材的晶粒度應不小于7級,小于7級的晶粒度不得超過(guò)面積的10%。厚度小于0.13mm的帶材估計平均晶粒度時(shí),沿帶材厚度方向晶粒個(gè)數應

不少于8個(gè)。 
冷應變率為60%~70%的1mm厚的帶材,在表4-1所示溫度下退火,空冷后,按YB 027-1992進(jìn)行晶粒度評級,結果見(jiàn)表4-1。 
表4-1[1,2]


退火溫度/℃

650

675

700

750

800

900

1000

1050

1100

1200

晶粒度級別

-

開(kāi)始再結晶

>10

>10

10

9.0

7.0

3.0

2.0

>2.0

五、4J49工藝性能與要求 
     5.1 4J49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。4J49合金的熱加工溫度在1160℃左右。4J49合金因含有硼,使很近熱塑性溫度降低,其熱加工溫度為1000~1050℃。該合金應避免在含硫氣氛中加熱。當帶材冷應變率大于70%時(shí),退火后會(huì )引起塑性各向異性[6]。 
     5.2 4J49焊接性能 該合金可采用電弧焊、氧乙炔焊。在預氧化處理后,特別在與玻璃封接后,很難進(jìn)行電阻焊。該合金與玻璃封接前應進(jìn)行預氧化處理。 
5.3 4J49零件熱處理工藝 熱處理可分為:消除應力退火、中間退火、預氧化處理。 
(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(jìn)行消除應力退火:零件在保護氣氛中加熱到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(guò)程中引起的加工硬化現象,以利于繼續加工。工件需在保護氣氛中加熱到800~900 ℃,保溫20min,爐冷或空冷。 
(3)預氧化處理 為使合金表面生成一層厚度均勻、致密的氧化膜,該氧化膜與基體結合牢固,且能很好地與熔融的玻璃浸潤。零件在飽和濕氫中,加熱到1150~1250℃,保溫30~50min,空冷。零件的增重在0.2~0.4mg/cm2范圍為宜。 
5.4 4J49表面處理工藝 表面處理可采用噴砂、拋光、酸洗。合金在封接前可在乙酸+硝酸或乙酸酐+鹽酸中酸洗。 
5.5 4J49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(shí)采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具,低速切削加工。切削時(shí)可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。


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