4J32化学成分
4J32化学成分应用研究-上海盛狄金属特种合金研究中心
4J32特性及应用领域概述：
4J32合金又称超因瓦(Super-Invar)合金。
在－60～80℃温度范围内，其膨胀系数比4J36合金低，但低温组织稳定性较4J36合金差。
该合金主要用于制造要求在环境温度变化范围内尺寸高度精密仪表零件。
4J32应用概况与特殊要求
该合金是典型低膨胀合金，经航空工厂长期使用，性能稳定。
主要用于制造在环境温度变化范围内尺寸高度精确的精密部件。
在使用中应严格控制热处理工艺及加工工艺，根据使用温度应严格检验其组织稳定性。
4J32溶化温度范围1430～1450℃
密度ρ=8.10g/cm3
4J32力学性能：(在20℃检测机械性能的最小值)
热导率λ=13.9W/(m·℃)[
产品规格范围：锻件、棒材、板材、带材、环件、丝材、法兰等
4J32 金相组织结构：
合金按1.5规定的热处理制度处理后，再经-60℃冷速2h，不应出现马氏体组织。
但当合金成分不当时，在常温或低温下将发生不同程度的奥氏体(γ)向针状马氏体(α)转变，相变时伴随着体积膨胀效应。
合金的膨胀系数相应增高。
影响合金低温组织稳定性的主要因素是合金的化学成分。
从Fe-Ni-Co三元相图中可以看到，镍是稳定γ相的主要元素。
镍含量偏高有利于γ相的稳定。
铜也是稳定合金组织的重要元素。
随合金总变形率增加，其组织越趋向稳定。
合金成分偏析也可能造成局部区域的γ→α相变。
此外，晶粒粗大也会促进γ→α相变。
4J32工艺性能与要求：
标准规定的膨胀系数及低温组织稳定性的性能检验试样按下述方法加工和热处理：将半成品试样加热至840℃±10℃，保温1h，水淬，再将试样加工为成品试样，在315℃±10℃保温1h，随炉冷或空冷。
4J32应用概况与特殊要求
该合金是典型低膨胀合金，经航空工厂长期使用，性能稳定。
主要用于制造在环境温度变化范围内尺寸高度精确的精密部件。
在使用中应严格控制热处理工艺及加工工艺，根据使用温度应严格检验其组织稳定性。
应用范围
该合金是典型低膨胀合金，经航空工厂长期使用，性能稳定。
主要用于制造在环境温度变化范围内尺寸高度精确的精密部件。
在使用中应严格控制热处理工艺及加工工艺，根据使用温度应严格检验其组织稳定性。
石油化工行业常用金属材料化学成分及硬度值一览表0
≤0.04 18.00～21.00 8.00～11.00 ≤0.04 18.00-21.00 ≤0.04 18.00-21.00 ≤0.04 17.00-21.00 ≤0.15 ≤0.25 ≤0.25 ≤0.25 ≤0.25 ≤0.25 ≤0.30 ≤0.30 9.00-12.00 9.00-12.00 9.00-13.00 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.40 ≤0.40
15# 20# 25# 30# 35#
WPL6 LF2 20G 20MG 25MnG 16MnR Q235A Q235B
0.35-0.65 ≤0.030 ≤0.030 0.70-1.00 ≤0.030 ≤0.030 0.70-1.00 ≤0.030 ≤0.030 1.2-1.6 0.3-0.65 0.3-0.7 ≤0.020 ≤0.030 ≤0.050 ≤0.045 ≤0.045 ≤0.045
石油化工行业常用金属材料化学成分及硬度值一览
