 4J47
材料牌號：4J47鐵鎳鉻玻封合金
俄羅斯牌號：47HX
一、4J4精密合金概述：
4J47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、4J47材料牌號：4J47。
2、4J47相近牌號：見表1-1。
表1-1[1,4]
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俄羅斯 |
美國 |
日本 |
法國 |
德國 |
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47HX |
- |
- |
461 |
- |
3、4J47材料的技術標準
4、4J47化學成分：見表1-2。
表1-2 %
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C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
Mo≥ |
Cu≤ |
|
0.05 |
0.30 |
0.40 |
0.020 |
0.020 |
0.80-1.40 |
46.8-47.8 |
- |
- |
|
其他 |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
V≤ |
W≤ |
Nb≤ |
N≤ |
|
0.20 |
- |
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。對于制造焊管的4J47合金鋁的質量分數應不大于0.10%。
5、4J47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。
6、4J47品種規格與供應狀態：品種有絲、管、板、帶和棒。
7、4J47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。
8、4J47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、4J47物理及化學性能：
1、4J47熱性能：
(1)、4J47溶化溫度范圍：該合金的溶化溫度約為1430℃[5]。
(2)、4J47熱導率：見表2-1。
表2-1[1]
|
λ/(W/(m·℃)) |
ρ/(g/cm3) |
ρ/(μΩ·m) |
|
20.1 |
8.19 |
0.55 |
(3)、4J47比熱容：該合金的比熱容約為504J/(kg•℃)。
(4)、4J47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。4J47合金的膨脹曲線見圖2-1。
表2-2 表2-3[1]
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/10-6℃-1 |
|
/10-6℃-1 |
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20-300℃ |
20-400℃ |
20-100℃ |
20-200℃ |
20-300℃ |
20-400℃ |
20-500℃ |
20-550℃ |
20-600℃ |
|
- |
8.1～8.7 |
8.1 |
8.6 |
8.3 |
8.3 |
9.1 |
9.7 |
10.0 |
2、4J47密度：見表2-1。
3、4J47電性能：
(1)、4J47電阻率：見表2-1。
(2)、4J47電阻溫度系數： 見表2-4。
表2-4[1,2]
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αR/10-3℃-1 |
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20～50℃ |
20～100℃ |
20～200℃ |
20～300℃ |
20～400℃ |
20～500℃ |
|
2.8 |
2.9 |
2.9 |
2.8 |
2.6 |
2.3 |
4、4J47磁性能：
(1)、4J47居里點：Tc=400℃[1,6]。
(2)、4J47合金的磁性能：見表2-5[1,2]。
在4000A/m下，剩余磁感應強度Br=0.97T，矯頑力Hc=29.6A/m[1,2]。
5、4J47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]
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H/(A/m) |
B/T |
H/(A/m) |
B/T |
8
16
24
40
80 |
2.0×10-2
8.4×10-2
0.28
0.70
0.96 |
160
400
800
2000
4000 |
1.12
1.26
1.35
1.46
1.50 |
三、4J47力學性能：
1、4J47技術標準規定的性能：
(1)、4J47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。
(2)、4J47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
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狀態代號 |
狀態 |
σb/MPa |
|
R |
軟態 |
<590 |
|
I |
硬態 |
>820 |
2、4J47室溫及各種溫度下的力學性能：
(1)、4J47硬度 ：合金帶材（退火狀態）的硬度見表3-2[1,2]。
(2)、4J47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]
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σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ/% |
HV |
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549 |
186 |
33 |
- |
3、4J47持久和蠕變性能
4、4J47疲勞性能
5、4J47彈性性能：4J47彈性模量：E=142GPa。
四、4J47組織結構：
1、4J47相變溫度：
2、4J47時間-溫度-組織轉變曲線：
3、4J47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、4J47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。
五、4J47工藝性能與要求：
1、4J47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。4J47、合金的熱加工溫度在1160℃左右。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]。
2、4J47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。
3、4J47零件熱處理工藝：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。
4、4J47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、4J47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。
六、4J47品種規格與供應狀態：
1、品種分類：特種合金可生產各種規格的無縫管、鋼板、圓鋼、鍛件、法蘭、圓環、焊管、鋼帶、絲材及配套焊材。
2、交貨狀態：無縫管：固溶+酸白，長度可定尺；板材：固溶、酸洗、切邊；焊管：固溶酸白+RT%探傷，鍛件：退火+車光；棒材以鍛軋狀態、表面磨光或車光；帶材經冷軋、固溶軟態、去氧化皮交貨；絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細磨光狀態交貨。 |
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