4J40高溫低膨脹合金
4J40屬于Fe-Ni-Co三元合金，居里點在300℃以上。該合金在-20～300℃溫度范圍內(nèi)具有較低的膨脹系數(shù)，直至-60℃溫度下，不發(fā)生奧氏體(γ)→馬氏體(M)的轉(zhuǎn)變。該合金主要用于制造要求在-50～300℃溫度范圍內(nèi)尺寸高度精密的儀表零件和電子器件。
4J40材料牌號 4J40。
4J40相近牌號
4J40材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) YB/T 5241-1993《低膨脹合金4J32、4J36、4J38和4J40技術(shù)條件》。
4J40化學(xué)成分
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C
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Si
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Mn
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P
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S
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Ni
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Co
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Fe
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≤
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0.05
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0.15
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0.25
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0.020
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0.020
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32.4～33.4
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7.00～8.00
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余量
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在平均線膨脹系數(shù)達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，允許鎳、鈷含量偏離表1-1規(guī)定范圍。
4J40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。
4J40品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 管、絲和帶材。
4J40熔煉與鑄造工藝 用非真空感應(yīng)、真空感應(yīng)爐和電弧爐熔煉。
4J40應(yīng)用概況與特殊要求 該合金是20世紀(jì)70年代我國研制的新產(chǎn)品。經(jīng)多年使用性能穩(wěn)定。主要用于電真空工業(yè)中制造各種束調(diào)管、微波管的諧振腔和外形尺寸隨溫度變化較小的零部件。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)定性能。
二、4J40物理及化學(xué)性能
4J40熱性能
4J40線膨脹系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α1(20～300℃)≤2.0×10-6℃-1。合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-1。合金的膨脹曲線見圖2-1。
表2-1[1]
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 /10-6℃-1
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20～50℃
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20～100℃
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20～200℃
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20～300℃
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20～400℃
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1.4
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1.3
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1.2
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1.7
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4.5
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4J40密度
4J40電性能
4J40A 合金在大氣、淡水和海水中有較好的耐腐蝕性。
4J40力學(xué)性能
四、4J40組織結(jié)構(gòu)
4J40相變溫度 γ→α相變溫度在－60℃以下。
4J40時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4J40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，為奧氏體組織，而且再經(jīng)-60℃冷凍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)。
五、4J40工藝性能與要求
4J40成形性能 該合金很容易冷、熱加工。熱加工時應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。
5.2 4J40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)盡量避免因焊接造成合金成分的改變，因此，最好采用氬弧焊。
4J40零件熱處理工藝 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 為消除零件在機械加工后的殘存應(yīng)力，要進行消除應(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(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。
4J40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。
4J40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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