4J54材料时需要注意什么

4J54英科耐尔合金，钴基合金的耐热能力与固溶强化元素和碳化物形成元素含量多少有关，主要合金元素有铬，钨，钼，钴，铝，钛，硼，锆等，其中铬起抗yang化和抗腐蚀作用，其他元素起强化作用，在℃高温下有较高的强度和抗yang化，抗燃气腐蚀能力，是高温合金中应用广，高温强度高的一类合金，用于制造航空发动机叶片和发动机，he fan ying堆，能源转换设备上的高温零部件镍基精密合金，包括镍基软磁合金，镍基精密电阻合金和镍基电热合金等，常用的软磁合金是含镍80%左右的玻莫合金，其大磁导率和起始磁导率高，矫顽力低，是电子工业中重要的铁芯材料，镍基精密电阻合金的主要合金元素是铬，铝，铜，这种合金具有较高的电阻率，较低的电阻率温度系数和良好的耐蚀性，用于制作电阻器，镍基电热合金是含铬20%的镍合金。

4J54
铁镍定膨胀玻封合金4J54
目 ?录
概述--------------------------------------------------------------- 3
----------1.1、材料牌号
----------1.2、相近牌号
----------1.3、材料的技术标准
----------1.4、化学成分
----------1.5、热处理制度
----------1.6、品种规格与供应状态
----------1.7、熔炼与铸造工艺
----------1.8、应用概况与特殊要求
特理及化学性能------------------------------------------------3
----------2.1、热性能
----------2.2、密度
----------2.3、电性能
----------2.4、磁性能
----------2.5、化学性能
力学性能---------------------------------------------------------4
----------3.1、技术标准规定的性能
----------3.2、室温下及各种温度下的力学性能
----------3.3、持久和蠕变性能
----------3.4、疲劳性能
----------3.5、弹性性能
组织机构---------------------------------------------------------4
----------4.1、相应温度
----------4.2、合金组织机构
----------4.3、时间-温度-组织转变曲线
工艺性能与要求------------------------------------------------4
----------5.1、成形性能
----------5.2、焊接性能
----------5.3、零件热处理工艺
----------5.4、表面处理工艺
----------5.5、切削加工与磨削性能
4J54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。
???? 1.1?4J54材料牌号?4J54。
1.2 4J54相近牌号 见表1-1。
表1-1[1～3]

俄罗斯 美国 英国 日本 法国 德国
- - - - N54 Vacodil 540
FeNi54
1.3 4J54材料的技术标准?YB/T 5235-1993《铁镍鉻、铁镍封接合金技术条件》。
1.4 4J54化学成分 见表1-2。
????????????????????????????????? 表1-2[4] ???????????????????????????????????? %

C Mn Si P S Al Co Ni Fe
≤  
0.05 0.80 0.30 0.020 0.020 - - 53.5～54.5 余量
在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍含量偏离表1-2规定的范围。
???? 1.5 4J54热处理制度?标准规定的膨胀系数性能检验试样其热处理制度：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[4]。
1.6 4J54品种规格与供应状态?品种有棒材、管材、板材、带材和丝材。
???? 1.7 4J54熔炼与铸造工艺?用非真空感应炉、真空感应炉或电弧炉熔炼。
1.8 4J54应用概况与特殊要求?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。
二、4J54物理及化学性能????
???? 2.1 4J54热性能????????????????????????????????????????
2.1.1 4J54溶化温度范围?该合金溶化温度约为1430℃[1,2]。
2.1.2 4J54热导率?λ=18.8W/(m·℃)[1,2]。
2.1.3 4J54比热容 该合金的比热容为502J/(kg?℃)。
2.1.4 4J54线膨胀系数 标准规定的合金平均线膨胀系数见表2-1。合金的平均线膨胀系数见表2-2。合金的膨胀曲线见图2-5。
表2-1

/10-6℃-1
20～300℃ 20～400℃ 20～450℃
10.2～11.4 10.2～11.4 -
????2.2 4J54密度?ρ=8.28g/cm3[1,2]。
2.3 4J54电性能?电阻率ρ=0.42μΩ·m[1,2]。
表2-2[1,2]

/10-6℃-1
20～100℃ 20～200℃ 20～300℃ 20～350℃ 20～400℃ 20～450℃ 20～500℃ 20～600℃
10.7 12.7 10.7 10.7 10.8 10.3 10.8 11.2
????2.4 4J54磁性能
2.4.1 4J54居里点 Tc=530℃[1,2]。
?
???? 2.4.2 4J54合金的磁性能
2.5 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力学性能
3.1 4J54技术标准规定的性能
3.1.1 4J54硬度 深冲态带材应符合表3-1的规定。
厚度不大于0.2mm的带材不作硬度检验。
3.1.2 4J54抗拉强度 合金带材的抗拉强度应符合
表3-2的规定。
3.2 4J54室温及各种温度下的力学性能
???? 3.2.1 4J54硬度 该合金（退火态）硬度HV约为135[1,2]。
???????????? 表3-1[4] ????????????????????????????????????????????????????????表3-2[4]

δ/mm HV ? 状态代号 状态 σb/MPa
<2.5 ≤170  R 软态 <590
≤2.5 ≤165  I 硬态 >820
3.2.2 4J54拉伸性能 该合金（退火态）室温拉伸性能见表3-3。
表3-3[1,2,4]
0
????3.3 4J54持久和蠕变性能
???? 3.4 4J54疲劳性能?
3.5 4J54弹性性能?
3.5.1 4J54弹性模量 该合金的弹性模量E=157GPa[1,2]。
四、4J54组织结构
4.1 4J54相变温度 ??????????
4.2 4J54时间-温度-组织转变曲线?
4.3 4J54合金组织结构?该合金为稳定的奥氏体组织。
4.4 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。
五、4J54工艺性能与要求
???? 5.1 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。因此成品的终应变率应控制在60%左右[2，5]。
???? 5.2 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。
???? 5.3 4J54零件热处理工艺 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[6]。
???? 该合金不能用热处理硬化。
5.4 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。
5.5 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随着航空发动机的发展，作为发动ji关键件、重要件的涡轮工作叶片和导向器叶片越来越多地采用空心结构，其叶片以定向凝固柱晶合金作为一种有效的选择，我国成功研制的DZ404、DZ422、DZ422B定向凝固柱晶高温合金，已成功用于多种航空发动机，DZ4002合金已成功应用于斯贝发动机，使用温度可达900℃，DZ417G合金已用于10A发动机低压涡轮叶片，使用温度可达980℃，DZ4125、DZ4125L和DZ640M已用于10A发动机高压涡轮叶片，使用温度可达1000℃。

冲压模具设计是否合理是冲压模具质量和耐用度的基础。4J54因此，在设计冲压模具时应对产品成形中的不利条件采取有效措施，以冲压模具的耐用度。4J54如设计小孔冲压模具的寿ming往往在冲小孔的凸模上。4J54对于这类冲压模具，在设计时应使细小的凸模尽量缩短其长度，以增加强度，同时，还应采用导向套的方法加强细小凸模进行保护。4J54此外，在冲压模具设计上，应充分考虑到模架的形式、凸凹模的固定方法和导向形式、压力中心的确定及上、下模板的刚性等因素。4J54金属间化合物用于制作各类运载工具动力推进系统的构件，自重、提能；加工过程中由于局部拉应力过大，五金冲压件受内应力、外部冲击等影响，导致局部大的胀形变形而开裂。4J54