低膨胀合金4J50圆棒（热轧棒）百科解析

低膨胀合金4J50圆棒（热轧棒）百科解析

一、 材料概述

低膨胀合金4J50（也称FeNi50或Nilo 50）是一种精密合金，以其在特定温度范围内具有极低的热膨胀系数（CTE）而著称。它属于定膨胀合金类别，设计目标是在其居里点以下与特定的软玻璃或陶瓷实现良好的匹配封接。其典型形态包括热轧圆棒，是制造精密元件的重要基础材料。

二、 核心性能特点

核心特性：极低的热膨胀性：

在室温至约430°C（其居里点温度）的温度区间内，4J50表现出非常低的热膨胀系数。

典型值：在20-400°C范围内，平均热膨胀系数约为7.5×10⁻⁶/°C至9.0×10⁻⁶/°C。这种特性是其应用价值的核心基础。

物理与机械性能：

居里点： 约430°C。在此温度以上，合金失去铁磁性，热膨胀系数会显著升高。

密度： 约8.2 g/cm³。

熔点： 约1430°C。

电阻率： 约0.45 μΩ·m。

力学性能：

热轧棒典型态： 抗拉强度 (Rm) 通常在 550 - 700 MPa 范围，屈服强度 (Rp0.2) 在 300 - 450 MPa 范围，延伸率 (A) 在 25% - 35% 范围。

可加工性： 热轧态的4J50具有一定的强度和良好的塑性，可进行车削、铣削、钻孔、磨削等冷加工。但因其高镍含量，加工硬化倾向较明显，可能需要中间退火处理。

磁性： 在居里点（约430°C）以下为铁磁性，以上转变为顺磁性。

热学性能：

热导率： 约15 W/(m·K) (室温)，相对较低。

比热容： 约500 J/(kg·K) (室温)。

化学性能：

成分： 主要成分为铁（Fe）和镍（Ni），镍含量严格控制在约49.5% - 50.5%，并含有微量的碳、锰、硅等元素（总量通常<1%）。精确的镍含量对保证低膨胀特性至关重要。

耐蚀性： 在干燥大气中相对稳定，但在潮湿环境或腐蚀性介质中会生锈。通常需要电镀（如镍）或涂层进行保护。

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三、 主要应用领域

4J50合金的核心价值在于其低膨胀特性，主要应用于需要严格控制热膨胀、实现可靠封接或精密尺寸稳定的场景：

电子真空器件：

与软玻璃（如DM-305、DB-404等）进行匹配封接，制造电子管、微波管、显像管、X射线管等的芯柱、引线、管壳等关键气密封接件。

半导体与光电子封装：

用于激光器、LED、光通信器件等封装中的热沉、基座或封接环，减少热应力。

精密仪器仪表：

制造标准量具（如标准尺、块规）、精密测量设备的框架、谐振腔、双金属片中的被动层等，保证尺寸稳定性和测量精度。

航空航天：

用于惯性导航系统中的陀螺仪、加速度计等精密部件的结构件。

其他： 特殊要求的传感器外壳、热双金属组件等。

四、 主要供应商信息（国内外代表企业）

采购4J50热轧圆棒时，供应商的选择至关重要，需关注其质量稳定性、一致性、供货能力和资质认证（如ISO 9001， IATF 16949 等）。

国内主要生产商：

大型国有钢铁/特钢集团： 如宝武特冶（原宝钢特钢）、东北特钢集团（抚顺特钢、大连特钢）是重要的高端精密合金供应商，通常具备从熔炼到成品的完整生产线，产品质量稳定，规格较全，是主流选择。

专业精密合金厂： 如上海商虎有色金属有限公司、成都光明光电（原成都光明器材厂，主要强项在带材）等专注于精密合金的研发生产，在特定规格和定制化方面可能有优势。

其他特钢企业： 部分具有特种冶炼能力的中型特钢厂也可能生产。

国际知名供应商：

VDM Metals (德国)： 全球领先的高性能金属材料生产商之一，提供各种镍基合金和精密合金，包括4J50，品质优异。

Sandvik Materials Technology (瑞典山特维克)： 提供广泛的先进合金材料，其精密合金产品线包含类似定膨胀合金。

Hitachi Metals, Ltd. (日立金属，日本)： 在精密合金领域有深厚积累，产品品质高。

Carpenter Technology Corporation (美国卡朋特)： 知名的高性能合金生产商。

JLC Electromet (印度)： 印度主要的精密合金生产商之一。

五、 采购关键考量因素

对于采购员，在采购4J50热轧圆棒时需重点关注：

技术参数确认：

热膨胀系数 (CTE)： 要求供应商提供实测值及测试温度范围（尤其关注20-400°C范围），确保符合应用要求。不同炉批号间的一致性非常关键。

化学成分： 特别是镍含量必须严格控制在规定范围（如49.5-50.5%），要求供应商提供材质证明（MTC）。

力学性能： 根据后续加工（如冷拉、锻造）或最终使用状态要求，明确热轧态的强度、延伸率等指标。

规格与公差： 明确所需圆棒的直径、长度、直线度、表面粗糙度（Ra值）及允许公差。热轧棒通常表面有氧化皮，需明确是否需剥皮或车光交货。

供应商评估：

质量体系认证： 必备ISO 9001， 汽车或电子行业可能要求IATF 16949等。

质保文件： 确保能提供每批货的材质证明（MTC），包含完整的化学成分、物理性能（CTE是核心）、力学性能数据及测试标准。

生产与检测能力： 了解供应商的熔炼（VIM+VAR或非真空感应+电渣重熔）、热加工（轧制）、热处理工艺水平及CTE等关键性能的检测设备和能力。

供货稳定性与周期： 评估其产能、库存能力及常规交货周期，能否满足项目需求。

行业口碑与历史合作： 参考同行评价及过往合作经验。

成本与物流：

在满足技术和质量要求的前提下进行比价。注意国际供应商的价格通常显著高于国内，且涉及进口关税、汇率波动、更长交期和物流成本。

明确包装方式（防锈、防磕碰）和运输要求。

表面与内部质量：

要求表面无深度裂纹、折叠、结疤等严重缺陷。内部要求无缩孔、白点、严重偏析等。必要时可规定超声波探伤级别。

总结：

低膨胀合金4J50热轧圆棒是制造高端电子、精密仪器等封接与尺寸稳定部件的关键基础材料。其核心价值在于室温至约430°C范围内的极低热膨胀系数。采购员在选型时需深刻理解其性能要求（特别是CTE和成分的精确控制），严格评估供应商的技术实力、质量保障体系和供货能力，并仔细核验材质证明文件。平衡技术参数、质量可靠性与成本效益，选择能够长期稳定提供满足应用需求的合格产品的供应商，是采购成功的核心。国内大型特钢集团和专业合金厂是主流供应来源，国际供应商则在特定高要求场景下可能被选用。