4J36低膨脹合金概述

與因瓦合金相對(duì)應(yīng)的國(guó)內(nèi)牌號(hào)為4J36合金，含35.0%~37.0%Ni，余為Fe。4J36合金具有熱膨脹系數(shù)小，因其尺寸幾乎不隨溫度變化而被稱為因瓦合金（Invar Alloy）。近年來(lái)隨著因瓦合金應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，如海洋長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)囊夯烊粴鈨?chǔ)罐、特殊傳輸電纜、大型電子望遠(yuǎn)鏡的基座定位裝置、大型飛機(jī)復(fù)合材料的模具等，對(duì)其強(qiáng)度等力學(xué)性能提出了更高要求。因瓦合金的強(qiáng)度和硬度不高，抗拉強(qiáng)度一般<500MPaD4。為了提高因瓦合金的強(qiáng)度，已開(kāi)發(fā)出了Fe-Ni-C、Fe-Ni-Mn-C、Fe-Ni-Co等因瓦合金體系元素添加量增加雖能提高基體合金的強(qiáng)度，但合金的膨脹性能也隨之增大。

4J36殷鋼合金化學(xué)成分

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熱處理與成分對(duì)4J36合金力學(xué)性能影響

1）4J36合金中添加C、Si、Mn總量的增加可使合金的彈性模量、強(qiáng)度和硬度增加，但會(huì)使線膨脹系數(shù)（20～100℃）顯著增大，因此通過(guò)增加C、Si、Mn 含量來(lái)獲得高彈性模量、高強(qiáng)度和硬度的同時(shí)，為滿足線膨脹系數(shù)的指標(biāo)要求，應(yīng)將合金中Z（C＋Si＋Mn）控制在0.65%以下；

2）4J36合金鍛態(tài)及退火處理后的組織均為單一的等軸晶奧氏體；退火處理后的組織均勻性得到改善，隨退火溫度升高，奧氏體晶粒逐漸長(zhǎng)大并發(fā)生了明顯粗化；合金拉伸斷口呈現(xiàn)典型的韌性斷裂形貌；

3）隨著退火溫度的升高，試驗(yàn)合金的抗拉強(qiáng)度和硬度明顯下降，伸長(zhǎng)率先顯著上升后略有降低；合金在820~880℃范圍進(jìn)行退火時(shí)經(jīng)歷了回復(fù)及完全再結(jié)晶，組織均勻性的明顯改善，伸長(zhǎng)率顯著提高；通過(guò)對(duì)比分析可知，4J36合金在820~850℃范圍內(nèi)進(jìn)行退火處理，具有最佳的綜合力學(xué)性能。

4J36和4J32合金的線性熱膨脹系數(shù)研究

通過(guò)熱軋、固溶處理、深冷處理、冷軋及再結(jié)晶退火實(shí)驗(yàn)制備了因瓦合金薄板，研究了熱軋、固溶處理、深冷處理、冷軋及再結(jié)晶退火過(guò)程合金的顯微組織及力學(xué)性能，為超低溫軋制實(shí)驗(yàn)提供了原料。通過(guò)800℃固溶處理30min+90%壓下率冷軋變形+670℃退火5min，得到4J36合金薄板的平均晶粒尺寸為9.6μm，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別為292MPa和464MPa，延伸率為32.5%；通過(guò)800℃固溶處理30 min+90%壓下率冷軋變形+720℃退火5min，得到4J32 合金薄板的平均晶粒尺寸為9.3μm，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別為289MPa和457MPa，延伸率為33.5%。層錯(cuò)能較低的4J32合金經(jīng)過(guò)深冷處理后形成了一定量的熱誘發(fā)型馬氏體組織，使4032合金薄板的再結(jié)晶溫度降低大約10℃。通過(guò)800℃固溶處理30min+深冷處理15min+90%壓下率冷軋變形+710℃退火5min，得到4J32合金薄板的平均晶粒尺寸為6.1μm，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別為325MPa和491MPa，延伸率為33.4%。

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切削性能

因瓦合金的切削性能與奧氏體不銹鋼相似，但比奧氏體不銹鋼更難加工。切削過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)切削力大、溫度高、粘性切屑等問(wèn)題，既降低了刀具的使用壽命，又影響了工件的精度。所以，在對(duì)因瓦合金進(jìn)行切削加工時(shí)，應(yīng)該盡量選用高性能的硬質(zhì)合金作為刀具以提高加工精度。

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