上海驹寻生产4J36带材 4J36铁镍合金带 冲压用4J36因瓦合金带

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，**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。

 
 

 
表1-1

 
 

 
俄罗斯

美国

英国

日本

法国

德国

32H

32H-BИ

-

Invar

Nilvar

Unipsan 36

Invar

Nilo36

36Ni

不变钢

Cactus LE

-

Invar Standard

Fe-Ni36

-

Vacodil36

Nilos36

-

 
 

 
1.3 4J36材料的技术标准 YB/T 5241-1993《低膨胀合金4J32、4J36、4J38和4J40技术条件》。

 
 

 
1.4 4J36化学成分 见表1-2。

 
 

 
表1-2%

 
 

 
C

P

S

Si

Mn

Ni

Fe

≤

0.05

0.020

0.020

0.30

0.2～0.6

35.0～37.0

余量

 
 

 
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 4J36热处理制度 标准规定的膨胀系数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 4J36品种规格与供应状态 品种有棒、管、板、丝和带。

 
1.7 4J36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 4J36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；使用中应严格控制热处理工艺及加工工艺，以保证材料的稳定性。

 
 二、4J36物理及化学性能 

 
2.1 4J36热性能

 
2.1.1 4J36溶化温度范围 1430～1450℃。

 
2.1.2 4J36热导率 λ=11W/(m•℃)。

 
2.1.3 4J36比热容 c(20～100℃)=515J/(kg•℃)。

 
2.1.4 4J36线膨胀系数 标准规定α1(20～100℃)≤1.5×10-6℃-1。

 
合金试样在保护气氛或真空中加热到880℃±20℃，保温1h，以不大于300℃/h冷却，其平均线膨胀系数见表2-1。合金的膨胀曲线见图 2-1。

 
表2-1

 
温度范围/℃

/10-6℃-1

温度范围/℃

/10-6℃-1

20～60

1.8

20～250

3.6

20～40

1.8

20～300

5.2

20～20

1.6

20～350

6.5

20～0

1.6

20～400

7.8

20～50

1.1

20～450

8.9

20～100

1.4

20～500

9.7

20～150

1.9

20～550

10.4

20～200

2.5

20～600

11.0

 
 

 
2.2 4J36密度 ρ=8.10g/cm3。

 
2.3 4J36电性能

 
2.3.1 4J36电阻率 ρ=0.78μΩ·m。

 
2.3.2 4J36电阻温度系数 见表2-2。

 
表2-2

 
温度范围/℃

20～50

20～100

20～200

20～300

20～400

20～500

αR/103℃-1

1.8

1.7

1.4

1.2

1.0

0.9

 
 

 
2.4 4J36磁性能

 
2.4.1 4J36居里点 Tc=230℃。

 
2.4.2 4J36合金（带材）的磁性能 见表2-3。

 
表2-3

 
H/(A/m)

B/T

H/(A/m)

B/T

8

1.8×10-2

160

0.74

16

4.2×10-2

400

0.97

24

8×10-2

800

1.12

40

0.2

2000

1.27

80

0.5

4000

1.32

 
 

 
在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.6T，矫顽力Hc=48A/m。

 
2.4.3 4J36合金磁导率与温度的关系（磁场强度400A/m) 见表2-4。

 
表2-4

 
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。

 
 

 
3.2.2 4J36拉伸性能 合金（退火状态）在常温下的拉伸性能见表3-1。在不同冷应变下的拉伸性能见表3-2。 

 
 

 
表3-1

 
 

 
σb/MPa

σP0.2/MPa

δ/%

450

274

35

 
 

 
表3-2

 
ε/%

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ/%

15

25

30

641

689

731

448

617

655

14

9

8

 
 

 
3.3 4J36持久和蠕变性能

 
 

 
3.4 4J36疲劳性能 

 
 

 
3.5 4J36弹性性能 

 
 

 
3.5.1 4J36弹性模量 合金（退火状态）的弹性模量E=144GPa。

 
 

 
四、4J36组织结构

 
 

 
4.1 4J36相变温度           

 
 

 
4.2 4J36时间-温度-组织转变曲线 

 
 

 
4.3 4J36合金组织结构 合金为单相奥氏体组织。

 
 

 
4.4 4J36晶粒度 冷应变率ε=60%～70%、厚度d=1mm的带材，在表4-1所示温度下退火1h，空冷后，按YB 027-1992标准进行晶粒度评级，结果见表4-1。

 
 

 
表4-1

 
 

 
退火温度/℃

700

750

800

900

1000

1050

1100

1200

晶粒度级别

开始再结晶

>10

>10

9.0

6.5

4.0

3.0

2.0

 
 

 
五、4J36工艺性能与要求

 
5.1 4J36成形性能 合金很容易冷、热加工。热加工时应避免在含硫的气氛中加热。

 
 

 
5.2 4J36焊接性能 合金可采用氧乙炔焊、电弧焊、点焊和氢原子焊等方法焊接。由于膨胀系数与合金的化学成分有关，应尽量避免因焊接造成合金成分的改变，因此好使用氩弧焊，焊接的填充金属好含有0.5%～1.5%的钛，以减少焊接的气孔和裂缝。

 
 

 
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。

 
 

 
(3)稳定化处理 为获得具有较低的膨胀系数又能使其性能稳定的处理。一般采用三段处理。

 
 

 
a)均匀化：在加热中，合金中的杂质充分固溶和合金化元素趋于均匀。工件在保护气氛中，加热到830℃，保温20min～1h，淬火。

 
 

 
b)回火：在回火过程中能够部分消除由淬火产生的应力。工件加热到315℃，保温1～4h，炉冷。

 
 

 
c)稳定化时效：使合金的尺寸稳定。工件加热到95℃，保温48h。对于冷加工或机械加工后的高精度零件，不宜采用高温处理时，可采用下述消除应力稳定化处理：工件加热到315～370℃，1～4h。

 
 

 
该合金不能用热处理硬化。

 
 

 
5.4 4J36表面处理工艺 表面处理可采用喷砂、抛光或酸洗。合金可用25%盐酸溶液在70℃下酸洗，清除氧化皮。

 
 

 
5.5 4J36切削加工与磨削性能 该合金切削加工特性和奥氏体不锈钢相似。加工时采用高速钢或硬质合金刀具，低速切削加工。切削时可使用冷却剂。该合金磨削性能良好。