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4J32固溶處理

點擊次數(shù):704更新時間:2020-11-09

 

4J32

一、4J32概述 

4J32合金又稱超因瓦(Super-Invar)合金。在-60~80℃溫度范圍內(nèi),其膨脹系數(shù)比4J3金低,但低溫組織穩(wěn)定性較4J3金差。該合金主要用于制造要求在環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)尺寸高度精密儀表零件。

1.14J32材料牌號4J32。

1.24J32相近牌號見表1-1。

1-1[1~4] 

俄羅斯

日本

法國

32HКД

32HК-BИ

Super-Invar

Super-Nilvar

-

SI

Invar

Superieur

1.34J32材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)YB/T5241-1993《低膨脹合金4J32、4J36、4J38和4J40技術(shù)條件》。

1.44J32化學(xué)成分見表1-2。

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

在平均線膨脹系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下,允許鎳含量偏離表1-2規(guī)定范圍。

1.54J32熱處理制度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)及低溫組織穩(wěn)定性的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。

1.64J32品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)品種有棒、管、板、絲和帶。

1.74J32熔煉與鑄造工藝用非真空感應(yīng)爐,真空感應(yīng)爐和電弧爐熔煉。

1.84J32應(yīng)用概況與特殊要求該合金是典型低膨脹合金,經(jīng)航空工廠使用,性能穩(wěn)定。主要用于制造在環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)尺寸高度的精密部件。在使用中應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝及加工工藝,根據(jù)使用溫度應(yīng)嚴(yán)格檢驗其組織穩(wěn)定性。

二、4J32物理及化學(xué)性能 

2.14J32熱性能

2.1.14J32溶化溫度范圍1430~1450℃[1,2]。

2.1.24J32熱導(dǎo)率λ=13.9W/(m?℃)[1,2]。

2.1.34J32線膨脹系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α1(20~100℃)≤1.0?10-6℃-1[5]。

4J43合金和4J3金一樣,850℃以上退火,其線膨脹系數(shù)值高。冷卻速度快可使線膨脹系數(shù)降低。對于α1(室溫~100℃)來說,淬火(冷卻速度快)較退火處理的可降低近一半。

典型成分的合金,試樣在保護(hù)氣氛或真空中,加熱到850℃?20℃,保溫1h,以不大于300℃/h的速度冷至200℃以下出爐,其平均線膨脹系數(shù)見表2-1。合金的膨脹曲線見圖2-1。

2-1 

溫度范圍/℃

/10-6℃-1

溫度范圍/℃

/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[1]。

2.34J32電性能

2.3.14J32電阻率ρ=0.77μΩ?m[1,2]。

2.3.24J32電阻溫度系數(shù)見表2-2。

2.44J32磁性能

2-2[1,2] 

溫度范圍/℃

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居里點Tc=220℃[1]。

2.4.24J32合金的磁性能見表2-3。

2-3[1,2] 

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

4000A/m下,剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=0.58T,矯頑力Hc=75A/m[1,2]。

2.54J32化學(xué)性能合金在大氣、淡水、和海水中有一定的耐腐蝕性。

三、4J32力學(xué)性能 

3.14J32技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

3.24J32室溫及各種溫度下的力學(xué)性能

3.2.14J32硬度合金(退火狀態(tài))硬度HV=150[1,2]。

3.2.24J32拉伸性能合金(退火狀態(tài))在常溫下的拉伸性能見表3-1。

3-3[1] 

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ/%

φ/%

470

302

25

72

3.34J32持久和蠕變性能

3.44J32疲勞性能

3.54J32彈性性能

3.5.14J32彈性模量合金(退火狀態(tài))的彈性模量E=141GPa[1,2]。

四、4J32組織結(jié)構(gòu) 

4.14J32相變溫度γ→α相變溫度在-60℃以下。

4.24J32時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

4.34J32合金組織結(jié)構(gòu)合金按1.5規(guī)定的熱處理制度處理后,再經(jīng)-60℃冷速2h,不應(yīng)出現(xiàn)馬氏體組織。但當(dāng)合金成分不當(dāng)時,在常溫或低溫下將發(fā)生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉(zhuǎn)變,相變時伴隨著體積膨脹效應(yīng)。合金的膨脹系數(shù)相應(yīng)增高。影響合金低溫組織穩(wěn)定性的主要因素是合金的化學(xué)成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到,鎳是穩(wěn)定γ相的主要元素。鎳含量偏高有利于γ相的穩(wěn)定。銅也是穩(wěn)定合金組織的重要元素。隨合金總變形率增加,其組織越趨向穩(wěn)定。合金成分偏析也可能造成局部區(qū)域的γ→α相變。此外,晶粒粗大也會促進(jìn)γ→α相變。

五、4J32工藝性能與要求 

5.14J32成形性能該合金很容易冷、熱加工。熱加工時應(yīng)避免在含的氣氛中加熱。

5.24J32焊接性能合金可采用釬焊、熔焊、電阻焊等方法焊接。由于膨脹系數(shù)與化學(xué)成分有關(guān),應(yīng)盡量避免造成合金成分的改變,因此好采用氬弧焊。

5.34J32零件熱處理工藝熱處理可分為:消除應(yīng)力退火、中間退火及穩(wěn)定化處理。

(1)消除應(yīng)力退火為消除零件在機(jī)械加工后殘存應(yīng)力,要進(jìn)行消除應(yīng)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、冷沖壓過程引起的加工硬化現(xiàn)象,以利于繼續(xù)加工。工件加熱到830~880℃,保溫30min,爐冷或空冷。

(3)穩(wěn)定化處理為獲得具有較低的膨脹系數(shù)又能使其性能穩(wěn)定。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(hù)氣氛中,加熱到830℃,保溫20min~1h,淬火。

b)回火:在回火過程中能夠部分消除由淬火產(chǎn)生的應(yīng)力。工件加熱到315℃,保溫1~4h,爐冷。

c)穩(wěn)定化時效:使合金的尺寸穩(wěn)定。工件加熱到95℃,保溫48h。

對于冷加工或機(jī)械加工后的高精度零件,不宜采用高溫處理時,可采用下述消除應(yīng)力穩(wěn)定化處理:工件加熱到315~370℃,1~4h。

該合金不能用熱處理硬化。

5.44J32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%溶液在70℃下酸洗,清除氧化皮。

5.54J32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。加工時采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具,低速切削加工。切削時可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。


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