4J36镍铁钴合金热轧板百科解析

4J36镍铁钴合金热轧板百科解析

一、 概述与定义

4J36合金，是一种具有超低热膨胀特性的精密铁镍钴合金，在国际上更广为人知的名字是因瓦合金。其名称“Invar”源于“invariable”（不变的），形象地描述了其核心特性——在一定的温度范围内（通常指室温附近，约-60°C至+100°C），其尺寸几乎不随温度变化而发生改变，即具有极低的热膨胀系数（CTE）。

热轧板是4J36合金经过热轧工艺制成的一种板状材料。热轧是指在再结晶温度以上进行的轧制过程，它能将大型铸锭加工成所需厚度的板材，是生产大尺寸、中厚规格4J36板材的主要工业方法。

二、 核心特性：因瓦效应

4J36合金的非凡性能源于其独特的“因瓦效应”。其根本原理与材料的磁学特性有关：

在居里点（约230°C）以下，4J36合金是铁磁性的。当温度升高时，通常会产生两种导致体积变化的效应：

晶格热振动加剧：导致原子间距增大，体积膨胀（正常的物理热膨胀）。

自发磁化强度减弱：导致磁致伸缩效应减小，从而引起体积收缩。

在4J36合金中，这两种效应在特定的温度和成分下恰好达到一种微妙的平衡。温度升高带来的磁体积收缩几乎抵消了正常的晶格热膨胀，从而使得宏观上的体积和尺寸在很宽的温度范围内保持高度稳定。

三、 化学成分与组织

4J36合金的化学成分是实现其特性的基础，其主要元素配比非常精确：

镍：35.0%~37.0%。是产生因瓦效应的关键元素，其含量必须严格控制，微小偏差都会显著影响热膨胀系数。

钴：≤1.0%。通常作为杂质控制，但也能起到稳定组织和性能的作用。

铁：余量。构成了合金的基体。

碳、锰、硅、磷、硫等：均为微量杂质元素，其含量被严格限制，以确保合金的纯净度，避免对热膨胀性能和加工性产生不利影响。

其室温下的微观组织通常是单一的面心立方（FCC）奥氏体组织，这是其具有良好的冷加工性能的基础。

四、 热轧板的生产工艺特点

生产4J36热轧板是一个技术密集型过程，关键在于控制：

熔炼与铸造：通常采用真空感应熔炼，以确保成分精确控制和气体含量（如氧、氮）极低，减少杂质和 inclusions（夹杂物）。

热轧：将加热到高温（通常在1100°C以上）的钢锭进行多道次轧制。此过程需精确控制轧制温度、变形量和终轧温度，目的是：

破碎铸造组织，细化晶粒。

获得均匀的板材厚度和良好的板形。

避免产生内部裂纹和表面缺陷。

热处理：热轧后的板材通常需要进行退火处理。目的是消除因热轧产生的内应力，使晶粒再结晶和长大，达到软化状态，为后续的冷加工或用户直接使用做好准备。退火通常在保护气氛（如氢气或真空）中进行，以防止表面氧化。

五、 主要性能参数

低热膨胀系数：在20°C~100°C温度区间内，其平均热膨胀系数通常低于 1.5 × 10⁻⁶/°C，优异批次可达 1.0 × 10⁻⁶/°C 以下。

力学性能（热轧退火态）：

抗拉强度：约 450 - 550 MPa

屈服强度：约 250 - 350 MPa

延伸率：≥ 30%

硬度：约 HRB 70-85

（注：具体性能因板材厚度、生产厂家及热处理状态略有差异）

物理性能：

密度：约 8.1 g/cm³

居里点：约 230°C

导热率：较低，约为10 W/(m·K) (20°C)

电阻率：约为 80 μΩ·cm

六、 应用领域

4J36热轧板凭借其卓越的尺寸稳定性，被广泛应用于对温度变化敏感的高精尖领域：

精密仪器仪表：用于制造标准尺、测距仪、大地测量基线尺、各种谐振腔、微波通讯的波导管等核心部件，确保测量精度不受环境温度波动影响。

航空航天：用于制造人造卫星支架、宇航望远镜、激光陀螺仪等精密结构件，在太空巨大的温差环境中保持结构尺寸不变。

电子与半导体工业：用作引线框架、半导体封装模具、光刻机平台等，防止热胀冷缩导致的对准误差。

液化天然气（LNG）领域：用于制造运输和储存-162°C超低温液化天然气的容器和内壁，因其在超低温下仍能保持良好的韧性和低膨胀特性。

其他领域：特种变压器芯材、双金属片主动层、光学镜座、天文望远镜等。

七、 加工与注意事项

机加工：其加工性能与奥氏体不锈钢类似，但导热性较差，加工时易产生加工硬化。建议采用低速、大进给量的切削方式，并使用锋利的刀具和充分的冷却液。

焊接：可以采用钨极惰性气体保护焊（TIG）、金属极惰性气体保护焊（MIG）和电子束焊等方法。焊后热影响区的性能会发生变化，可能需要进行去应力退火以恢复其低膨胀特性。

