铁镍合金 K94610 棒材与锻棒百科解析

铁镍合金 K94610 棒材与锻棒百科解析 (采购视角)

概述

铁镍合金 K94610 是中国国家标准 (GB/T) 中对一类低膨胀铁镍合金的牌号命名。其最为人熟知的国际对应牌号是 Invar 36 (美国 ASTM/UNS K93600) 或 Nilo 36 (欧洲)，有时也直接称为 4J36 (中国旧牌号/功能材料牌号)。这类合金的核心特性是在一定温度范围内（通常指室温至约 230°C）具有极低的热膨胀系数。采购员在接触此牌号时，需特别注意其与国际通用牌号（Invar 36）的对应关系，确保技术要求和询价的一致性。

核心性能特点 (采购关注重点)

极低的热膨胀系数 (CTE):

核心价值： 这是 K94610/Invar 36 最核心、最具价值的性能。其平均热膨胀系数在室温至 100°C 范围内通常低至 1.6 × 10⁻⁶ /°C 左右，远低于普通钢材和大多数合金。

采购意义： 此特性使其成为制造精密仪器、光学器件支撑结构、激光器腔体、天文望远镜部件、双金属片被动层等对尺寸稳定性要求极端苛刻场合的首选材料。采购时需明确供应商提供的实测 CTE 数据是否符合特定标准（如 ASTM F1684）和应用温度范围的要求。

良好的力学性能:

棒材/锻棒典型范围： 抗拉强度一般在 450 - 580 MPa 范围，屈服强度在 240 - 340 MPa 范围，延伸率通常在 25% - 40% 范围，硬度约 HRB 70 - 90。具体数值取决于材料状态（退火态最常见）、规格和制造工艺。

采购意义： 采购员需根据最终部件的设计要求（强度、韧性）选择合适的状态（如退火态用于冷加工成型，固溶态或冷加工态用于更高强度）。锻棒通常能提供更致密的组织和更优的综合力学性能。

物理性能:

导热率： 较低，约 10 W/(m·K)（室温），这与其低膨胀特性相关。

导电率： 较低。

密度： 约 8.1 g/cm³。

磁性： 在居里温度（约 230°C）以下为铁磁性，以上转变为顺磁性。

采购意义： 低导热性可能影响某些应用场景（散热需求），磁性特征在电磁敏感设备中需要考虑。

化学稳定性:

耐蚀性： 在一般大气、淡水和非氧化性酸中具有一定的耐蚀性，优于普通碳钢，但不如不锈钢。在海洋环境或强氧化性介质中易生锈或腐蚀。

采购意义： 若应用环境有腐蚀风险，采购员需评估是否需要额外的表面防护处理（如镀镍、涂漆），或考虑选用更耐蚀的合金（如 Invar 42 在某些方面，但膨胀系数略高）。

加工与焊接性能:

加工性： 退火态材料具有较好的切削加工性。由于其低导热性，需注意控制切削速度和冷却，防止过热和加工硬化。

焊接性： 可焊性良好，通常采用钨极惰性气体保护焊 (GTAW/TIG) 或金属极惰性气体保护焊 (GMAW/MIG)。需使用匹配焊材（如 Invar 36 焊丝）并控制热输入，以最小化焊接热影响区的性能变化（主要是膨胀系数可能偏离）。

采购意义： 了解材料的加工焊接特性有助于评估供应商的制造能力和成本构成，并指导后续的生产安排。

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主要应用领域 (指导采购需求定位)

