4J38易切削低膨胀合金 板材棒材性能

· 4J38一、4J38概述易切削低膨胀合金4J38时在4J36合金的基础上加入适量的硒（Se)元素而得到的，与4J36合金相比，它具有良好的切削加工性能和相近的膨胀系数。该合金主要用于制造在气温变化范围内尺寸近似恒定、且表面粗糙度要求高的零件。1.1 4J38材料牌号 4J38。1.2 4J38相近牌号 4J38合金相近于美国的36NiFM、 Lnvav Free Machining、Simonds38-7FM、Carpenter Free Cut Invar36[1]。1.3 4J38材料的技术标准 YB/T 5241-1993《低膨胀合金4J32、4J36、4J38和4J40技术条件》。1.4 4J38化学成分 见表1-1。表1-1%CSiPSMnSeNiFe≤0.050.200.0200.020<0.80.10～0.2535.0～37.0余量在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍含量偏离表1-1规定范围。1.5 4J38热处理制度 标准规定的膨胀系数性能检验试样按下述方法加工和热处理：将半成品试样加热至840℃±10℃，保温1h,水淬，再将试样加工为成品试样，在315℃±10℃保温1h，随炉冷或空冷。1.6 4J38品种规格与供应状态 品种有棒、管、板、丝和带材。1.7 4J38熔炼与铸造工艺 用非真空感应炉、真空感应炉和电弧炉熔炼。1.8 4J38应用概况与特殊要求 该合金是在20世纪80年代初在我国研制成功。经多年使用，性能稳定。主要用于加工制做微波腔体、内波导等零件。尺寸精度、表面粗糙度均获得满意效果。使用中应严格控制热处理工艺和加工工艺，以保证材料性能的稳定性。二、4J38物理及化学性能2.1 4J38热性能2.1.1 4J38溶化温度范围 合金熔点约为1430℃。2.1.2 4J38热导率 λ=11W/(m·℃)。2.1.3 4J38比热容 c(20～100℃)=515J/(kg·℃)。2.1.4 4J38线膨胀系数 标准规定，α1(20～100℃)≤1.5×10-6℃-1[2]。不同热处理工艺，对合金平均线膨胀系数的影响，见表2-1。表2-1[2]试样热处理制度/10-6℃-120～50℃20～100℃在氧气保护下加热至800℃，保温1h，以不大于300℃/h的速度冷至200℃以下出炉1.41.6在氧气保护下加热至850℃，保温1h，以不大于300℃/h速度冷至200℃以下出炉1.31.6～1.7在氧气保护下，加热至900℃，保温1h，以不大于300℃/h的速度冷至200℃以下出炉1.31.62.2 4J38密度 ρ=8.10g/cm3。2.3 4J38电性能 电阻率 ρ=0.89μΩ·m。2.4 4J38磁性能2.5 4J38化学性能 合金在大气、淡水和海水中有一定的耐腐蚀性能。三、4J38力学性能3.1 4J38技术标准规定的性能3.2 4J38室温及各种温度下的力学性能3.2.1 4J38硬度 合金不同状态的硬度见表3-1。3.2.2 4J38拉伸性能 合金不同状态的拉伸性能见表3-1。表3-1[2,3]合金状态σb/MPaδ5/%HVE/GPa锻（轧）状态769-153-退火状态47038.5128169冷拉态（应变率81.5%）842～85210.5--3.3 4J38持久和蠕变性能3.4 4J38疲劳性能3.5 4J38弹性性能3.5.1 4J38弹性模量 见表3-1。四、4J38组织结构五、4J38工艺性能与要求5.1 4J38成形性能 4J38合金因含有硒，热加工性能比较差。在锰、硒元素有适当比例的条件下，热加工性能可获得改善。该合金锻造温度一般在980～1120℃。冷加工性能较好，冷轧应变量可达50%以上，冷拉应变量可达70%左右。热加工时，应避免在含硫的气氛中加热。5.2 4J38焊接性能5.3 4J38零件热处理工艺 该合金的热处理可分为：消除应力退火、中间退火及稳定化处理。(1)消除应力退火 为消除零件在机械加工后的残存应力，要进行消除应力退火：530～550℃，保温1～2h,炉冷。(2)中间退火 为消除合金在冷轧，冷拔、冷冲压过程中引起的加工硬化现象，以利于继续加工。工件加热到830～880℃，保温30min，炉冷或空冷。(3)稳定化处理 为获得具有较低的膨胀系数又能使其性能稳定的处理。一般采用三段处理。a)均匀化：在加热中，合金中的杂质充分固溶和合金化元素趋于均匀。工件在保护气氛中，加热到830℃，保温20min～1h，淬火。b)回火：在回火过程中能够部分消除由淬火产生的应力。工件加热到315℃，保温1～4h，炉冷。c)稳定化时效：使合金的尺寸稳定。工件加热到95℃，保温48h。对于冷加工或机械加工后的高精度零件，不宜采用高温处理时，可采用下述消除应力稳定化处理：工件加热到315～370℃，1～4h。该合金不能用热处理硬化。5.4 4J38表面处理工艺 表面处理可采用喷砂、抛光或酸洗。合金可用25%盐酸溶液在70℃下酸洗，清除氧化皮。5.5 4J38切削加工与磨削性能 该合金切削加工性能良好。加工时采用高速钢或硬质合金刀具。切削时可使用冷却剂。该合金磨削性能良好。