4J38膨脹合金

一、4J38概述

    易切削低膨脹合金4J38時(shí)在4J36合金的基礎(chǔ)上加入適量的硒（Se)元素而得到的，與4J36合金相比，它具有良好的切削加工性能和相近的膨脹系數(shù)。該合金主要用于制造在氣溫變化范圍內(nèi)尺寸近似恒定、且表面粗糙度要求高的零件。

1.1 4J38材料牌號(hào) 4J38。

1.2 4J38相近牌號(hào) 4J38合金相近于美國的36NiFM、 Lnvav Free Machining、Simonds38-7FM、Carpenter Free Cut Invar36[1]。

1.3 4J38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》。

1.4 4J38化學(xué)成分 見表1-1。

                                              表1-1%

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1-1規(guī)定范圍。

1.5 4J38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。

1.6 4J38品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 品種有棒、管、板、絲和帶材。

1.7 4J38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。

1.8 4J38應(yīng)用概況與特殊要求 該合金是在20世紀(jì)80年代初在我國研制成功。經(jīng)多年使用，性能穩(wěn)定。主要用于加工制做微波腔體、內(nèi)波導(dǎo)等零件。尺寸精度、表面粗糙度均獲得滿意效果。使用中應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝和加工工藝，以保證材料性能的穩(wěn)定性。

二、4J38物理及化學(xué)性能 

2.1 4J38熱性能                                        

2.1.1 4J38溶化溫度范圍 合金熔點(diǎn)約為1430℃。

2.1.2 4J38熱導(dǎo)率 λ=11W/(m?℃)。

2.1.3 4J38比熱容 c(20～100℃)=515J/(kg?℃)。

2.1.4 4J38線膨脹系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，α1(20～100℃)≤1.5×10-6℃-1。

不同熱處理工藝，對(duì)合金平均線膨脹系數(shù)的影響，見表2-1。

                                         表2-1

2.2 4J38密度 ρ=8.10g/cm3。

2.3 4J38電性能 電阻率 ρ=0.89μΩ·m。

2.4 4J38磁性能

2.5 4J38化學(xué)性能 合金在大氣、淡水和海水中有一定的耐腐蝕性能。

三、4J38力學(xué)性能

3.1 4J38技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

3.2 4J38室溫及各種溫度下的力學(xué)性能

3.2.1 4J38硬度 合金不同狀態(tài)的硬度見表3-1。

3.2.2 4J38拉伸性能 合金不同狀態(tài)的拉伸性能見表3-1。

                                             表3-1

3.3 4J38持久和蠕變性能

3.4 4J38疲勞性能 

3.5 4J38彈性性能 

3.5.1 4J38彈性模量 見表3-1。

四、4J38組織結(jié)構(gòu)

五、4J38工藝性能與要求

5.1 4J38成形性能 4J38合金因含有硒，熱加工性能比較差。在錳、硒元素有適當(dāng)比例的條件下，熱加工性能可獲得改善。該合金鍛造溫度一般在980～1120℃。冷加工性能較好，冷軋應(yīng)變量可達(dá)50%以上，冷拉應(yīng)變量可達(dá)70%左右。

熱加工時(shí)，應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。

5.2 4J38焊接性能 

5.3 4J38零件熱處理工藝 該合金的熱處理可分為：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、冷沖壓過程中引起的加工硬化現(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。

5.4 4J38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。

5.5 4J38切削加工與磨削性能 該合金切削加工性能良好。加工時(shí)采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具。切削時(shí)可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。