4J40膨脹合金

一、4J40概述

    4J40屬于Fe-Ni-Co三元合金，居里點在300℃以上。該合金在-20～300℃溫度范圍內具有較低的膨脹系數，直至-60℃溫度下，不發生奧氏體(γ)→馬氏體(M)的轉變。該合金主要用于制造要求在-50～300℃溫度范圍內尺寸高度精密的儀表零件和電子器件。

1.1 4J40材料牌號 4J40。

1.2 4J40相近牌號 

1.3 4J40材料的技術標準 YB/T 5241-1993《低膨脹合金4J32、4J36、4J38和4J40技術條件》。

1.4 4J40化學成分 見表1-1。

                                        表1-1%

在平均線膨脹系數達到標準規定條件下，允許鎳、鈷含量偏離表1-1規定范圍。

1.5 4J40熱處理制度 標準規定的膨脹系數及低溫組織穩定性的性能檢驗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 4J40品種規格與供應狀態 管、絲和帶材。

1.7 4J40熔煉與鑄造工藝 用非真空感應、真空感應爐和電弧爐熔煉。

1.8 4J40應用概況與特殊要求 該合金是20世紀70年代我國研制的新產品。經多年使用性能穩定。主要用于電真空工業中制造各種束調管、微波管的諧振腔和外形尺寸隨溫度變化較小的零部件。在使用中應嚴格控制熱處理工藝及加工工藝，根據使用溫度應嚴格檢驗其組織穩定性能。

二、4J40物理及化學性能 

2.1 4J40熱性能                                        

2.1.1 4J40線膨脹系數 標準規定α1(20～300℃)≤2.0×10-6℃-1。

合金的平均線膨脹系數見表2-1。合金的膨脹曲線見圖2-1。

                                          表2-1

2.2 4J40密度

2.3 4J40電性能 

2.4 4J40磁性能 合金屬于鐵磁性。

2.5 4J40化學性能 合金在大氣、淡水和海水中有較好的耐腐蝕性。 

三、4J40力學性能

四、4J40組織結構

4.1 4J36相變溫度 γ→α相變溫度在－60℃以下。          

4.2 4J36時間-溫度-組織轉變曲線 

4.3 4J36合金組織結構 合金按1.5規定的熱處理制度處理后，為奧氏體組織，而且再經-60℃冷凍2h,不應出現馬氏體組織。但當合金成分不當時，在常溫或低溫下將發生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉變，相變時伴隨著體積膨脹效應。

五、4J40工藝性能與要求

5.1 4J40成形性能 該合金很容易冷、熱加工。熱加工時應避免在含硫的氣氛中加熱。

5.2 4J40焊接性能 合金可采用釬焊、熔焊、電阻焊等方法焊接。由于膨脹系數與化學成分有關，應盡量避免因焊接造成合金成分的改變，因此，最好采用氬弧焊。  

5.3 4J40零件熱處理工藝 熱處理可分為：消除應力退火、中間退火及穩定化處理。

(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：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象，以利于繼續加工。工件加熱到830～880℃，保溫30min，爐冷或空冷。

(3)穩定化處理 為獲得具有較低的膨脹系數又能使其性能穩定。一般采用三段處理。

a)均勻化：在加熱中，合金中的雜質充分固溶和合金元素趨于均勻。工件在保護氣氛中，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生的應力。工件加熱到315℃，保溫1～4h，爐冷。

c)穩定化時效：使合金的尺寸穩定。工件加熱到95℃，保溫48h。

對于冷加工或機械加工后的高精度零件，不宜采用高溫處理時，可采用下述消除應力穩定化處理：工件加熱到315～370℃，1～4h。

該合金不能用熱處理硬化。

5.4 4J40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 4J40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。