鐵鎳鈷玻封合金4J49
目 錄
概述--------------------------------------------------------------- 3
----------1.1、材料牌號(hào)
----------1.2、相近牌號(hào)
----------1.3、材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
----------1.4、化學(xué)成分
----------1.5、熱處理制度
----------1.6、品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
----------1.7、熔煉與鑄造工藝
----------1.8、應(yīng)用概況與特殊要求
特理及化學(xué)性能------------------------------------------------3
----------2.1、熱性能
----------2.2、密度
----------2.3、電性能
----------2.4、磁性能
----------2.5、化學(xué)性能
力學(xué)性能---------------------------------------------------------4
----------3.1、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
----------3.2、室溫下及各種溫度下的力學(xué)性能
----------3.3、持久和蠕變性能
----------3.4、疲勞性能
----------3.5、彈性性能
組織機(jī)構(gòu)---------------------------------------------------------4
----------4.1、相應(yīng)溫度
----------4.2、合金組織機(jī)構(gòu)
----------4.3、時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
工藝性能與要求------------------------------------------------5
----------5.1、成形性能
----------5.2、焊接性能
----------5.3、零件熱處理工藝
----------5.4、表面處理工藝
----------5.5、切削加工與磨削性能
4J49概述
4J49在20~400℃溫度范圍內(nèi),具有與軟玻璃相近的膨脹系數(shù),用于與相應(yīng)的軟玻璃匹配封接。該類(lèi)合金中含有鉻,經(jīng)氧化處理后,合金表面生成非常致密的氧化膜,與基體結(jié)合牢固,且與軟玻璃浸潤(rùn)性好。因此,能獲得高強(qiáng)度的封接面。是電真空工業(yè)中的重要封接結(jié)構(gòu)材料。
1.1 4J49材料牌號(hào) 4J49。
1.2 4J49相近牌號(hào) 見(jiàn)表1-1。
表1-1[1,4]
俄羅斯 | 美國(guó) | 日本 | 法國(guó) | 德國(guó) |
47HXP | Carpenter456 | - | FeNi46Cr5 | Vacovit 465 |
1.3 4J49材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) YB/T 5235-1993《鐵鎳鉻、鐵鎳封接合金技術(shù)條件》。
1.4 4J49化學(xué)成分 見(jiàn)表1-2。
表1-2 %
C | P | S | Mn | Si | B | Al | Ni | Cr | Fe |
≤ | |||||||||
0.05 | 0.020 | 0.020 | 0.40 | 0.30 | 0.02 | - | 46.0~48.0 | 5.00~6.00 | 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、鉻含量偏離表1-2規(guī)定的范圍。
1.5 4J49熱處理制度 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)性能檢驗(yàn)試樣在氫氣氣氛中將試樣加熱至1100℃±20℃,保溫15min,以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐。
1.6 4J49品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 品種有絲、管、板、帶和棒。
1.7 4J49熔煉與鑄造工藝 用非真空感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐或電弧爐熔煉。
1.8 4J49應(yīng)用概況與特殊要求 該組合金經(jīng)航空工廠長(zhǎng)期使用,性能穩(wěn)定。主要用于制作各種電真空元器件,如電子束管的陽(yáng)極帽等。在應(yīng)用中應(yīng)使選用的玻璃與合金的膨脹系數(shù)相匹配。為提高金屬與玻璃的封接強(qiáng)度,允許合金中含有一定的鋁、鈰。在熱處理時(shí),應(yīng)避免其晶粒過(guò)大,以保證帶材具有良好的深沖引伸性能及氣密性。
二、4J49物理及化學(xué)性能
2.1 4J49熱性能
2.1.1 4J49溶化溫度范圍 該合金的溶化溫度約為1430℃[5]。
2.1.2 4J49熱導(dǎo)率 見(jiàn)表2-1。
表2-1[1]
λ/(W/(m·℃)) | ρ/(g/cm3) | ρ/(μΩ·m) |
18.0 | 8.18 | 0.90 |
2.1.3 4J49比熱容 該合金的比熱容約為504J/(kg?℃)。
2.1.4 4J49線膨脹系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的平均線膨脹系數(shù)見(jiàn)表2-2。
該合金的平均線膨脹系數(shù)見(jiàn)表2-3。4J49合金的膨脹曲線見(jiàn)圖2-1。
表2-2 表2-3[1]
