4J49膨脹合金

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]

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%

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]

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]

 2.2 4J49密度 見表2-1。

表2-4[1,2]

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]

 4J49膨脹合金

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

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]

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]

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。