4J50耐高温 合金材料
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4J50膨胀合金
一、4J50概述
铁镍定膨胀合金是通过调整镍含量而获得在给定温度范围内能与膨胀系数不同的软玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨胀合金，其膨胀系数和居里点随镍含量增加而增加。该组合金是电真空工业中广泛使用的封接结构材料。
1.14J50材料牌号4J50。
1.24J50相近牌号见表1-1。
表1-1
俄罗斯美国英国日本法国德国
50HFeNi50Nilo51NS-1N50Vacodil500
1.34J50材料的技术标准
1.44J50化学成分见表1-2。
表1-2%
CMnSiPSAlCoNiFe
≤
0.050.800.300.0200.0200.101.049.5～50.5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规定的范围。
1.54J50热处理制度标准规定的膨胀系数性能检验试样其热处理制度:在氢气气氛中将试样加热到900℃±20℃，保温1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。
1.64J50品种规格与供应状态品种有棒材、管材、板材、带材和丝材。
1.74J50熔炼与铸造工艺用非真空感应炉、真空感应炉或电弧炉熔炼。
1.84J50应用概况与特殊要求4J50属玻封合金典型牌号，经航空工厂长期使用，性能稳定。
4J50合金主要用于制作精密阻抗膜片，湿簧、干簧继电器，精密长度计量，与相应的软玻璃封接。
在应用中应使选用的封接材料与合金的膨胀系数相配。热处理时应控制其晶粒度，以保证材料具有良好的深冲引伸性能。当使用锻、轧材时应严格检验材料的气密性。
二、4J50物理及化学性能
2.14J50热性能
2.1.14J50溶化温度范围该合金溶化温度约为1430℃。
2.1.24J50热导率λ=16.7W/(m·℃)。
2.1.34J50比热容该合金的比热容为502J/(kg℃)。
2.1.44J50线膨胀系数标准规定的合金平均线膨胀系数见表2-2。合金的平均线膨胀系数见表2-3。合金的膨胀曲线见图2-3。
表2-2
/10-6℃-1
20～300℃20～400℃20～450℃
9.2～10.09.2～9.9-
2.24J50密度ρ=8.21g/cm3。
2.34J50电性能电阻率ρ=0.44μΩ·m。
表2-3
/10-6℃-1
20～100℃20～200℃20～300℃20～350℃20～400℃20～450℃20～500℃20～600℃
9.89.89.59.49.49.49.710.6
2.44J50磁性能
2.4.14J50居里点Tc=500℃。
2.4.24J50合金的磁性能4J50合金的磁性能见表2-4。
在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=1.03T，矫顽力Hc=10A/m。
2.54J50化学性能合金在大气、淡水和海水中有较好的耐腐蚀性。
表2-4
H/(A/m)816244080
B/T0.290.640.740.830.94
B/T1.061.200.301.441.50
三、4J50力学性能
3.14J50技术标准规定的性能
3.1.14J50硬度深冲态带材应符合表3-1的规定。厚度不大于0.2mm的带材不作硬度检验。
3.1.24J50抗拉强度合金带材的抗拉强度应符合表3-2的规定。
3.24J50室温及各种温度下的力学性能
3.2.14J50硬度该合金（退火态）硬度HV约为135。
表3-1表3-2
δ/mmHV状态代号状态σb/MPa
<2.5≤170R软态<590
≤2.5≤165I硬态>820
3.2.24J50拉伸性能该组合金（退火态）室温拉伸性能见表3-3。
表3-3
σb/MPaσP0.2/MPaδ/%φ/%
5502763565
3.34J50持久和蠕变性能
3.44J50疲劳性能
3.54J50弹性性能
3.5.14J50弹性模量该组合金的弹性模量E=158GPa。
四、4J50组织结构
4.14J50相变温度
