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4J36膨脹合金Invar36殷鋼性能

時間:2022/1/21閱讀:2397
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4J36膨脹合金Invar36殷鋼性能

Invar 36® UNS K93603  因瓦(INVAR)合金 Fe-Ni36(法國).Nr.1.3912、Ni36(德國)、X1NiCrMoCu、N 25-20-7(英國) Ni36Fe,Fe-Ni36,NiInvar,Unispan36,Ni1036
4J36, 殷鋼,因瓦,膨脹合金,ASTM B753

 

Invar36®是含鎳36%的鐵鎳合金。在204°C以下,它的熱膨脹系數大約為碳鋼的十分之一

 

應用
隨溫度變化,尺寸變化要求很小的環境,常常使用Invar36,例如電子部件,飛機控制,光學設備,激光設備等。

 

化學成分
碳  0.02%
硅  0.20%
錳  0.35%
鎳  36.00%
鐵  余量

 

物理性能
比重:8.05
密度:0.291lb/in3
平均比熱:0.1230 Btu/lb/°F
平均熱膨脹系數:
200°F  0.720 X 10-6 in/in/°F
300°F  1.17 X 10-6 in/in/°F
500°F  2.32 X 10-6 in/in/°F
700°F  4.22 X 10-6 in/in/°F

 

導熱率:72.85 btu-in/hr/ft2/°F
彈性模量(E):
退火態,棒料&帶材: 20.5 X 103 ksi
冷軋:  21.5 X 103 ksi
電阻(70°F):495.0 ohm-cir-mil/ft
電阻的溫度系數(70-212°F):6.11 X 10-4ohm/ohm/°F
居里溫度:535°F
熔距:2600°F

熱膨脹曲線對比圖 Invar36 VS 碳鋼

 

磁性
DC磁通量曲線

 

磁通量 VS 溫度特性
材料為退火態。H=5 oersteds

 

機械性能

 

熱處理

 

優化尺寸穩定性的熱處理
冷作加工的應力會導致尺寸穩定性輕微變化,這種變化與時間和溫度相關。
為了優化尺寸穩定性,可將材料加熱至815°C,保溫30分鐘/厚度in,水淬,然后重新加熱至315°C,保溫1個小時,最后空冷。

 

退火
加熱至790°C,保溫30分鐘/厚度in,然后空冷。溫度超過538°C時可以去除冷作應力。溫度越高,退火態硬度則越低,如下表所示。
樣件保溫5分鐘

 

因為不同語言之間差異等原因,Invar的命名眾多,但是比較常用的名稱分類如下:

1. 美、英:Invariable Alloy,另外還有Invar36,Invar35,Ni36Fe,Fe-Ni36,NiInvar,Unispan36,Ni1036等;

2. 日:不變鋼;

3. 德:Vacodil36 ,另外還有Ni1036等

4. 漢:低膨脹合金,另外還有因瓦合金,殷鋼,因鋼,不脹鋼,銦鋼,因瓦, 4J36, 無膨脹合金等。

通行的比較規范的寫法是 Invar和 因瓦

特性

1.熱膨脹系數小,常溫下平均膨脹系數1.6×10-6/℃,且在室溫-80℃~230℃時比較穩定。

2.強度、硬度不高,抗拉強度在590Mpa左右,屈服強度在410Mpa左右,布氏硬度在141HBS左右。

3.導熱系數低,為10W/m.K ,僅為45鋼導熱系數的1/4左右。

4.塑性、韌性、延伸率、斷面收縮率以及沖擊韌性都很高,延伸率 δ= 30~45%,收縮率δ=50~70%。沖擊韌性αK=130-310 J/cm2。

Invar 不能熱處理強化,其特性與奧氏體不銹鋼類似,但比奧氏體不銹鋼還要難加工。切削加工中主要表現為切削力大、切削溫度高。在加工過程中,還具有軟、粘特性和很大的塑性,不易斷屑,加劇刀具的磨損,降低工件的加工精度,因而必須采用高性能刀具。

發展應用

Invar的發現引起了各國科學家的重視,使得Invar無論是從種類還是從性能和應用上都得到了大的提高。其發展歷程:

1. 1927年日本增本量研制出Fe-Ni-Co 系 Superinvar ;

2. 1931年增本量又研制了Fe-Ni-Cr 系 不銹Invar;

3. 1937年德國A.Kussmann發現了Fe-Pt和Fe-Pd 冶金系 Invar;

4. 1964年,Invar開始按照工業標準批量生產,成為商用合金材料;

5. 20世紀70年代,美國Inco公司研制出Incoloy903合金,使低膨脹合金進入了高溫應用領域;

6. 80年代末期,在Invar系列合金的基礎上形成了現代低膨脹超合金系列。

作為低膨脹合金,都要求組織穩定性,FeNi36 型Invar在接近-273℃時也能保持穩定的奧氏體狀態,因而獲得廣的應用,其應用領域的擴大同樣經歷了比較長的過程:

1. 早期主要用于制造精密儀器儀表、標準鐘的擺桿、擺輪及鐘表的游絲;

2. 在1920年代用Invar代替鉑用作于玻璃封接的引絲,顯著降低了成本;

3. 到了1950-1960年代,主要用于電子管、控溫用的熱雙金屬片、長度標尺、大地測量基線尺等;

4. 到了1980-1990年代,廣泛用于微波技術、液化氣容器、彩電的蔭罩、架空電纜芯材、諧振腔、激光準直儀腔體、光刻機主基板等;

5. 進入21世紀之后,隨著航天技術的飛速發展,其應用拓展到航天遙感器、精密激光設備、光學測量系統和波導管結構件、各種顯微鏡、天文望遠鏡中大型透鏡的支撐系統以及需要安裝透鏡的各類科學儀器。

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