化学成分允许范围（%） 序号 钢牌号 C 41 42 43 44 45 46 47 48 49 Q345A Q345B P5 WP5 P9 WP9 P11 WC6 C5 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.15 ≤0.15 ≤0.15 ≤0.15 0.05～0.15 0.05～0.2 ≤0.20 Si ≤0.55 ≤0.55 ≤0.50 ≤0.50 0.25-1.00 ≤1.00 0.50-1.00 ≤0.6 ≤0.75 Mn 1.0-1.6 1.0-1.6 0.30-0.60 0.30-0.60 0.3～0.6 0.30-0.60 0.3～0.6 0.5～0.8 0.4～0.7 S P Cr Ni Ti 0.02-0.2 0.02-0.2 4.00-6.00 4.00-6.00 0.44-0.65 0.44-0.65 0.90-1.10 0.90-1.10 0.44-0.65 0.45～0.65 0.45～0.65 Mo 硬度值 （HB） 标准号 ≤0.045 ≤0.045 ≤0.040 ≤0.040 0.025 ≤0.03 0.025 ≤0.04 GB/T1591-94 GB/T1591-94 ASTM A335/A335M ASTM A234/A234M ASTM A335/A335M ASTM A234/A234M ASTM A335/A335M ASTM A217/A217M ASTM A217/A217M
北冶情况
主要牌号：2J21、2J23、2J25 产品特点：在中、高工作磁场下具有 良好的磁滞特性。 产品用途：制作整体磁滞电机转子。
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变形铁铬钴永磁合金
主要牌号：2J83、2J84、2J85 产品特点：磁能积相当于铸造铝镍钴5, 加工性能好。 产品用途：形状复杂的小截面永磁元件。
膨胀合金的特性和用途
膨胀合金: 具有特定线膨胀系数的合金
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铁镍铬玻封合金
主要牌号：4J06、4J47、4J49 产品特点：在一定温度范围内，具有与软玻 璃相近的线膨胀系数。 产品用途：在电真空工业中和相应的软玻璃 进行匹配封接，可制作显象管中阳极帽。
化学成分: Cu:60%, Ni:20%, Fe:20% 产品特点: 磁能积低于铸造铝镍钴5,具有韧性 好可以冷加工成细丝和薄板,故实用于一些 少量和特殊的领域 特殊要求:冷变形量大于90%
弹性合金分类
弹性合金按基体化学成分,可分为镍铬钛铝合金,镍 铬钼合金,铁镍合金,镍铬钴钼合金,镍铬钴钼钨合 金等. 按性能和用途,可分为弹性元件合金,频率元件合金, 高温高弹性合金,小频率温度系数恒弹性合金,高频 率温度系数恒弹性合金,耐蚀耐磨抗振轴尖合金,游 丝和发条用合金,无磁耐磨高弹性合金. 按合金组织,可分为晶体合金,非晶和纳米晶合金等. 还可按强化方式分.
低膨胀合金
主要牌号：4J32、4J36 产品特点：在20～100℃温度范围内，具有低 的线膨胀系数。 产品用途：制作要求尺寸稳定的各种仪器仪 表元件。例：标准尺、千分尺、测距仪基 准面、钟表的摆、手表平衡轮、热双金属 的被动层等。
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4J32高温合金成分 4J32对应牌号
一：牌号：4J32
合金管用连铸圆管坯板坯或初轧板坯作原料宽度精度较差，边部常存在浪形，折边，塔形等
缺陷。
其卷重较重，钢卷内径为760mm。
在晶界周围聚集，而晶内比较稀散。
β相对α相腐蚀的阻碍作用增加，而且合金中的铁含量
并没有提高，热速处理显著细化了合金晶粒，β相的尺寸和间距变小，随着保温时间的延长。
同时β-mg17al12相溶入到α-mg基体中粗大的mg2si相取得少量球化。
