4J34
?材料牌號：4J34精密合金
俄羅斯牌號：31HК(Ni31Co20)/24HК(Ni25Co28)
美國牌號：Ceramvar(Ni27Co25)
德國牌號：Vacon20(Ni28Co20)
一、4J34精密合金概述：
4J34是結(jié)合我國的陶瓷特點(diǎn)研制的陶瓷封接合金。合金在-60℃～600℃溫度范圍內(nèi)具有與95%Al2O3陶瓷相近的線膨脹系數(shù)。主要用于和陶瓷進(jìn)行匹配封接，是電真空工業(yè)中重要的封接結(jié)構(gòu)材料。
1、4J34材料牌號：4J34。
2、4J34相近牌號：見表1-1。
表1-1
| 俄羅斯 | 美國 | 德國 |
| 31HК(Ni31Co20) / 24HК(Ni25Co28) | Ceramvar(Ni27Co25) | Vacon20(Ni28Co20) |
3、4J34材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
4、4J34化學(xué)成分： 見表1-2。
表1-2
| C≤ | Si≤ | Mn≤ | P≤ | S≤ | Cr≥ | Ni≥ | Mo≥ | Cu≤ |
| 0.05 | 0.30 | 0.50 | 0.020 | 0.020 | - | 28.5-29.5 | - | - |
| 其他 | Al≤ | Ti≤ | Fe≤ | Co≤ | V≤ | W≤ | Nb≤ | N≤ |
| - | - | 余量 | 19.5-20.5 | - | - | - | - |
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、鈷含量偏離表1-2規(guī)定范圍。
5、4J34熱處理制度：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)及低溫組織穩(wěn)定性的性能檢驗(yàn)試樣，在保護(hù)氣氛或真空中加熱到900℃?20℃,保溫1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐。
6、4J34品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：品種有絲、管、板、帶和棒材。
7、4J34熔煉與鑄造工藝：用非真空感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐或電弧爐熔煉。
8、4J34應(yīng)用概況與特殊要求：該合金經(jīng)航空工廠長期使用，性能穩(wěn)定。主要用于電真空元件與Al2O3陶瓷封接。制造大型電子管和磁控管的電極、引出盤和引出線。在使用中應(yīng)使選用的陶瓷與合金的膨脹系數(shù)相匹配。當(dāng)選用合金時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用溫度嚴(yán)格檢驗(yàn)低溫組織穩(wěn)定性。在加工過程中應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚员ＷC材料具有良好的深沖引伸性能。當(dāng)使用鍛材時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)其氣密性。
二、4J34物理及化學(xué)性能：
1、4J34熱性能：
(1)、4J34熔化溫度范圍：該合金溶化溫度約為1450℃
(2)、4J34熱導(dǎo)率：
(3)、4J34線膨脹系數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的合金平均線膨脹系數(shù)見表2-1。
該合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-2。4J34合金的膨脹曲線見圖2-1。
表2-1 表2-2
| /10-6℃-1 | | /10-6℃-1 |
| 20～400℃ | 20～500℃ | 20～600℃ | 20～300℃ | 20～400℃ | 20～500℃ | 20～600℃ |
| 6.3～7.1 | - | 7.8～8.5 | 6.8 | 6.4 | 6.8 | 8.2 |
2、4J34密度：ρ=8.29g/cm3
3、4J34電性能：
(1)、4J34電阻率： ρ=0.45μΩ?m
(2)、4J34電阻溫度系數(shù)：
4、4J34磁性能：
(1)、4J34居里點(diǎn)：Tc=470℃
(2)、4J34合金的磁性能：見表2-6。
表2-6
| H/(A/m) | B/T | H/(A/m) | B/T |
| 8 | 0.7?10-2 | 160 | 0.65 |
| 16 | 1.5?10-2 | 400 | 1.01 |
| 24 | 2.7?10-2 | 800 | 1.21 |
| 40 | 5.6?10-2 | 2000 | 1.46 |
| 80 | 0.25 | 4000 | 1.62 |
在4000A/m下，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=0.89T,矯頑力Hc=83.2A/m
5、4J34化學(xué)性能：該合金在大氣、淡水和海水中具有較好的耐腐蝕性。
三、4J34力學(xué)性能：
1、4J34技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能：
(1)、4J34硬度：深沖態(tài)帶材的硬度應(yīng)符合表3-1的規(guī)定。厚度不大于0.2mm的帶材不做硬度檢驗(yàn)。
表3-1
| 狀態(tài) | δ/mm | HV |
