殷钢4j36因瓦合金4j36化学成分材质

4J36是一种具有超低膨胀系数的特殊的低膨胀铁镍合金。其中对碳、锰成分的控制非常重要。冷变形能降低热膨胀系数，在特定温度范围内的热处理能使热膨胀系数稳定化。在室温干燥空气中4J36具有抗腐蚀性。在其他恶劣环境中，如潮湿空气中，有可能会发生腐蚀（生锈）。

化学成分

合金 % 镍 铁 碳 锰 硅 磷 硫

4J36 最小 35 余量 0.20

最大 37 0.05 0.60 0.30 0.020 0.020

具有特性

在-250℃和+200℃之间具有极低的热膨胀系数

很好的塑性和韧性

应用领域

4J36应用于需要极低膨胀系数的环境中。

典型应用如下：

●液化气的生产、贮存和运输

●工作温度低于+200℃以下的测量和控制仪器，如温度调节装置

●金属和其他材料间的螺旋连接器衬套

●双金属和温控双金属

●膜式框架

●荫罩

●航空工业的CRP部件回火模具

●低于-200℃的人造卫星和导弹电子控制单元框架

●激光控制装置电磁镜头中的辅助电子管

Fe-Ni36（法国）、W.Nr.1.3912、Ni36（德国）、X1NiCrMoCu、N25-20-7(英国）4J36、UNSK93600恒温器合金、UNSK93601压力容器板材(美国）

牌号：4J36(InvarNiIvarUniSPan36)名称：因瓦合金

低膨胀合金4J36在-60度--80度大气温度变化内有较低的膨胀系数和良好的可塑性，用于制作在气温变化范围内尺寸近于恒定的元件，广泛用于无线电，精密仪表,仪器和其他行业，做标准量具，微波谐振腔，双金属波动层等。

是研发与销售高温合金（GH4145、GH4169、GH3030、GH3128、GH2132）、耐蚀合金（Incoloy800H、Incoloy825、Inconel600、Inconel625、Inconel718、HastelloyB-2、HastelloyB-3、HastelloyB-3、HastelloyC-276）、精密合金（Ni36、4J29、1J79）等特殊合金材料的高新技术企业。

绝大多数金属和合金都是在受热时体积膨胀、 冷却时体积收缩，但因瓦合金（牌号为4J36),由于 它的铁磁性，在很大的温度范围内具有因瓦效应的 反常热膨胀，膨胀系数极低，有时甚至为零或负 值2]。

正是由于这种特性，4J36合金主要应用在 对环境温度要求近似恒定的场合,包括精密仪器、长 度标尺、倍容量导线、液化天然气储罐以及石油套 管、大型飞机复合材料的模具等方面[3_5]。

4J36合 金锭主要采用真空或非真空中频感应炉冶炼，模铸 生产。真空冶炼质量较好但成本较高，非真空中频 冶炼产品质量难以得到较好的保证。

模铸钢锭凝固 的基本特点是从侧壁向中心进行，上部有缩孔，底部 为沉积三角锥，钢锭内部还存在显微缩孔，倒V型 偏析和V型偏析依次存在于柱状晶与等轴晶交界 面和等轴晶区，这些缺陷对4J36产品的组织和力学 性能影响严重[6]。

电渣重熔可以去除钢中大部分 原始夹杂物，同时集精练和浇铸为一体，避免钢水受 耐火材料的污染及二次氧化，进行可控的定向凝固，改善钢锭的凝固组织，保证了钢的纯净度和均匀 性[7_9]。经电渣重熔的铸锭，非金属夹杂物少、纯度 高（C、N、0、S元素含量低）、铸锭表面光滑、组织均 匀致密、各个合金元素成分均匀。

电渣钢的铸态机 械性能可达到或超过间钢种锻件的指标[1°]。目前 关于电渣重熔对4J36合金组织和性能影响的参考 文献较少，本文通过对比热轧模铸4J36合金板和电 渣重熔4J36合金板的组织和力学性能，对电渣重熔 工艺对4J36组织和力学性能的影响进行了研究。

1试验材料及方法采用感应炉+ LF精炼+ VD脱气+模铸的工艺 生产出一块12. 5 t的模铸4J36合金锭，尺寸（mm) 230 xl 100 X6 300,两块尺寸10 t的模铸4J36合金 锭，尺寸（mm): 1 970 x (1 330 x 575) x ( 1 278 x452)。

利用12.5 t合金锭作为自耗电极，采用数控 型全密闭气氛保护同轴导电电渣炉和15 t结晶器， 结合采用Al203-CaF2-Ca0三元渣系，在电流1 000 ~17 000 A的电制度下，生产出1块10. 8 t 4J36电渣 重熔锭，尺寸（mm)3 600 xl 280 x300。本试验分别在两块合金锭对应位置上进行取 样，尺寸（mm)为200 x260 x250,在550实验轧机 上进行热轧，热轧板最终厚度为20 mm。