/10-6℃-1 | /10-6℃-1 | |||||||
20~300℃ | 20~400℃ | 20~100℃ | 20~200℃ | 20~300℃ | 20~400℃ | 20~500℃ | 20~550℃ | 20~600℃ |
8.6~9.3 | 9.4~10.1 | 9.0 | 9.0 | 8.9 | 9.6 | 10.9 | 11.4 | 11.8 |
2.2 4J49密度 見(jiàn)表2-1。 表2-4[1,2]
αR/10-3℃-1 | |||||
20~50℃ | 20~100℃ | 20~200℃ | 20~300℃ | 20~400℃ | 20~500℃ |
0.95 | 0.90 | 0.85 | 0.80 | 0.70 | 0.60 |
2.3 4J49電性能
2.3.1 4J49電阻率 見(jiàn)表2-1。
2.3.2 4J49電阻溫度系數(shù) 見(jiàn)表2-4。
2.4 4J49磁性能
2.4.1 4J49居里點(diǎn) Tc=340℃[1,6]。
2.4.2 4J49合金的磁性能 見(jiàn)表2-5[1,2]。
在4000A/m下,剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=0.69T,矯頑力
Hc=27.2A/m[1,2]。
2.5 4J49化學(xué)性能 合金在大氣、淡水和海水中具有
較好的耐腐蝕性;有良好的抗氫氟酸腐蝕性能。
表2-5[1,2]
H/(A/m) | B/T | H/(A/m) | B/T |
8 | 3.0×10-2 | 160 | 0.88 |
4J49力學(xué)性能
3.1 4J49技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
3.1.1 4J49硬度 深沖態(tài)帶材的維氏硬度應(yīng)小于等于190。厚度不大于0.2mm時(shí)不作硬度試驗(yàn)。
3.1.2 4J49抗拉強(qiáng)度 合金帶材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合表3-1的規(guī)定。
表3-1
狀態(tài)代號(hào) | 狀態(tài) | σb/MPa |
R | 軟態(tài) | <590 |
I | 硬態(tài) | >820 |
3.2 4J49室溫及各種溫度下的力學(xué)性能
3.2.1 4J49硬度 合金帶材(退火狀態(tài))的硬度見(jiàn)表3-2[1,2]。
3.2.2 4J49拉伸性能 合金(退火狀態(tài))在室溫的拉伸性能見(jiàn)表3-2。
表3-2[1,2]
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ/% | HV |
549 | 206 | 33 | 130 |
3.3 4J49持久和蠕變性能
3.4 4J49疲勞性能
3.5 4J49彈性性能
3.5.1 4J49彈性模量 E=145GPa。
四、4J49組織結(jié)構(gòu)
4.1 4J49相變溫度
4.2 4J49時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3 4J49合金組織結(jié)構(gòu) 該合金處于Fe-Ni-Cr三元相圖的穩(wěn)定奧氏體區(qū)域。合金為單相奧氏體組織。
4.4 4J49晶粒度 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,合金深沖態(tài)帶材的晶粒度應(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),沿帶材厚度方向晶粒個(gè)數(shù)應(yīng)
不少于8個(gè)。
冷應(yīng)變率為60%~70%的1mm厚的帶材,在表4-1所示溫度下退火,空冷后,按YB 027-1992進(jìn)行晶粒度評(píng)級(jí),結(jié)果見(jiàn)表4-1。
表4-1[1,2]
退火溫度/℃ | 650 | 675 | 700 | 750 | 800 | 900 | 1000 | 1050 | 1100 | 1200 |
晶粒度級(jí)別 | - | 開(kāi)始再結(jié)晶 | >10 | >10 | 10 | 9.0 | 7.0 | 3.0 | 2.0 | >2.0 |
五、4J49工藝性能與要求
5.1 4J49成形性能 該合金具有良好的冷、熱加工性能,可制成各種復(fù)雜形狀的零件。4J49合金的熱加工溫度在1160℃左右。4J49合金因含有硼,使很近熱塑性溫度降低,其熱加工溫度為1000~1050℃。該合金應(yīng)避免在含硫氣氛中加熱。當(dāng)帶材冷應(yīng)變率大于70%時(shí),退火后會(huì)引起塑性各向異性[6]。
5.2 4J49焊接性能 該合金可采用電弧焊、氧乙炔焊。在預(yù)氧化處理后,特別在與玻璃封接后,很難進(jìn)行電阻焊。該合金與玻璃封接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)氧化處理。
5.3 4J49零件熱處理工藝 熱處理可分為:消除應(yīng)力退火、中間退火、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:零件在保護(hù)氣氛中加熱到470~540℃,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。工件需在保護(hù)氣氛中加熱到800~900 ℃,保溫20min,爐冷或空冷。
(3)預(yù)氧化處理 為使合金表面生成一層厚度均勻、致密的氧化膜,該氧化膜與基體結(jié)合牢固,且能很好地與熔融的玻璃浸潤(rùn)。零件在飽和濕氫中,加熱到1150~1250℃,保溫30~50min,空冷。零件的增重在0.2~0.4mg/cm2范圍為宜。
5.4 4J49表面處理工藝 表面處理可采用噴砂、拋光、酸洗。合金在封接前可在乙酸+硝酸或乙酸酐+鹽酸中酸洗。
5.5 4J49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。該合金磨削性能良好。