| 深沖態(tài) | >2.5 | ≤170 |
| ≤2.5 | ≤165 |
(1)、4J34抗拉強(qiáng)度：絲材和帶材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合表3-2的規(guī)定。
表3-2
| 狀態(tài)代號 | 狀態(tài) | σb/MPa |
| 絲材 | 帶材 |
| R | 軟態(tài) | <585 | <570 |
| Y | 硬態(tài) | >860 | >700 |
2、4J34室溫及各種溫度下的力學(xué)性能：
(1)、4J34硬度：合金帶材（退火態(tài)）硬度見表3-3。
(2)、4J34拉伸性能：合金（退火態(tài)）在室溫的拉伸性能見表3-3。
表3-3
| σb/MPa | σP0.2/MPa | δ/% | HV |
| 539 | 343 | 32 | 158 |
3、4J34持久和蠕變性能：
4、4J34疲勞性能 ：
5、4J34彈性性能： 彈性模量E=142GPa。
四、4J34組織結(jié)構(gòu)：
1、4J34相變溫度：4J34合金 γ→α相變溫度在-80℃以下。
2、4J34時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線：
3、4J34合金組織結(jié)構(gòu)：該合金的組織為單相奧氏體。按1.5規(guī)定的熱處理制度處理后，4J34再經(jīng)-78.5℃下冷凍，不應(yīng)出現(xiàn)馬氏體組織。當(dāng)合金成分不當(dāng)時(shí)，在常溫或低溫下將發(fā)生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉(zhuǎn)變。相變時(shí)伴隨著體積膨脹效應(yīng)。合金的膨脹系數(shù)相應(yīng)增高，致使封接件的內(nèi)應(yīng)力劇增，甚至造成部分損壞。影響合金低溫組織穩(wěn)定性的主要因素是合金的化學(xué)成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到，鎳是穩(wěn)定奧氏體(γ)相的主要元素，鎳含量偏高有利于γ相的穩(wěn)定。隨合金總變形率增加其組織愈趨向穩(wěn)定。合金的成分偏析也可能造成局部區(qū)域的γ→α相變。此外，晶粒粗大也會(huì)促進(jìn)γ→α相變[2,5,6]。
4、4J34晶粒度：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，深沖態(tài)帶材的晶粒度應(yīng)不小于7級，小于7級的晶粒不得超過面積的10%。對厚度小于0.13mm的帶材，估計(jì)平均晶粒度時(shí)，沿帶材厚度方向晶粒個(gè)數(shù)應(yīng)不少于8個(gè)。
五、4J34工藝性能與要求：
1、4J34成形性能：該合金具有良好的冷、熱加工性能，可制成各種復(fù)雜形狀的零件。但應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。在冷加工時(shí)，帶材的冷應(yīng)變率大于70%，退火后會(huì)引起塑性各向異性。應(yīng)變率在10%～15%內(nèi)，合金在退火時(shí)會(huì)導(dǎo)致晶粒急劇長大，也將產(chǎn)生合金的塑性各向異性。當(dāng)最終應(yīng)變率為60%～65%，晶粒度7～8.5級時(shí)，其塑性各向異性最小。
2、4J34焊接性能：該合金可采用釬焊、熔焊、電阻焊等方法與銅、鋼、鎳等金屬焊接。當(dāng)合金中鋯含量大于0.06%時(shí)，將影響板材的氬弧焊焊接質(zhì)量，甚至使焊縫開裂。
該合金的零件在與陶瓷封接前，應(yīng)進(jìn)行退火、清洗、鍍鎳，然后與金屬化后再鍍鎳的陶瓷件用銀焊封接。
3、4J34零件熱處理工藝：熱處理可分為：消除應(yīng)力退火、中間退火。
(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：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、冷沖壓過程引起的加工硬化現(xiàn)象，以利于繼續(xù)加工。工件需在干氫、分解氨或真空中加熱到750～900℃，保溫15min～1h，然后爐冷、空冷或水淬。
該合金不能用熱處理硬化。
4、4J34表面處理工藝：表面處理可用噴砂、拋光、酸洗。該合金具有良好的電鍍性能，表面能鍍金、銀、鎳、鉻等金屬。
5、4J34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(shí)采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具，低速切削加工。切削時(shí)可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。
六、4J34品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：
1、規(guī)格：無縫管、鋼板、圓鋼、鍛件、法蘭、圓環(huán)、焊管、鋼帶、絲材及配套焊材。
2、交貨狀態(tài)：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(tài)、表面磨光或車光；帶材經(jīng)冷軋、固溶軟態(tài)、去氧化皮交貨；絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細(xì)磨光狀態(tài)交貨。
