4J54膨胀合金 4J54技术标准

4J54膨胀合金

一、概述

铁镍定膨胀合金是通过调整镍含量而获得在给定温度范围内能与膨胀系数不同的软玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨胀合金，其膨胀系数和居里点随镍含量增加而增加。该合金是电真空工业中广泛使用的封接结构材料。
二、4J54材料牌号 4J54。
4J54相近牌号
俄罗斯 美国 英国 日本 法国 德国
- - - - N54 Vacodil 540
FeNi54
4J54材料的技术标准
YB/T 5235-1993《铁镍铬、铁镍封接合金技术条件》。
理化性质

三、化学成分
4J54的化学成分为：C≤0.05, Mn≤0.80, Si≤0.30, P≤0.020, S≤0.020, Ni 53.5～54.5, Fe余量。
物理性能
4J54的熔化温度范围约为1430℃，热导率λ=18.8W/(m·℃)，比热容为502J/(kg·℃)，密度ρ=8.28g/cm³。其电阻率ρ=0.42μΩ·m，居里点Tc=530℃。
化学性能
4J54合金在大气、淡水和海水中有较好的耐腐蚀性。
力学性能
4J54合金在退火态下的硬度HV约为135，弹性模量E=157GPa。

四、制备方法

4J54材料的技术标准为YB/T 5235-1993《铁镍铬、铁镍封接合金技术条件》。
其熔炼与铸造工艺采用非真空感应炉、真空感应炉或电弧炉进行熔炼 。
标准规定的膨胀系数性能检验试样其热处理制度为：在保护气氛或真空中加热到850℃±20℃，保温1h，以不大于300℃/min速度冷至400℃以下出炉。
该合金的品种规格与供应状态包括棒材、管材、板材、带材和丝材。
4J54合金的工艺性能与要求包括成形性能、焊接性能、零件热处理工艺、表面处理工艺以及切削加工与磨削性能。该合金很容易进行冷、热加工，热加工温度不宜过高且应避免在含硫气氛中加热，成品最终冷应变率应控制在60%左右。其具有良好的焊接性能，可进行钎焊和点焊，与软玻璃等材料封接前需进行预氧化处理。零件热处理工艺可分为消除应力退火、中间退火及预氧化处理。在热处理、焊接或玻封前必须清除表面污物，氧化层严重时可喷砂或碱洗后酸洗，轻微氧化皮可用25%盐酸溶液在70℃下酸洗。该合金切削加工特性与奥氏体不锈钢相似，可采用高速钢或硬质合金刀具进行低速切削，磨削性能良好。
五、合金组织结构

该合金为稳定的奥氏体组织。
4J54晶粒度
合金深冲带的晶粒度应不小于7级，小于7级的晶粒度不得超过面积的10%。厚度小于0.13mm的带材
估计平均晶粒度时，沿带材厚度方向的晶粒个数应不少于8个。
4J54成形性能
该合金很容易进行冷、热加工。热加工温度不宜过高，加热时间不宜过长，应避免在含硫的气氛中
加热。当带材冷应变率大于75%时，退火后会引起塑性各向异性。冷应变率在10%～15%，加热到950～
1050℃时（在钎焊过程中不可避免）晶粒显著长大，致使合金塑性降低，对于薄的截面还可能丧失金属
的真空气密性。因此成品的最终应变率应控制在60%左右。
六、4J54焊接性能
该合金具有良好的焊接性能，可钎焊和点焊。该合金与软玻璃等材料封接前应进行预氧化处理。
七、零件热处理工艺

热处理可分为：消除应力退火、中间退火及预氧化处理。
(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：430～540℃，保温1
～2h,炉冷或空冷。
(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
件需在真空或保护气氛中，加热到700～800℃，保温30～60min，然后炉冷、空冷或水淬。
(3)预氧化处理 该合金作封接材料使用时，在封接前应进行预氧化处理。使合金表面生成一层厚度
均匀、致密的氧化膜。零件在1100℃下，在饱和湿氢中，加热30min，然后在大约800℃的空气中氧化5
～10min。零件的增重在0.1～0.3mg/cm2为适宜。
该合金不能用热处理硬化。
八、4J54表面处理工艺
在热处理、焊接或玻封之前，必须清除金属表面污物、油脂。氧化层严重时可采用喷砂或先在熔融
碱液中浸泡，然后再酸洗。轻微氧化皮可用25%盐酸溶液在70℃下酸洗。
4J54切削加工与磨削性能
该合金切削加工特性和奥氏体不锈钢相似。加工时采用高速钢或硬质合金刀具，低速切削加工，切
削时可使用冷却剂。磨削性能良好。
4J54采用非真空感应炉、真空感应炉或电弧炉熔炼，产品形态包含棒材、管材、板材、带材及圆棒 
九、应用与特殊要求

4J54合金主要用于和云母、软玻璃封接。
在应用中应使选用的封接材料与合金的膨胀系数相配。热处理时应控制其晶粒度，以保证材料具有
良好的深冲引伸性能。当使用锻、轧材时应严格检验材料的气密性。
4J54溶化温度范围 该合金溶化温度约为1430℃。
4J54热导率 λ=18.8W/(m·℃)。
4J54比热容 该合金的比热容为502J/(kg·℃)。
4J54密度 ρ=8.28g/cm3。
4J54电性能 电阻率ρ=0.42μΩ·m。
4J54居里点 Tc=530℃。
4J54化学性能 合金在大气、淡水和海水中有较好的耐腐蚀性。
4J54硬度 该合金（退火态）硬度HV约为135。
4J54弹性模量 该合金的弹性模量E=157GPa。