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                    首頁 >> 技術(shù)文章 >> 4J29抗拉強(qiáng)度
                    4J29抗拉強(qiáng)度
                  1. 發(fā)布日期:2020-11-11      瀏覽次數(shù):721
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                      4J29

                      一、4J29概述 

                      4J29合金又稱可伐(Kovar)合金。該合金在20~450℃具有與硅硼硬玻璃相近的線膨脹系數(shù),居里點(diǎn)較高,并有良好的低溫組織穩(wěn)定性。合金的氧化膜致密,能很好地被玻璃浸潤。且不與汞作用,適合在含汞放電的儀表中使用。是電真空器件主要密封結(jié)構(gòu)材料。

                      1.14J29材料牌號4J29。

                      1.24J29相近牌號見表1-1。

                      1-1[1~4] 

                      俄羅斯

                      英國

                      日本

                      法國

                      德國

                      29HК

                      Kovar

                      NiloK

                      KV-1

                      DilverP0

                      Vacon12

                      29HК-BИ

                      Rodar

                      TechallonyGlasseal29-17

                      Telcaseal

                      KV-2

                      KV-3

                      DilverP1

                      Silvar48

                      1.34J29材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)YB/T5231-1993《鐵鎳鈷玻封合金4J29和4J44技術(shù)條件》。

                      1.44J29化學(xué)成分見表1-2。

                      1-2% 

                      C

                      Mn

                      Si

                      P

                      S

                      Cu

                      Cr

                      Mo

                      Ni

                      Co

                      Fe

                      0.03

                      0.5

                      0.30

                      0.020

                      0.020

                      0.20

                      0.20

                      0.20

                      28.5~29.5

                      16.8~17.8

                      余量

                      在平均線膨脹系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下,允許鎳、鈷含量偏離表1-2規(guī)定范圍。鋁、鎂、鋯和鈦的含量各不大于0.10%,其總量應(yīng)不大于0.20%。

                      1.54J29熱處理制度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)及低溫組織穩(wěn)定性的性能檢驗(yàn)試樣,在氫氣氣氛中加熱至900℃?20℃,保溫1h,再加熱至1100℃?20℃,保溫15min,以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐。

                      1.64J29品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)品種有絲、帶、板、管和棒材。

                      1.74J29熔煉與鑄造工藝用非真空感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐或電弧爐熔煉。

                      1.84J29應(yīng)用概況與特殊要求該合金是通用的典型的Fe-Ni-Co硬玻璃封接合金。經(jīng)航空工廠使用,性能穩(wěn)定。主要用于電真空元器件如發(fā)射管、振蕩管、引燃管、磁控管、晶體管、密封插頭、繼電器、集成電路的引出線、底盤、外殼、支架等的玻璃封接。在應(yīng)用中應(yīng)使選用的玻璃與合金的膨脹系數(shù)相匹配。根據(jù)使用溫度嚴(yán)格檢驗(yàn)其低溫組織穩(wěn)定性。在加工過程中應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚员WC材料具有良好的深沖引伸性能。當(dāng)使用鍛材時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)其氣密性。

                      二、4J29物理及化學(xué)性能 

                      2.14J29熱性能

                      2.1.14J29溶化溫度范圍該合金溶化溫度約為1450℃[1,2]。

                      2.1.24J29熱導(dǎo)率見表2-1。

                      2-1[1] 

                      θ/℃

                      100

                      200

                      300

                      400

                      500

                      λ/(W/(m?℃))

                      20.6

                      21.5

                      22.7

                      23.7

                      25.4

                      2.1.34J29比熱容在0℃時(shí),比熱容為440J/(kg?℃);在430℃時(shí),比熱容為649J/(kg?℃)。

                      2.1.44J29線膨脹系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α1(20~400℃)=(4.6~5.2)?10-6℃-1;α1(20~450℃)=(5.1~5.5)?10-6℃-1(當(dāng)用于晶體管時(shí)上限為5.6?10-6℃-1)。

                      合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-2。合金的膨脹曲線見圖2-1。

                      2.24J29密度

                      2.34J29電性能

                      2.3.14J29電阻率ρ=0.48μΩ?m[1,5]。

                      2-2[1] 

