4j36金相分析和显微硬度4j36处理工艺

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4J36低膨胀铁镍合金

4J36膨胀合金概述：4J36膨胀合金的居里点约为230℃，低于这一温度时合金是铁磁性的，具有很低的膨胀系数，高于这一温度时合金为无磁性的，膨胀系数增大。该合金主要用于制造在气温变化范围内尺寸近似恒定的元件，用于无线电工业、仪器、仪表及其他工业。4J36该合金是典型低膨胀合金,经航空工厂长期使用，性能稳定；使用中应严格控制热处理工艺及加工工艺，以保证材料的稳定性。

4J36相近牌号：Fe-Ni36、W.Nr.1.3912、Ni36、X1NiCrMoCu、N 25-20-7、UNSK93601

4J36化学成份：
镍Ni 铬Cr 铁Fe 碳C 锰Mn 硅Si 钴Co 磷P 硫S
35 0.30
37 0.2 余量 0.03 0.60 0.2 0.5 0.02 0.01

4J36密度：ρ=8.1g/cm3

4J36零件热处理可分为：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。
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。
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。
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。

4J36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。在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.6T，矫顽力Hc=48A/m[1,2]。

实验结果及讨论

化学成分分析

合金化后取样化学分析，将成分列于表2。将表2的分析结果与膨胀合金手册相比较，其考核元素和参考元素均符合相应的要求。

膨胀系数检测

线膨胀系数的测定选用DP-49型热膨胀仪，试样在氢气保护气氛下加热至850℃，保温1h，水淬后在350~400℃条件下保温1h，取出空冷，20~100℃平均线膨胀系数0*为0.8x10/℃、1*为1.7×10*/℃、2为1.6x10/℃；膨胀合金手册4J36平均线膨胀系数α￥M-lc≤1.8x10*/℃。从试验结果来看，Mo合金化后基体的膨胀系数符合标准要求。这是因为Mo属于顺铁磁性物质，其质量磁化系数x为0.04x10*cm/g，依据磁致伸缩理论和居里-外斯定律，在温度小于居里温度时，产生磁致伸缩效应，抵消了热膨胀的体积增大值而具有小的膨胀系数。

金相分析和显微硬度

对于具有单一奥氏体组织选用腐蚀液的配比为：4gCuSO， 5H， O+20mlHCl+20H， O。试样经过磨抛后

进行金相侵蚀， 用OLYMPUS 51GX型光学显微镜OM拍取金相照片， 选用ZEISS_SUPRA 55型SEM扫描电镜观察试样，结果分别列于图1。对比图1的金相照片，相对于0*试样，1*和2*试样晶粒尺寸更小，并且分布均匀。对试样的晶粒尺寸经过测量计算得晶粒平均直径0°为16.7、1*为7.1、2*为6.3pm。由于试样采取了锻打工艺以及退火软化处理，1*和

2*试样金相中有许多孪晶和亚晶结构，这主要是锻打过程中晶粒破碎形成更为细碎的亚晶，晶界附近出现位错堆积，表现为加工强化。

另外， 测定试样显微硬度选用401MVD型数显显微维氏硬度计。测量时选取的载荷为20N，载荷保持时间为15s。 本试验选取6个测点，然后计算其平均值，0"为128.4HV、1*为161.8HV、2"为165.1HV。1"和2"试样的Ni含量约为36%，在这个含量范围，基体室温组织为单一面心立方结构的奥氏体，由于孪晶界面能和大角界面能的比值很小，再结晶退火时易形成退火孪晶。李晶使晶界数量增加，细化晶粒，加大位错运动阻力，提高合金强度。

根据霍尔-配奇公式以及综合强化相关理论，晶粒细化、退火孪晶以及基体的亚结构均对强度的提高有不同程度作用。另外，晶粒细化对基体膨胀系数也存在正影响，可能是因为晶界的增加使变形阻力增加。