4J38膨脹合金

一、4J38概述

    易切削低膨脹合金4J38時在4J36合金的基礎上加入適量的硒（Se)元素而得到的，與4J36合金相比，它具有良好的切削加工性能和相近的膨脹系數。該合金主要用于制造在氣溫變化范圍內尺寸近似恒定、且表面粗糙度要求高的零件。

1.1 4J38材料牌號 4J38。

1.2 4J38相近牌號 4J38合金相近于美國的36NiFM、 Lnvav Free Machining、Simonds38-7FM、Carpenter Free Cut Invar36[1]。

1.3 4J38材料的技術標準 YB/T 5241-1993《低膨脹合金4J32、4J36、4J38和4J40技術條件》。

1.4 4J38化學成分 見表1-1。

                                              表1-1%

在平均線膨脹系數達到標準規定條件下，允許鎳含量偏離表1-1規定范圍。

1.5 4J38熱處理制度 標準規定的膨脹系數性能檢驗試樣按下述方法加工和熱處理：將半成品試樣加熱至840℃±10℃，保溫1h,水淬，再將試樣加工為成品試樣，在315℃±10℃保溫1h，隨爐冷或空冷。

1.6 4J38品種規格與供應狀態 品種有棒、管、板、絲和帶材。

1.7 4J38熔煉與鑄造工藝 用非真空感應爐、真空感應爐和電弧爐熔煉。

1.8 4J38應用概況與特殊要求 該合金是在20世紀80年代初在我國研制成功。經多年使用，性能穩定。主要用于加工制做微波腔體、內波導等零件。尺寸精度、表面粗糙度均獲得滿意效果。使用中應嚴格控制熱處理工藝和加工工藝，以保證材料性能的穩定性。

二、4J38物理及化學性能 

2.1 4J38熱性能                                        

2.1.1 4J38溶化溫度范圍 合金熔點約為1430℃。

2.1.2 4J38熱導率 λ=11W/(m?℃)。

2.1.3 4J38比熱容 c(20～100℃)=515J/(kg?℃)。

2.1.4 4J38線膨脹系數 標準規定，α1(20～100℃)≤1.5×10-6℃-1。

不同熱處理工藝，對合金平均線膨脹系數的影響，見表2-1。

                                         表2-1

2.2 4J38密度 ρ=8.10g/cm3。

2.3 4J38電性能 電阻率 ρ=0.89μΩ·m。

2.4 4J38磁性能

2.5 4J38化學性能 合金在大氣、淡水和海水中有一定的耐腐蝕性能。

三、4J38力學性能

3.1 4J38技術標準規定的性能

3.2 4J38室溫及各種溫度下的力學性能

3.2.1 4J38硬度 合金不同狀態的硬度見表3-1。

3.2.2 4J38拉伸性能 合金不同狀態的拉伸性能見表3-1。

                                             表3-1

3.3 4J38持久和蠕變性能

3.4 4J38疲勞性能 

3.5 4J38彈性性能 

3.5.1 4J38彈性模量 見表3-1。

四、4J38組織結構

五、4J38工藝性能與要求

5.1 4J38成形性能 4J38合金因含有硒，熱加工性能比較差。在錳、硒元素有適當比例的條件下，熱加工性能可獲得改善。該合金鍛造溫度一般在980～1120℃。冷加工性能較好，冷軋應變量可達50%以上，冷拉應變量可達70%左右。

熱加工時，應避免在含硫的氣氛中加熱。

5.2 4J38焊接性能 

5.3 4J38零件熱處理工藝 該合金的熱處理可分為：消除應力退火、中間退火及穩定化處理。

(1)消除應力退火 為消除零件在機械加工后的殘存應力，要進行消除應力退火：530～550℃，保溫1～2h,爐冷。

(2)中間退火 為消除合金在冷軋，冷拔、冷沖壓過程中引起的加工硬化現象，以利于繼續加工。工件加熱到830～880℃，保溫30min，爐冷或空冷。

(3)穩定化處理 為獲得具有較低的膨脹系數又能使其性能穩定的處理。一般采用三段處理。

a)均勻化：在加熱中，合金中的雜質充分固溶和合金化元素趨于均勻。工件在保護氣氛中，加熱到830℃，保溫20min～1h，淬火。

b)回火：在回火過程中能夠部分消除由淬火產生的應力。工件加熱到315℃，保溫1～4h，爐冷。

c)穩定化時效：使合金的尺寸穩定。工件加熱到95℃，保溫48h。

對于冷加工或機械加工后的高精度零件，不宜采用高溫處理時，可采用下述消除應力穩定化處理：工件加熱到315～370℃，1～4h。

該合金不能用熱處理硬化。

5.4 4J38表面處理工藝 表面處理可采用噴砂、拋光或酸洗。合金可用25%鹽酸溶液在70℃下酸洗，清除氧化皮。

5.5 4J38切削加工與磨削性能 該合金切削加工性能良好。加工時采用高速鋼或硬質合金刀具。切削時可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。