对轧后合 金板在YFX96/12G-YC箱式电阻炉内进行退火热 处理，退火温度800 1，保温1.5 h。热处理后沿垂 直于轧制方向从合金板取样并分别加工出3个板拉 伸试样和1组10 mm X 10 mm X55 mm的冲击试样，

按 GB/T228-2002 和 GB/T229-2007 进行拉伸和 -196 T冲击性能测试，计算拉伸性能和冲击性能 的平均值;在退火后的4J36合金板上切取金相试 样，将试样打磨、抛光，采用4 g硫酸铜溶解于20 ml盐酸、12 ml硫酸和25 ml水的混合液作浸蚀剂浸 蚀，在DMI5000M显微镜下观察试样显微组织和夹 杂物粒度分布。

2结果与讨论

2.1电瘡重熔前后化学成分的变化4J36模铸合金锭和电渣重熔合金锭的化学成 分如表1所示。从表1可见,本次试验的模铸锭和 电渣锭的化学成分均符合YB/T5241 -2005《膨胀合 金》中对4J36合金的要求。模铸锭经电渣重熔后C、Mn、Ni、P、S等化学元素基本没有发生变化，而Si含量降低。

这是由于Si与4J36合金中其他化学元 素相比属于与〇亲和力最强的元素，在电渣重熔过 程中Si与熔渣及钢液中的不稳定氧化物或02接触 形成Si02，进而产生烧损。电渣重熔过程中通过添 加A1粉有效控制了 Si元素的烧损量，电渣后Si元 素的烧损量较小,对力学性能无影响。

2.2电渣重熔对显微组织的影响模铸坯和电渣重熔坯料热轧后钢板的组织如图1和2所示，从图1和图2中可见，模铸锭和电渣锭 热轧退火后钢板的组织均为单一的奥氏体组织且为 等轴晶，并且伴随一定量的退火孪晶，这是由于奥氏 体的层错能较低，退火过程中新晶粒界面在推进过 程中产生堆垛层错造成的。

电渣锭热轧退火后的晶 粒尺寸明显比模铸坯料的更加细小均匀。模铸合金 锭经过电渣重熔工艺后，合金经历了再一次的结晶

过程，在电渣重熔过程中，电极熔化和熔融金属的结 晶是同时进行的，电极熔化形成的金属熔滴不断向 结晶部分供给液体金属以及结晶器中的金属受到底 部和侧面的强烈冷却，电渣锭的凝固只在形成钢锭 横断面的很小体积内进行，温度均匀且较低,过冷度 较小，进而导致电渣重熔后电渣锭的晶粒尺寸得到 细化。

又由于从锭轧制成型到钢板，晶粒尺寸具有 遗传的特性，同种工艺生产后,利用电渣锭生产的合 金板的晶粒尺寸较小。

2.3电渣重熔对力学性能的影响模铸锭和电渣锭热乳退火后钢板的拉伸性能和 冲击性能如表2所示，从表2中可见，经过电渣重熔 的4J36合金板的屈服强度和抗拉强度出现小幅提 高，屈服强度提高幅度约7.5% ,抗拉强度提高幅度 约5%,伸长率出现大幅提高，提高幅度约70. 6%。 与此同时，经过电渣重熔的4J36合金板的-196c

冲击靭性不但没有下降，反而较模铸的合金板有了 较大的提高，提高幅度约43. 4%0由此可以得出， 经过电渣重熔工艺后，4J36合金板的强度得到了小 幅提升，而塑性和韧性得到了大幅提升。

对比模铸钢板和电渣钢板的夹杂物面积百分含 量和粒度分布如表3所示，可以看出经过电渣重熔 后钢中的夹杂的数量明显减少，夹杂物的尺寸明显 减小，均在5 pm以下。这是因为在电渣重熔时，金 属液滴在通过熔渣层时，金属液滴的比表面要比镜 面金属液相大几百倍，电渣重熔增加了金属液滴-熔 渣界面积，熔渣吸附金属液滴中的夹杂物能力得到 增强。

夹杂物可以作为断裂的源头，促使合金在外 力作用下发生断裂，进而降低合金的塑性和韧性。经过电渣重熔后的4J36合金，由于电渣重熔的 作用而导致晶粒细化，夹杂物数量减少、尺寸减小， 这几种因素相加导致电渣重熔所生产的4J36合金板强度、塑性和韧性都得到提升。

3结论

(1) 电渣重熔后，4J36合金板的主要化学成分 几乎无变化，Si烧损程度较小。

(2) 通过电渣重熔、热乳和退火工艺试制的 4J36合金板与模铸4J36合金板相比，组织无变化为 单一的奥氏体且为等轴晶，并且伴随一定量的退火 孪晶，其晶粒尺寸减小,同时其内部的夹杂物数量减 少、尺寸减小。

(3) 通过电渣重熔、热轧和退火工艺试制的 4J36合金板与模铸4J36合金板相比，电渣重熔后 4J36合金板的屈服强度和抗拉强度分别由265、 443 MPa提高到285、465 MPa;伸长率和-196 "C冲 击靭性有了较大的提高,分别由34%、145 J提高到 58% ,208 J〇