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殷鋼-4j36 鐵鎳合金表作之一

4J36是一種具有超低膨脹系數(shù)的特殊的低膨脹鐵鎳合金。其中對(duì)碳、錳成分的控制非常重要。冷變形能降低熱膨脹系數(shù)，在特定溫度范圍內(nèi)的熱處理能使熱膨脹系數(shù)穩(wěn)定化。在室溫干燥空氣中4J36具有抗腐蝕性。在其他惡劣環(huán)境中，如潮濕空氣中，有可能會(huì)發(fā)生腐蝕（生銹）。
殷鋼是金屬材料。殷鋼屬于鐵鎳合金的一種，其成分為鎳36%、鐵63.8%、碳0.2%。這種材料的基本性質(zhì)有膨脹系數(shù)小、強(qiáng)度硬度不高、導(dǎo)熱系數(shù)低以及塑性韌性高等，隨溫度的變形極小，適合于制作對(duì)溫度變形有嚴(yán)格要求的零件。  瑞士科學(xué)家紀(jì)堯姆發(fā)現(xiàn)了一種奇妙的合金，這種合金在磁性溫度即居里點(diǎn)附近熱膨脹系數(shù)顯著減少，出現(xiàn)所謂反常熱膨脹現(xiàn)象（負(fù)反常），從而可以在室溫附近很寬的溫度范圍內(nèi)，獲得很小的甚至接近零的膨脹系數(shù)，這種合金的組成是64%的Fe和36%的Ni，呈面心立方結(jié)構(gòu)，其牌號(hào)為4J36，它的中文名字叫殷鋼，英文名字叫殷瓦合金，意思是體積不變

因瓦合金（invar，也稱為殷鋼，改名字原為一商標(biāo)名），是一種鎳鐵合金，其成分為鎳36%，鐵63.8%，碳0.2%，它的熱膨脹系數(shù)極低，能在很寬的溫度范圍內(nèi)保持固定長(zhǎng)度。
因瓦合金，也叫做“不變鋼”，中文俗稱殷鋼，是一種鎳鋼合金，是含鎳36%的特殊鋼，由于其膨脹系數(shù)極小，適合做測(cè)量元件。  因瓦是法語“Invar”的音譯。

一、4J36概述

4J36合金又稱因瓦(INVAR)合金，合金的居里點(diǎn)約為230℃，低于這一溫度時(shí)合金是鐵磁性的，具有很低的膨脹系數(shù)，高于這一溫度時(shí)合金為無磁性的，膨脹系數(shù)增大。該合金主要用于制造在氣溫變化范圍內(nèi)尺寸近似恒定的元件，廣泛用于無線電工業(yè)、精密儀器、儀表及其他工業(yè)。

4J36材料牌號(hào)。

4J36相近牌號(hào)?見表1-1。

表1-1[1,2]

4J36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》。

4J36化學(xué)成分?見表1-2。

表1-2%

在平均線膨脹系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，允許鎳含量偏離表1-2規(guī)定范圍。

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。

品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)?品種有棒、管、板、絲和帶。

熔煉與鑄造工藝?用非真空感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐和電弧爐熔煉。

應(yīng)用概況與特殊要求?該合金是典型低膨脹合金。經(jīng)航空工廠長(zhǎng)期使用，性能穩(wěn)定；使用中應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝及加工工藝，以保證材料的穩(wěn)定性。

二、4J36物理及化學(xué)性能?

4J36熱性能????????????????????????????????????????

4J36溶化溫度范圍?1430～1450℃[1,2]。

4J36熱導(dǎo)率?λ=11W/(m?℃)[1,2]。

4J36比熱容?c(20～100℃)=515J/(kg?℃)。

4J36線膨脹系數(shù)?標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α1(20～100℃)≤1.5×10-6℃-1。

合金試樣在保護(hù)氣氛或真空中加熱到880℃±20℃，保溫1h，以不大于300℃/h冷卻，其平均線膨脹系數(shù)見表2-1。合金的膨脹曲線見圖?2-1。

表2-1[1]

4J36密度?ρ=8.10g/cm3[1]。

4J36電性能

4J36電阻率?ρ=0.78μΩ·m[1,2]。

4J36電阻溫度系數(shù)?見表2-2。?

表2-2[1,2]

4J36磁性能

4J36居里點(diǎn)?Tc=230℃[1,2]。

4J36合金（帶材）的磁性能?見表2-3。

表2-3[1,2]

在4000A/m下，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=0.6T，矯頑力Hc=48A/m[1,2]。

4J36合金磁導(dǎo)率與溫度的關(guān)系（磁場(chǎng)強(qiáng)度400A/m)?見表2-4。

表2-4[1,2]

4J36化學(xué)性能?合金在大氣、淡水、和海水中有一定的耐腐蝕性。?

三、4J36力學(xué)性能

4J36技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

4J36室溫及各種溫度下的力學(xué)性能?

4J36硬度?合金在退火狀態(tài)的硬度HV=140[1,2]。

4J36拉伸性能?合金（退火狀態(tài)）在常溫下的拉伸性能見表3-1。在不同冷應(yīng)變下的拉伸性能見表3-2。?

表3-1[1]

表3-2

4J36持久和蠕變性能

4J36疲勞性能?

4J36彈性性能?

4J36彈性模量?合金（退火狀態(tài)）的彈性模量E=144GPa。

四、4J36組織結(jié)構(gòu)

4J36相變溫度

4J36時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線?

4J36合金組織結(jié)構(gòu)?合金為單相奧氏體組織。

4J36晶粒度?冷應(yīng)變率ε=60%～70%、厚度d=1mm的帶材，在表4-1所示溫度下退火1h，空冷后，按YB?027-1992標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行晶粒度評(píng)級(jí)，結(jié)果見表4-1。

表4-1[1,2]

五、工藝性能與要求

4j36成形性能?合金很容易冷、熱加工。熱加工時(shí)應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。

4j36焊接性能?合金可采用氧乙炔焊、電弧焊、點(diǎn)焊和氫原子焊等方法焊接。由于膨脹系數(shù)與合金的化學(xué)成分有關(guān)，應(yīng)盡量避免因焊接造成合金成分的改變，因此好使用氬弧焊，焊接的填充金屬好含有0.5%～1.5%的鈦，以減少焊接的氣孔和裂縫。

4J36零件熱處理工藝?該合金熱處理可分為：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(jī)械加工后的殘存應(yīng)力，要進(jìn)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)定的處理。一般采用三段處理。

a)均勻化：在加熱中，合金中的雜質(zhì)充分固溶和合金化元素趨于均勻。工件在保護(hù)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(shí)效：使合金的尺寸穩(wěn)定。工件加熱到95℃，保溫48h。對(duì)于冷加工或機(jī)械加工后的高精度零件，不宜采用高溫處理時(shí)，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。

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。

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。