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4J49
一、4J49概述
4J49在20～400℃溫度范圍內，具有與軟玻璃相近的膨脹系數，用于與相應的軟玻璃匹配封接。該類合金中含有鉻，經氧化處理后，合金表面生成非常致密的氧化膜，與基體結合牢固，且與軟玻璃浸潤性好。因此，能獲得高強度的封接面。是電真空工業中的重要封接結構材料。
1.1 4J49材料牌號 4J49。
1.2 4J49相近牌號 見表1-1。
表1-1[1,4]
| 俄羅斯 |
美國 |
日本 |
法國 |
德國 |
| 47HXP |
Carpenter456 |
- |
FeNi46Cr5 |
Vacovit 465
Vacovit 485 |
1.3 4J49材料的技術標準 YB/T 5235-1993《鐵鎳鉻、鐵鎳封接合金技術條件》。
1.4 4J49化學成分 見表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 |
在平均線膨脹系數達到標準規定條件下，允許鎳、鉻含量偏離表1-2規定的范圍。
1.5 4J49熱處理制度 標準規定的膨脹系數性能檢驗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品種規格與供應狀態 品種有絲、管、板、帶和棒。
1.7 4J49熔煉與鑄造工藝 用非真空感應爐、真空感應爐或電弧爐熔煉。
1.8 4J49應用概況與特殊要求 該組合金經航空工廠長期使用，性能穩定。主要用于制作各種電真空元器件，如電子束管的陽極帽等。在應用中應使選用的玻璃與合金的膨脹系數相匹配。為提高金屬與玻璃的封接強度，允許合金中含有一定的鋁、鈰。在熱處理時，應避免其晶粒過大，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熱導率 見表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 標準規定的平均線膨脹系數見表2-2。
該合金的平均線膨脹系數見表2-3。4J49合金的膨脹曲線見圖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 見表2-1。
2.3.2 4J49電阻溫度系數 見表2-4。
2.4 4J49磁性能
2.4.1 4J49居里點 Tc=340℃[1,6]。
2.4.2 4J49合金的磁性能 見表2-5[1,2]。
在4000A/m下，剩余磁感應強度Br=0.69T，矯頑力Hc=27.2A/m[1,2]。
2.5 4J49化學性能 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
16
24
40
80 |
3.0×10-2
0.19
0.34
0.58
0.74 |
160
400
800
2000
4000 |
0.88
1.00
1.08
1.16
1.20 |
三、4J49力學性能
3.1 4J49技術標準規定的性能
3.1.1 4J49硬度 深沖態帶材的維氏硬度應小于等于190。厚度不大于0.2mm時不作硬度試驗。
3.1.2 4J49抗拉強度 合金帶材的抗拉強度應符合表3-1的規定。
表3-1
| 狀態代號 |
狀態 |
σb/MPa |
| R |
軟態 |
<590 |
| I |
硬態 |
>820 |
3.2 4J49室溫及各種溫度下的力學性能
3.2.1 4J49硬度 合金帶材（退火狀態）的硬度見表3-2[1,2]。
3.2.2 4J49拉伸性能 合金（退火狀態）在室溫的拉伸性能見表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組織結構
4.1 4J49相變溫度
4.2 4J49時間-溫度-組織轉變曲線
4.3 4J49合金組織結構 該合金處于Fe-Ni-Cr三元相圖的穩定奧氏體區域。合金為單相奧氏體組織。
4.4 4J49晶粒度 標準規定，合金深沖態帶材的晶粒度應不小于7級，小于7級的晶粒度不得超過面積的10%。厚度小于0.13mm的帶材估計平均晶粒度時，沿帶材厚度方向晶粒個數應不少于8個。
冷應變率為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進行晶粒度評級，結果見表4-1。
表4-1[1,2]
| 退火溫度/℃ |
650 |
675 |
700 |
750 |
800 |
900 |
1000 |
1050 |
1100 |
1200 |
| 晶粒度級別 |
- |
開始再結晶 |
>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℃。該合金應避免在含硫氣氛中加熱。當帶材冷應變率大于70%時，退火后會引起塑性各向異性[6]。
5.2 4J49焊接性能 該合金可采用電弧焊、氧乙炔焊。在預氧化處理后，特別在與玻璃封接后，很難進行電阻焊。該合金與玻璃封接前應進行預氧化處理。
5.3 4J49零件熱處理工藝 熱處理可分為：消除應力退火、中間退火、預氧化處理。
(1)消除應力退火 為消除零件在機械加工后的殘存應力，要進行消除應力退火：零件在保護氣氛中加熱到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、冷沖壓過程中引起的加工硬化現象，以利于繼續加工。工件需在保護氣氛中加熱到800～900℃，保溫20min，爐冷或空冷。
(3)預氧化處理 為使合金表面生成一層厚度均勻、致密的氧化膜，該氧化膜與基體結合牢固，且能很好地與熔融的玻璃浸潤。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。加工時采用高速鋼或硬質合金刀具，低速切削加工。切削時可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。
全國熱線：18017243533 021-57888107