合金管的组织中存在
热裂纹和显微疏松缺陷，合金含铁量显著，富集于固液界面前沿，阻碍α-mg基体的自由长
大，随保温时间的延长，tic枝晶逐步溶断为秃枝。
热挤压的方法。
这种加工方法更有针对性。
合金管是一种新型的应用钢管连接管道钢坯加工挤压预处理之前。
当挤压在100毫米直径管道配件，设备投资少，所以材料浪费也很少，技术相对比较成熟。
一旦管径大小的增加，热挤压方法需要大吨位和高功率设备，因此，会升级控制系统。
管道连接管道的好的选择，无论是消防水系统，供水系统，或要求石化管道系统的管道，热及工业管道系统，合金管都发挥着重要的作用。
热挤压的方法。
这种加工方法更有针对性。
合金管是一种新型的应用钢管连接管道钢坯加工挤压预处理之前。
膨胀材料
• 从因瓦合金与一般合金 的热膨胀曲线看出，具 有因瓦反常的合金在居 里温度以上具有与一般 合金类似的正常热膨胀; 而在居里温度以下则出 现反常热膨胀。
• 这说明因瓦合金的反常 热膨胀与其铁磁性密切 相关。
2.1.因瓦合金的反常热膨胀 与其铁磁性密切相关
居里点以下合金为铁磁性，随饱和磁化强度的改变相 应发生体积变化，即自发体积磁致伸缩。
2、定膨胀合金
对定膨胀合金的要求：
• 在一定温度范围内合金的膨胀系数与被封接的玻璃、陶瓷或云 母等材料的膨胀系数相近，以做到匹配封接；
• 有较高的导电和导热性； • 有较高的强度和加工成型性; • 生产合金的工艺力求使合金方向性小，深冲引伸无“制耳”； • 良好的焊接性； • 与玻璃封接的合金表面应能形成与基体结合牢固，又易于被玻
• 1.4.4、铁磁性转变
• 大多数金属和合金的热膨胀系数随温度变化规律如图所 示。这种情况称为正常膨胀。
• 但对于铁磁性金属和合金如铁、钴、镍及其某些合金， 膨胀系数随温度变化不符合上述规律，在正常的膨胀曲 线上出现反常的膨胀峰，这种变化称为反常膨胀。
• 其中镍和钴的热膨胀峰向上为正，称为正反常，而铁的 热膨胀峰向下为负，称为负反常。
第四章、膨 胀 材 料
第一节、概述
1.定义 在仪器、仪表和电真空技术中使
用着一类具有特殊膨胀系数的合金， 称为膨胀合金。
2. 膨胀合金的分类
按膨胀系数大小又将膨胀合金分为三种: • 低膨胀合金 • 定膨胀合金 • 高膨胀合金
2.1. 低膨胀合金 (亦称因瓦合金invariable)
(尺寸几乎不随温度变化) 要求材料的线膨胀系数 20 100 C ≤1.8×10-6/℃。 主要应用:仪器仪表中随温度变化尺寸近似恒 定的元件，如精密天平的臂，标准钟摆杆、摆 轮，长度标尺，大地测量基准尺，谐振腔，微 波通讯的波导管，标准频率发生器等。还用作 热双金属的被动层。
fe64ni36铁镍合金
4J36是一种具有超低膨胀系数的特殊的低膨胀铁镍合金。其中对碳、锰成分的控制非常重要。冷变形能降低热膨胀系数，在特定温度范围内的热处理能使热膨胀系数稳定化。在室温干燥空气中4J36具有抗腐蚀性。在其他恶劣环境中，如潮湿空气中，有可能会发生腐蚀（生锈）。
因瓦合金（invar，也称为殷钢，改名字原为一商标名），是一种镍铁合金，其成分为镍36%，铁63.8%，碳0.2%，它的热膨胀系数极低，能在很宽的温度范围内保持固定长度。
表2-4[1,2]
θ/℃
-17.8
10.0
37.8
66
93
116
μ/(mH/m)
2.25
2.14
2.04
1.93
1.81
1.70
2.5 4J36化学性能 合金在大气、淡水、和海水中有一定的耐腐蚀性。
三、4J36力学性能
3.1 4J36技术标准规定的性能
3.2 4J36室温及各种温度下的力学性能
3.2.1 4J36硬度 合金在退火状态的硬度HV=140[1,2]。
