4J54鐵鎳合金力學(xué)性能及主要用途
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上海益勵(lì)金屬材料有限公司

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商品參數(shù)
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商品介紹
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品名 鐵鎳合金
牌號(hào) 4J54
產(chǎn)地 上海
鎳含量 余量
用途 廣泛
規(guī)格 齊全
商品介紹

材料牌號(hào):4J54

法國(guó)牌號(hào):N54

德國(guó)牌號(hào):Vacodil 540/FeNi54

一、4J54概述

    鐵鎳定膨脹合金是通過(guò)調(diào)整鎳含量而獲得在給定溫度范圍內(nèi)能與膨脹系數(shù)不同的軟玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨脹合金,其膨脹系數(shù)和居里點(diǎn)隨鎳含量增加而增加。該合金是電真空工業(yè)中廣泛使用的封接結(jié)構(gòu)材料。

    1.1 4J54材料牌號(hào) 4J54。

1.2 4J54相近牌號(hào) 見(jiàn)表1-1。

                                            1-1[1~3]

俄羅斯

美國(guó)

英國(guó)

日本

法國(guó)

德國(guó)

-

-

-

-

N54

Vacodil 540

FeNi54

1.3 4J54材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 
    1.4 4J54化學(xué)成分 見(jiàn)表1-2。

                                        1-2[4]                                      %

C

Mn

Si

P

S

Al

Co

Ni

Fe

0.05

0.80

0.30

0.020

0.020

-

-

53.5~54.5

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)定的范圍。

    1.5 4J54熱處理制度 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)性能檢驗(yàn)試樣其熱處理制度:在保護(hù)氣氛或真空中加熱到850℃±20℃,保溫1h,以不大于300℃/min速度冷至400℃以下出爐[4]。

1.6 4J54品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 品種有棒材、管材、板材、帶材和絲材。

    1.7 4J54熔煉鑄造工藝 用非真空感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐或電弧爐熔煉。

1.8 4J54應(yīng)用概況與特殊要求 4J54合金主要用于和云母、軟玻璃封接。

在應(yīng)用中應(yīng)使選用的封接材料與合金的膨脹系數(shù)相配。熱處理時(shí)應(yīng)控制其晶粒度,以保證材料具有良好的深沖引伸性能。當(dāng)使用鍛、軋材時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)材料的氣密性。

二、4J54物理及化學(xué)性能    

    2.1 4J54熱性能                                        

2.1.1 4J54溶化溫度范圍 該合金溶化溫度約為1430[1,2]

2.1.2 4J54熱導(dǎo)率 λ=18.8W/(m·℃)[1,2]

2.1.3 4J54比熱容 該合金的比熱容為502J/(kg?℃)。

2.1.4 4J54線膨脹系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的合金平均線膨脹系數(shù)見(jiàn)表2-1。合金的平均線膨脹系數(shù)見(jiàn)表2-2。合金的膨脹曲線見(jiàn)圖2-5。

                                            2-1

/10-6-1

20~300

20~400

20~450

10.2~11.4

10.2~11.4

-

    2.2 4J54密度 ρ=8.28g/cm3[1,2]。

2.3 4J54電性能 電阻率ρ=0.42μΩ·m[1,2]。

                                            2-2[1,2]

/10-6-1

20~100

20~200

20~300

20~350

20~400

20~450

20~500

20~600

10.7

12.7

10.7

10.7

10.8

10.3

10.8

11.2

 

    2.4 4J54磁性能

2.4.1 4J54居里點(diǎn) Tc=530℃[1,2]。

    2.4.2 4J54合金的磁性能

2.5 4J54化學(xué)性能 合金在大氣、淡水和海水中有較好的耐腐蝕性。

三、4J54力學(xué)性能

3.1 4J54技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

3.1.1 4J54硬度 深沖態(tài)帶材應(yīng)符合表3-1的規(guī)定。厚度不大于0.2mm的帶材不作硬度檢驗(yàn)。

3.1.2 4J54抗拉強(qiáng)度 合金帶材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合表3-2的規(guī)定。

3.2 4J54室溫及各種溫度下的力學(xué)性能

    3.2.1 4J54硬度 該合金(退火態(tài))硬度HV約為135[1,2]。

            3-1[4]                                                         3-2[4]

δ/mm

HV

 

狀態(tài)代號(hào)

狀態(tài)

σb/MPa

<2.5

≤170

R

軟態(tài)

<590

≤2.5

≤165

I

硬態(tài)

>820

3.2.2 4J54拉伸性能 該合金(退火態(tài))室溫拉伸性能見(jiàn)表3-3。

                                             3-3[1,2,4]

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ/%

φ/%

560

-

35

-

    3.3 4J54持久和蠕變性能

    3.4 4J54疲勞性能 

3.5 4J54彈性性能 

3.5.1 4J54彈性模量 該合金的彈性模量E=157GPa[1,2]。

四、4J54組織結(jié)構(gòu)

4.1 4J54相變溫度           

4.2 4J54時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

4.3 4J54合金組織結(jié)構(gòu) 該合金為穩(wěn)定的奧氏體組織。

    4.4 4J54晶粒度 合金深沖帶的晶粒度應(yīng)不小于7級(jí),小于7級(jí)的晶粒度不得超過(guò)面積的10%。厚度小于0.13mm的帶材估計(jì)平均晶粒度時(shí),沿帶材厚度方向的晶粒個(gè)數(shù)應(yīng)不少于8個(gè)。

五、4J54工藝性能與要求

    5.1 4J54成形性能 該合金很容易進(jìn)行冷、熱加工。熱加工溫度不宜過(guò)高,加熱時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。當(dāng)帶材冷應(yīng)變率大于75%時(shí),退火后會(huì)引起塑性各向異性。冷應(yīng)變率在10%15%,加熱到9501050℃時(shí)(在釬焊過(guò)程中不可避免)晶粒顯著長(zhǎng)大,致使合金塑性降低,對(duì)于薄的截面還可能喪失金屬的真空氣密性。因此成品的最終應(yīng)變率應(yīng)控制在60%左右[2,5]。

    5.2 4J54焊接性能 該合金具有良好的焊接性能,可釬焊和點(diǎn)焊。該合金與軟玻璃等材料封接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)氧化處理。

    5.3 4J54零件熱處理工藝 熱處理可分為:消除應(yīng)力退火、中間退火及預(yù)氧化處理。

(1)消除應(yīng)力退火 為消除零件在機(jī)械加工后的殘存應(yīng)力要進(jìn)行消除應(yīng)力退火:430~540℃,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(xiàn)象,以利于繼續(xù)加工。工件需在真空或保護(hù)氣氛中,加熱到700~800℃,保溫30~60min,然后爐冷、空冷或水淬。

(3)預(yù)氧化處理 該合金作封接材料使用時(shí),在封接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)氧化處理。使合金表面生成一層厚度均勻、致密的氧化膜。零件在1100℃下,在飽和濕氫中,加熱30min,然后在大約800℃的空氣中氧化5~10min。零件的增重在0.1~0.3mg/cm2為適宜[6]。

    該合金不能用熱處理硬化。

5.4 4J54表面處理工藝 在熱處理、焊接或玻封之前,必須清除金屬表面污物、油脂。氧化層嚴(yán)重時(shí)可采用噴砂或先在熔融堿液中浸泡,然后再酸洗。輕微氧化皮可用25%鹽酸溶液在70℃下酸洗。

5.5 4J54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。磨削性能良好。

 

 

 

 

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