热处理：为避免氧化和保证表面光洁度，必须在真空或纯净的保护气氛中进行。

存储：应存放于干燥、清洁的环境中，防止表面磕碰和腐蚀。

总结

4J36镍铁钴合金热轧板是现代工业中一种不可或缺的关键功能性材料。它将卓越的物理特性（超低热膨胀性）与可行的工业加工性（热轧、机加工、焊接）相结合。从微观的芯片到宏观的航天器，从常温到极低温环境，4J36热轧板都在默默地守护着尺寸的“永恒”，是高端制造和科技进步的重要基石。

以下是上海商虎主要提供和经营的高温合金（耐蚀合金、精密合金也常一并归类）牌号，按基础类型分类：

一、 镍基高温合金

这是其产品系列中最核心的部分，种类最全，应用最广。

GH系列（国标牌号）:

GH3030 (GH30): 固溶强化型，800℃以下有良好的抗氧化和热强度，用于燃烧室部件。

GH3039 (GH39): 固溶强化型，用于900℃以下的燃烧室、加力燃烧室等。

GH3044 (GH44): 固溶强化型，抗氧化性好，用于950℃以下的燃烧室和涡轮部件。

GH3128 (GH128): 固溶强化型，具有高的塑性和良好的冲压、焊接性能，用于950℃以下的火焰筒、壳体等。

GH3536 (哈氏合金B-2): 优异的耐盐酸、硫酸腐蚀和抗应力腐蚀开裂能力，用于化工环境。

GH3625 (Inconel 625): 强度高，耐氧化和腐蚀性能优异，应用极其广泛，从航空航天到海洋、化工。

GH4169 (Inconel 718): 王牌产品，沉淀强化型，在-253℃到700℃温度范围内具有良好的综合性能，广泛应用于航空发动机涡轮盘、压气机盘、叶片、机匣等关键部件。

GH4099 (Inconel 699): 高铬含量，具有优良的高温抗氧化和抗腐蚀性能。

GH4133 (GH33): 沉淀强化型，用于750℃以下的涡轮叶片、涡轮盘等。

GH4145 (Inconel X-750): 沉淀强化型，具有良好的耐腐蚀、抗氧化性能和高温强度，用于弹簧、密封环等。

GH4180 (GH80): 类似Nimonic 80A，用于燃气轮机叶片。

国外对应牌号:

Inconel 600, 601, 625, 718, X-750

Hastelloy B-2, B-3, C-22, C-276, X (虽然哈氏合金更侧重于耐蚀合金，但因其高镍含量和高温性能，也常被归入此类)

Nimonic 75, 80A

Alloy 20 (CN3MN, 20号合金): 优异的耐硫酸腐蚀性能。

二、 铁镍基高温合金

GH系列:

GH1015, GH1016: 固溶强化型，抗氧化性好，用于制造850℃以下的燃烧室和加热炉构件。

GH1131 (GH131): 固溶强化型，用于制造850~1000℃的燃烧室部件。

GH2036, GH2132 (A-286): 沉淀强化型，用于650℃~700℃的涡轮盘、紧固件等。

GH2135 (GH135)

GH2747: 具有极佳的高温抗氧化性，适用于高温炉辊、炉管等。

三、 钴基高温合金

国标牌号: GH5188 (GH188, 对应Haynes 188)

特点：在高达1100℃的温度下仍具有优异的强度和抗氧化性，耐热腐蚀和耐磨性好。用于燃气轮机喷嘴、导向叶片等。

四、 耐蚀合金

虽然不完全等同于高温合金，但因其成分和性能有重叠，商虎也大量经营。

Monel 400, K500 (蒙乃尔合金): 优异的耐海水和酸碱腐蚀能力。

Incoloy 800, 800H, 825, 925 (因科洛伊合金): 良好的综合耐腐蚀和力学性能。

哈氏合金系列 (如上所述)。

总结表格（部分常见牌号）

商虎/国标牌号 近似美标牌号 主要特点和应用

GH4169 Inconel 718 应用最广，700℃以下高强度，用于涡轮盘、叶片等。

GH3625 Inconel 625 高强度，耐腐蚀抗氧化，应用广泛。

GH4145 Inconel X-750 高温弹簧、密封环、紧固件。

GH3536 Hastelloy B-2 耐盐酸、硫酸腐蚀。

GH2132 A-286, S66286 铁镍基，650℃~700℃的涡轮盘、紧固件。

GH5188 Haynes 188 钴基，1100℃下抗氧化，用于导向叶片、喷嘴。

Alloy C-276 Hastelloy C-276 极佳的耐点蚀、缝隙腐蚀能力。

Alloy 20 Carpenter 20, CN3MN 优异的耐硫酸腐蚀，化工阀门、泵。

如何获取最准确的信息？

访问官方网站：搜索“上海商虎合金集团”或“上海商虎特种合金”，在其官网的“产品中心”通常可以找到最全的牌号列表和产品形态（棒、板、管、丝等）。

直接联系：由于其库存和代理关系可能动态变化，最可靠的方式是直接联系其销售或技术部门，告知您的具体需求（如牌号、规格、标准、用途），他们会提供最准确的现货或订货信息。

希望这份详细的列表能帮助到您！