4J36合金又称因瓦(INVAR)合金，合金的居里点约为230℃，低于这一温度时合金是铁磁性的，具有很低的膨胀系数，高于这一温度时合金为无磁性的，膨胀系数增大。该合金主要用于制造在气温变化范围内尺寸近似恒定的元件，广泛用于无线电工业、精密仪器、仪表及其他工业。
1.1 4J36材料牌号 4J36。
1.2 4J36相近牌号 见表1-1。
5.3 4J36零件热处理工艺 该合金热处理可分为：消除应力退火、中间退火及稳定化处理。
(1)消除应力退火 为消除零件在机械加工后的残存应力，要进行消除应力退火：530～550℃，保温1～2h,炉冷。
(2)中间退火 为消除合金在冷轧，冷拔、冷冲压过程引起的加工硬化现象，以利于继续加工。工件加热到830～880℃，保温30min，炉冷或空冷。
低膨胀合金4J32
低膨胀合金4J32材料牌号：4J32俄罗斯牌号：32HКД/32HК-BИ美国牌号：Super-Invar/Super-Nilvar日本牌号：SI法国牌号：Invar/Superieur一、4J32概述4J32合金又称超因瓦(Super-Invar)合金。
在－60～80℃温度范围内，其膨胀系数比4J36合金低，但低温组织稳定性较4J36合金差。
该合金主要用于制造要求在环境温度变化范围内尺寸高度精密仪表零件。
1.1 4J32材料牌号4J32。
1.2 4J32相近牌号见表1-1。
[1～4]1.3 4J32材料的技术标准1.4 4J32化学成分见表1-2。
在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍含量偏离表1-2规定范围。
1.5 4J32热处理制度标准规定的膨胀系数及低温组织稳定性的性能检验试样按下述方法加工和热处理：将半成品试样加热至840℃±10℃，保温1h，水淬，再将试样加工为成品试样，在315℃±10℃保温1h，随炉冷或空冷。
1.6 4J32品种规格与供应状态 品种有棒、管、板、丝和带。
1.7 4J32熔炼与铸造工艺 用非真空感应炉，真空感应炉和电弧炉熔炼。
1.8 4J32应用概况与特殊要求 该合金是典型低膨胀合金，经航空工厂长期使用，性能稳定。
主要用于制造在环境温度变化范围内尺寸高度精确的精密部件。
在使用中应严格控制热处理工艺及加工工艺，根据使用温度应严格检验其组织稳定性。
二、4J32物理及化学性能2.1 4J32热性能 2.1.1 4J32溶化温度范围 1430～1450℃[1,2]。
2.1.2 4J32热导率 λ=13.9W/(m•℃)[1,2]。
2.1.3 4J32线膨胀系数 标准规定α1(20～100℃)≤1.0×10-6℃-1[5]。
4J43合金和4J36合金一样，850℃以上退火，其线膨胀系数值最高。
冷却速度快可使线膨胀系数降低。
对于α1(室温～100℃)来说，淬火（冷却速度快）较退火处理的可降低近一半。
低膨胀合金4J32B的薄板对接焊接
文 章 编 号 ：０ ２ ０ ５ （０ ２０ — ０ ３ ０ １０ — ２ Ｘ ２ １ ）３ ０ ２ － ４
・ 艺 与 新 技 术 ・ ２ 工 ３
低 膨 胀 合 金 ４ ３ Ｂ 的 薄 板 对 接 焊 接 Ｊ２
泊 松 比 抗 拉 强 度 Ｒ．ＭＰ ／ ａ
线 膨 胀 系数 ｌ ¨ （ ℃ ）
≤０５ ｌ － ．ｘ ０６
２ 焊接 产 品情 况
对 接 焊 接 薄 板 如 图 １所 示 。从 原 材 料 厂 购买 的
４３ Ｂ薄板 厚 ０５ｍ Ｊ２ ． ｍ，长 ２２ ０ｍｍ，宽 ２ ０ｍｍ。将 ５ ８
