4J32固溶處理

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，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。

表1-1[1～4] 

1.34J32材料的技術標準YB/T5241-1993《低膨脹合金4J32、4J36、4J38和4J40技術條件》。

1.44J32化學成分見表1-2。

表1-2% 

在平均線膨脹系數(shù)達到標準規(guī)定條件下，允許鎳含量偏離表1-2規(guī)定范圍。

1.54J32熱處理制度標準規(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爐，真空感應爐和電弧爐熔煉。

1.84J32應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)境溫度變化范圍內尺寸高度的精密部件。在使用中應嚴格控制熱處理工藝及加工工藝，根據(jù)使用溫度應嚴格檢驗其組織穩(wěn)定性。

二、4J32物理及化學性能 

2.14J32熱性能

2.1.14J32溶化溫度范圍1430～1450℃[1,2]。

2.1.24J32熱導率λ=13.9W/(m?℃)[1,2]。

2.1.34J32線膨脹系數(shù)標準規(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。

表2-1 

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

表2-2[1,2] 

2.4.14J32居里點Tc=220℃[1]。

2.4.24J32合金的磁性能見表2-3。

表2-3[1,2] 

在4000A/m下，剩余磁感應強度Br=0.58T，矯頑力Hc=75A/m[1,2]。

2.54J32化學性能合金在大氣、淡水、和海水中有一定的耐腐蝕性。

三、4J32力學性能 

3.14J32技術標準規(guī)定的性能

3.24J32室溫及各種溫度下的力學性能

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。

表3-3[1] 

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組織結構 

4.14J32相變溫度γ→α相變溫度在-60℃以下。

4.24J32時間-溫度-組織轉變曲線

4.34J32合金組織結構合金按1.5規(guī)定的熱處理制度處理后，再經(jīng)-60℃冷速2h，不應出現(xiàn)馬氏體組織。但當合金成分不當時，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)轉變，相變時伴隨著體積膨脹效應。合金的膨脹系數(shù)相應增高。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)與化學成分有關，應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：消除應力退火、中間退火及穩(wěn)定化處理。

(1)消除應力退火為消除零件在機械加工后殘存應力，要進行消除應力退火：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：在回火過程中能夠部分消除由淬火產生的應力。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。