采购员了解应用领域有助于判断材料需求的真实性和规格合理性：

精密仪器与测量设备： 光栅尺、精密天平框架、基准尺、测量平台骨架。

光学与激光系统： 光学镜座、激光谐振腔体、望远镜支架结构。

航空航天： 导航陀螺仪部件、卫星天线支撑结构（需尺寸稳定）。

电子封装与半导体： 部分需要尺寸匹配的电子封装基座或引线框架（但需注意耐蚀性不足）。

能源领域： LNG 运输船储罐的次屏蔽层（利用低膨胀特性适应温度剧变）。

模具行业： 某些精密铸造模具（如塑料模具）以利用其尺寸稳定性。

棒材与锻棒的区别及制造工艺

棒材： 通常指通过热轧或热挤压+冷拉拔工艺生产的圆形、方形或六角形等长条状材料。工艺相对成熟，成本较低，尺寸规格范围广。

锻棒： 指将钢锭或大截面坯料通过锻造（自由锻或模锻）工艺生产出的棒材。锻造过程通过强烈的塑性变形：

细化晶粒： 显著改善材料的内部组织，减少铸造缺陷（缩孔、疏松）。

提高致密度： 使材料更致密。

优化流线： 使金属流线沿棒材轴向分布更合理。

提升性能： 从而带来更高的强度、更好的韧性、更优异的疲劳性能和更可靠的低温性能。锻棒通常用于对可靠性、承载能力和综合力学性能要求极高的关键部件。

采购意义： 采购员需根据最终部件的关键性等级、受力状况和使用环境决定选用普通棒材还是锻棒。对于航空航天、高可靠性仪器等核心承力或安全部件，锻棒往往是强制要求或强烈推荐的选择，尽管其成本高于普通棒材。

主要生产工厂/供应商 (采购资源参考)

国内主要生产商 (具备 K94610/4J36 生产能力)：

宝武特种冶金有限公司 (原宝钢特钢)： 国内高端特种合金领军企业，技术实力雄厚，产品覆盖棒材、锻件等，质量可靠，常用于高端领域。

东北特殊钢集团 (抚顺特钢/大连特钢)： 历史悠久的大型特钢企业，具备较强的铁镍合金生产能力，产品规格较全。

上海商虎有色金属有限公司： 在特种合金领域有深厚积累，是重要的供应商之一。

其他具备资质的特钢厂/精密合金厂： 国内还有一些规模稍小但专注于精密合金的厂家，也能生产符合国标的 K94610 棒材。

国际知名生产商 (对应 Invar 36/Nilo 36)：

VDM Metals (德国)： 全球领先的高性能合金生产商，以高品质著称，是 Invar 36 的顶级供应商之一。

Carpenter Technology (美国)： 特种合金巨头，提供各种形态的 Invar 36 产品，包括高品质锻棒。

Aperam (欧洲，原 ArcelorMittal Stainless & Special Steels)： 提供 Nilo 36 系列产品。

Hitachi Metals (日本)： 日本重要的特种金属材料生产商。

JLC Electromet (印度)： 印度主要的精密合金生产商。

采购注意：

供应商选择需考虑质量认证（如航空航天 AS9100, NADCAP）、生产资质、供货稳定性、检测能力（能提供齐全的物理性能、力学性能、化学成分、低倍/高倍组织检测报告）和成本。

对于锻棒，供应商的锻造设备能力（吨位、工艺控制）和热处理水平尤为关键。

进口材料（如VDM, Carpenter）通常价格显著高于国产材料，采购员需权衡性能要求与成本预算。

采购关键考量点总结

明确牌号与标准： 确认是国标 K94610 还是国际牌号 Invar 36/Nilo 36/4J36，并指定遵循的技术标准（如 GB/T, ASTM, AMS 等）。

核心指标要求： 热膨胀系数 (CTE) 是重中之重，必须明确要求的温度范围和最大允许值。力学性能（强度、延伸率）、化学成分（尤其是 Ni 含量）也需明确。

材料形态与工艺： 区分需求是普通棒材还是锻棒。锻棒需明确锻造比要求（如有）。

状态： 最常用的是退火态 (Annealed)，需明确硬度或力学性能范围。

规格与公差： 直径/边长、长度及允许的尺寸公差、直线度等。

检测与认证： 要求供应商提供完整的材质证明书 (MTC)，包含化学成分、力学性能（拉伸、硬度）、物理性能（CTE）、无损检测（超声探伤等级 - 如 ASTM A388 要求）等报告。关键应用可能需要第三方检测。

供应商资质与能力： 考察其生产此类精密合金的经验、设备、质量体系认证（特别是对锻棒供应商）和过往业绩。

表面质量： 车光、磨光或黑皮状态要求。

总结

铁镍合金 K94610 (Invar 36) 棒材与锻棒的核心价值在于其无可替代的极低热膨胀特性。采购员在采购此类材料时，必须深刻理解其性能特点（尤其是 CTE），清晰定义技术要求（牌号、标准、形态、状态、关键性能指标、检测要求），并严格评估供应商的资质和供货能力。对于要求高可靠性的关键部件，选择经过认证的优质锻棒供应商往往是必要的投资。平衡性能、可靠性和成本是成功采购的关键。