了对 接 焊 接 试 验 ， 设 计 了一 种 专 用焊 接 夹 具 并 配 合 琴 键 式压 紧机 构 实 现 了焊 接 过 程 中 的 工 件 装 夹 固定 。采 用 氩孤 焊 方 法 完 成 了对 接 焊
接 。焊缝外观整齐、焊接质量较好。
关键 词 ： 金 属 薄 板 ；对 接 焊 接 ：夹 具 中图 分 类号 ：Ｔ ４ １２ Ｇ４ ． 文 献 标 志 码 ：Ｂ
李 明 。 罗世 魁
（ 京 空 间 机 电研 究 所 ，北 京 １ ０ ９ ） 北 ０ １ ０
摘 要 ：金 属 薄 板 对接 焊接 技 术 用 于解 决 原材 料 厂 生 产 的 金 属 薄 板 尺 寸 不 能 满 足 生产 需要 的 问 题 。 本 文 对 低 膨 胀 合 金 ４ ３Ｂ 的 薄 板 进 行 Ｊ２
持 住拉 紧合 金 薄板示 意 图。
铜 板
３ 专用 焊接 夹 具设 计 对 于 ０５ｍｍ 厚 的合 金 薄 板 对 接 焊 接 ，薄板 对 接 ．
合金牌号
特殊工业环境用耐蚀合金针对恶劣的工业腐蚀环境，如1200℃以上超高温氧化环境、垃圾焚烧富氯和融盐腐蚀的工业环境、多相腐蚀相互作用的工业环境，传统的耐蚀合金和高温合金，如GH600，GH800H，GH625，HP-Nb, HK40等无法再满足构件的高温耐腐蚀要求。
针对不同的恶劣工业环境，考虑成本因素，所提供的特殊环境用变形与铸造高温耐蚀合金可同时满足不同恶劣环境中服役构件的力学性能要求和耐腐蚀性能要求。
高温合金、耐蚀合金、耐热合金在航空发动机、火箭发动机、石油化工、冶金、能源、环保与玻璃建材生产等工业领域，服役的金属构件因与环境介质接触，在载荷应力、不同腐蚀介质和（或）高温环境的共同作用下，构件除会发生高温持久断裂、蠕变、高温疲劳等失效外,其表面还会发生均匀腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、点蚀和缝隙腐蚀等，以及高温氧化、高温炭化、高温硫化与卤化、高温融盐沉积腐蚀等高温腐蚀。
针对不同的服役环境，结合构件的力学性能要求，并考虑成本因素，可为用户推荐并提供各类传统高温合金、耐热与耐蚀合金的锻件、棒材、板材、带材、丝材、低膨胀合金、定膨胀合金电子仪器仪表、微波与光电子、光学与激光设备、玻璃与陶瓷封接等需要在一定温度范围内具有低的热膨胀系数或恒定热膨胀系数的合金。
根据用户需求，除可生产提供传统的因瓦合金（4J36）、超因瓦合金（4J32）、可伐合金（4J29）和定膨胀合金（4J33、4J34、4J42）的管、棒、丝、带和锻件外，还可生产提供低膨胀高温合金（GH907、GH909、GH783）、热膨胀系数更低的高温超低膨胀合金DP1和4J40合金的管、棒、丝、带材和锻件等。
恒弹性合金、高弹性合金航空与汽车传感器、高温弹簧、膜盒等需要高弹性、恒弹性和高温高弹性合金。
根据用户需求可生产提供3J1、3J3高弹性合金，3J53、3J58、3J60、耐磨合金对高温冲刷磨损、粘着磨损与腐蚀同时存在的工业环境，可提供不同级别的Co基、Ni基和Fe基硬表面耐磨合金精密铸件。
N6、Nickel 200镍板、镍带、镍箔、镍丝
张工：158 – 0185 - 9914纯镍N6,高温大气能导致特殊的腐蚀性环境。
假若有显着的水蒸汽存在时，就会出现更强的腐蚀性条件。
高温大气和显着的水蒸汽的组合，在出产能量的设备中，例如，在燃气轮机、蒸汽涡轮机和燃料电池中，以及在处理通过这种能量出产设备所运用的或出产的气体蒸汽的热交换器与蓄热器中，以及高温下用于处理、加工、或提取化学品或矿物的设备中是普通的。
因而，纯镍N6,经受这些条件的所述设备的部件由各种奥氏体不锈钢制作。