4.24J50时间-温度-组织转变曲线
4.34J50合金组织结构该组合金均为稳定的奥氏体组织。
4.44J50晶粒度合金深冲带的晶粒度应不小于7级，小于7级的晶粒度不得超过面积的10%。厚度小于0.13mm的带材估计平均晶粒度时，沿带材厚度方向的晶粒个数应不少于8个。
五、4J50工艺性能与要求
5.14J50成形性能该合金很容易进行冷、热加工。热加工温度不宜过高，加热时间不宜过长，应避免在含硫的气氛中加热。当带材冷应变率大于75%时，退火后会引起塑性各向异性。冷应变率在10%～15%，加热到950～1050℃时（在钎焊过程中不可避免）晶粒显著长大，致使合金塑性降低，对于薄的截面还可能丧失金属的真空气密性。因此成品的终应变率应控制在60%左右。
5.24J50焊接性能该合金具有良好的焊接性能，可钎焊和点焊。该合金与软玻璃等材料封接前应进行预氧化处理。
5.34J50零件热处理工艺热处理可分为:消除应力退火、中间退火及预氧化处理。
(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:430～540℃，保温1～2h,炉冷或空冷。
(2)中间退火为消除合金在冷轧、冷拔、冷冲压过程中引起的加工硬化现象，以利于继续加工。工件需在真空或保护气氛中，加热到700～800℃，保温30～60min，然后炉冷、空冷或水淬。
(3)预氧化处理该组合金作封接材料使用时，在封接前应进行预氧化处理。使合金表面生成一层厚度均匀、致密的氧化膜。零件在1100℃下，在饱和湿氢中，加热30min，然后在大约800℃的空气中氧化5～10min。零件的增重在0.1～0.3mg/cm2为适宜。
该组合金不能用热处理硬化。
5.44J50表面处理工艺在热处理、焊接或玻封之前，必须清除金属表面污物、油脂。氧化层严重时可采用喷砂或先在熔融碱液中浸泡，然后再酸洗。轻微氧化皮可用25%盐酸溶液在70℃下酸洗。
5.54J50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。磨削性能良好。
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4J50 镍基耐蚀合金主要合金元素是铜、铬、钼，具有良好的综合性能，可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀，zui早应用（1905年美国生产）的是镍铜（Ni-Cu）合金，又称蒙乃尔合金(Monel合金Ni 70 Cu30)；此外还有镍铬（Ni-Cr）合金（就是镍基耐热合金，耐蚀合金中的耐热腐蚀合金）、镍钼（Ni-Mo）合金（主要是指哈氏合金B系列）、镍铬钼（Ni-Cr-Mo）合金（主要是指哈氏合金C系列）等，与此同时，纯镍也是镍基耐蚀合金中的典型代表，这些镍基耐蚀合金主要用于制造石油，化工，电力等各种耐腐蚀环境用零部件。
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一、钴基合金简介
钴基合金（钴基超耐热合金）是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金。即通常所说的钴铬钨合金或司太立（Stellite）合金，由美国人Elwood Hayness 于1907年发明。
二、钴基合金分类
按使用用途分类，钴基合金可以分为钴基耐磨损合金，钴基耐高温合金及钴基耐磨损和水溶液腐蚀合金。一般使用工况下，其实都是兼有耐磨损耐高温或耐磨损耐腐蚀的情况，有的工况还可能要求工件同时耐高温耐磨损耐腐蚀，而越是在这种复杂的工况下，才越能体现钴基合金的优势。
三、钴基合金基理
钴基合金基体为面心立方fcc的结构的Ｃo－Ｃr合金固溶体，根据其Ｗ、C含量的不同，在基体上有相当数量的富铬碳化物（M7C3型）析出，因而具有良好的金属-金属耐磨擦及耐磨料磨损性能，合金硬度随W、C含量的增加而升高。该合金强度和硬度可以保持到800℃以上，具有良好的耐磨损、耐高温、耐腐蚀、耐气蚀等综合性能。钴铬钨与钴铬钼两大类。钴铬钨侧重于高温耐磨；钴铬钼侧重于高温耐蚀。
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