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
工藝性能與要求------------------------------------------------4
----------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
4J38概述
易切削低膨脹合金4J38時(shí)在4J36合金的基礎上加入適量的硒(Se)元素而得到的,與4J36合金相比,它具有良好的切削加工性能和相近的膨脹系數。該合金主要用于制造在氣溫變化范圍內尺寸近似恒定、且表面粗糙度要求高的零件。
1.1 4J38材料牌號 4J38。
1.2 4J38相近牌號 4J38合金相近于美國的36NiFM、 Lnvav Free Machining、Simonds38-7FM、Carpenter Free Cut Invar36[1]。
1.3 4J38材料的技術(shù)標準 YB/T 5241-1993《低膨脹合金4J32、4J36、4J38和4J40技術(shù)條件》。
1.4 4J38化學(xué)成分 見(jiàn)表1-1。
表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 |
在平均線(xiàn)膨脹系數達到標準規定條件下,允許鎳含量偏離表1-1規定范圍。
1.5 4J38熱處理制度 標準規定的膨脹系數性能檢驗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。
1.6 4J38品種規格與供應狀態(tài) 品種有棒、管、板、絲和帶材。
1.7 4J38熔煉與鑄造工藝 用非真空感應爐、真空感應爐和電弧爐熔煉。
1.8 4J38應用概況與特殊要求 該合金是在20世紀80年代初在我國研制成功。經(jīng)多年使用,性能穩定。主要用于加工制做微波腔體、內波導等零件。尺寸精度、表面粗糙度均獲得滿(mǎn)意效果。使用中應嚴格控制熱處理工藝和加工工藝,以保證材料性能的穩定性。
二、4J38物理及化學(xué)性能
2.1 4J38熱性能
2.1.1 4J38溶化溫度范圍 合金熔點(diǎn)約為1430℃。
2.1.2 4J38熱導率 λ=11W/(m?℃)。
2.1.3 4J38比熱容 c(20~100℃)=515J/(kg?℃)。
2.1.4 4J38線(xiàn)膨脹系數 標準規定,α1(20~100℃)≤1.5×10-6℃-1[2]。
不同熱處理工藝,對合金平均線(xiàn)膨脹系數的影響,見(jiàn)表2-1。
表2-1[2]
試樣熱處理制度 | /10-6℃-1 | |
20~50℃ | 20~100℃ | |
在氧氣保護下加熱至800℃,保溫1h,以不大于300℃/h的速度冷至200℃以下出爐 | 1.4 | 1.6 |
在氧氣保護下加熱至850℃,保溫1h,以不大于300℃/h速度冷至200℃以下出爐 | 1.3 | 1.6~1.7 |
在氧氣保護下,加熱至900℃,保溫1h,以不大于300℃/h的速度冷至200℃以下出爐 | 1.3 | 1.6 |
2.2 4J38密度 ρ=8.10g/cm3。
2.3 4J38電性能 電阻率 ρ=0.89μΩ·m。
2.4 4J38磁性能
2.5 4J38化學(xué)性能 合金在大氣、淡水和海水中有一定的耐腐蝕性能。
4J38力學(xué)性能
3.1 4J38技術(shù)標準規定的性能
3.2 4J38室溫及各種溫度下的力學(xué)性能
3.2.1 4J38硬度 合金不同狀態(tài)的硬度見(jiàn)表3-1。
3.2.2 4J38拉伸性能 合金不同狀態(tài)的拉伸性能見(jiàn)表3-1。
表3-1[2,3]
合金狀態(tài) | σb/MPa | δ5/% | HV | E/GPa |
鍛(軋)狀態(tài) | 769 | - | 153 | - |
退火狀態(tài) | 470 | 38.5 | 128 | 169 |
冷拉態(tài)(應變率81.5%) | 842~852 | 10.5 | - | - |
3.3 4J38持久和蠕變性能
3.4 4J38疲勞性能
3.5 4J38彈性性能
3.5.1 4J38彈性模量 見(jiàn)表3-1。
四、4J38組織結構
五、4J38工藝性能與要求
5.1 4J38成形性能 4J38合金因含有硒,熱加工性能比較差。在錳、硒元素有適當比例的條件下,熱加工性能可獲得改善。該合金鍛造溫度一般在980~1120 ℃。冷加工性能較好,冷軋應變量可達50%以上,冷拉應變量可達70%左右。
熱加工時(shí),應避免在含硫的氣氛中加熱。
5.2 4J38焊接性能
5.3 4J38零件熱處理工藝 該合金的熱處理可分為:消除應力退火、中間退火及穩定化處理。
(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: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(guò)程中引起的加工硬化現象,以利于繼續加工。工件加熱到830~880 ℃,保溫30min,爐冷或空冷。
(3)穩定化處理 為獲得具有較低的膨脹系數又能使其性能穩定的處理。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。工件在保護氣氛中,加熱到830 ℃,保溫20min~1h,淬火。
b)回火:在回火過(guò)程中能夠部分消除由淬火產(chǎn)生的應力。工件加熱到315 ℃,保溫1~4h,爐冷。
c)穩定化時(shí)效:使合金的尺寸穩定。工件加熱到95℃,保溫48h。
對于冷加工或機械加工后的高精度零件,不宜采用高溫處理時(shí),可采用下述消除應力穩定化處理:工件加熱到315~370℃,1~4h。
該合金不能用熱處理硬化。
5.4 4J38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,清除氧化皮。
5.5 4J38切削加工與磨削性能 該合金切削加工性能良好。加工時(shí)采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具。切削時(shí)可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。