纯镍丝，N6镍丝，镍线，镍带，纯镍带纯镍具有杰出的导电性和耐蚀性，其熔点高，在阴极工作温度范围内，会蒸发；有满足的热蒸发，并有好的机械加工性能和成形性；对阴极的发射性有好的影响，并有适宜的电阻系数，辐射系数好，热传导系数大，因而，多用于耐蚀构件。
精密仪器结构和设备的重要零件，如用于化工耐蚀设备，出产强碱的过滤网（布），及焊接生铁的电焊条芯丝，灯泡厂用灯脚引线，加热棒引出线等。
N6又称六号镍，是纯镍的一种，六号镍的特色除具有金属镍的物理化学特性外，还具有耐强碱、中性及弱酸性，并且在大气、淡水和海水中性能稳定。
主产品分硬态制品（未经热处理）和软态制品（经热处理）两种，按用户要求供货。
化学成分：合金称号合金商标主要化学成分％履行规范Ni+Co Cu Si Mn C Mg 杂志总合纯镍N6 ≥99.5 ≤0.06 ≤0.10 ≤0.05 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.50 GB/T5235-2008物理性能：称号纯镍片纯镍丝纯镍棒商标N6 N6化学成分% Ni+Co ≥99.5抗拉强度N/mm M 392 343～421Y2 - 539～980Y 539 637～1323伸长率(δ)% M ≥30 ≥15～25 Y ≥2 -产品：哈氏合金、高温合金、铜镍合金、英科耐尔、蒙乃尔、钛合金、沉淀硬化钢等各种中高端不锈钢，镍基合金等。
高温合金：GH3030、GH4169、GH3128、GH145、GH3039、GH3044、GH4099、GH605、GH5188等软磁合金：1J06、1J12、1J22、1J27、1J30、1J36、1J50、1J79、1J85等弹性合金：3J01、3J09、3J21、3J35等。
4J82膨胀合金
4J82膨胀合金合金的牌号和化学成分合金牌号化学成分(质量分数)(％)C P S Mn SiM0W Cu Ni ≤4J82O.050.0200.020O.40O.3017.5～19.5余量注：1.在平均线胀系数满足本标准规定条件下，允许钼、钨、铜含量偏离表中规定范围。
2.合金的品种规格、尺寸及其允许偏差应符合GB/T14985《膨胀合金》的有关规定。
蓝东实业可生产4J82膨胀合金规格有：棒材、带材、丝材、板材等，也可非标定做，来图加工。
合金的线胀系数和磁导率合金牌号试样热处理制度平均线胀系数ā／(10一6／K)磁导率μ200／(mH／m)20～500℃20～600℃4J82在保护气氛或真空中加热到1000。
1050℃，12.5～13.113.0～13.6≤0.00125保温30～40min，以不大于300℃／h速度冷却到300℃以下出炉合金的线胀系数合金牌号不同温度范围内的平均线胀系数ā／(10一6／K)20～100℃20～200℃20～300℃20～400℃20～500℃20～600℃20～700℃20～80D℃20～900℃20～1000℃20～1C150℃4J8211.311.611.912.312.713.1合金的直流磁导率合金牌号不同磁场强度下的磁导率口／(mH／m)4kA／m8kA／m12kA／m16kA／m32kA／m40kA／m80kA／m4J8 20.001250660.001250680.001250650.00125066O.00l25065合金材的力学性能合金牌号抗拉强度ób／MPa屈服点δ5／MPa弹性模量E／MPa伸长率(Lo=50mm)(％)杯突值／mm硬度HV175～4J82784.5318.52157455312.6195精密合金是指具有特殊物理性能的合金。
它是电气工业、电子工业、精密仪表工业和自动控制系统中不可缺少的材料。
精密合金按其不同的物理性能又分为7类，即：软磁合金、变形永磁合金、弹性合金、膨胀合金、热双金属、电阻合金、热电隅合金。