                      θ/℃

                      /10-6℃-1

                      θ/℃

                      /10-6℃-1

                      20~60

                      7.8

                      20~500

                      6.2

                      20~100

                      6.4

                      20~550

                      7.1

                      20~200

                      5.9

                      20~600

                      7.8

                      20~300

                      5.3

                      20~700

                      9.2

                      20~400

                      5.1

                      20~800

                      10.2

                      20~450

                      5.3

                      20~900

                      11.4

                      2.3.14J29電阻溫度系數(shù)見表2-3。

                      2-3[1] 

                      溫度范圍/℃

                      20~50

                      20~85

                      20~100

                      20~200

                      20~300

                      20~400

                      αR/10-3℃-1

                      3.7

                      3.7

                      3.9

                      3.9

                      3.7

                      3.3

                      2.44J29磁性能

                      2.4.14J29居里點(diǎn)Tc=430℃[1,5]。

                      2.4.24J29合金的磁性能見表2-4[1]。

                      4000A/m下,剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=0.98T,矯頑力Hc=68.8A/m[1,2]。

                      2.54J29化學(xué)性能合金在大氣、淡水和海水中有較好的耐腐蝕性。

                      2-4[1,2] 

                      H/(A/m)

                      B/T

                      H/(A/m)

                      B/T

                      H/(A/m)

                      B/T

                      8

                      0.9?10-2

                      80

                      0.35

                      2000

                      1.47

                      16

                      2.1?10-2

                      160

                      0.81

                      4000

                      1.61

                      24

                      3.6?10-2

                      400

                      1.17

                       

                       

                      40

                      8.3?10-2

                      800

                      1.34

                       

                       

                      三、4J29力學(xué)性能 

                      3.14J29技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

                      3.1.14J29硬度深沖態(tài)帶材的硬度應(yīng)符合表3-1的規(guī)定。厚度不大于0.2mm時(shí)不作硬度檢驗(yàn)。

                      3.1.24J29抗拉強(qiáng)度絲材和帶材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合表3-2的規(guī)定。

                      3-1 

                      狀態(tài)

                      δ/mm

                      硬度HV

                      深沖態(tài)

                      >2.5

                      ≤170

                      ≤2.5

                      ≤165

                      3-2 

                      狀態(tài)代號

                      狀態(tài)

                      σb/MPa

                      絲材

                      帶材

                      R

                      軟態(tài)

                      <585

                      <570

                      1/4I

                      1/4硬態(tài)

                      585~725

                      520~630

                      1/2I

                      1/2硬態(tài)

                      655~795

                      590~700

                      3/4I

                      3/4硬態(tài)

                      725~860

                      600~770

                      I

                      硬態(tài)

                      >850

                      >700

                      3.24J29室溫及各種溫度下的力學(xué)性能

                      3.2.14J29硬度冷應(yīng)變率為50%的帶材,在不同退火溫度下的硬度見圖3-1。

                      3.2.24J29拉伸性能合金(退火態(tài))在室溫的拉伸性能見表3-3。冷應(yīng)變率為50%的帶材,在不同退火溫度下的拉伸性能見圖3-2。

                      3-3[1,5] 

                      σb/MPa

                      σP0.2/MPa

                      δ/%

                      520

                      330

                      30

                      3.34J29持久和蠕變性能

                      3.44J29疲勞性能

                      3.54J29彈性性能

                      3.5.14J29彈性模量E=138GPa。

                      四、4J29組織結(jié)構(gòu) 

                      4.14J29相變溫度γ→α相變溫度在-80℃以下。

                      4.24J29時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

                      4.34J29合金組織結(jié)構(gòu)合金按1.5規(guī)定的熱處理制度處理后,再經(jīng)-78.5℃冷凍,大于等于4h不應(yīng)出現(xiàn)馬氏體組織。但當(dāng)合金成分不當(dāng)時(shí),在常溫或低溫下將發(fā)生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉(zhuǎn)變,相變時(shí)伴隨著體積膨脹效應(yīng)。合金的膨脹系數(shù)相應(yīng)增高,致使封接件的內(nèi)應(yīng)力劇增,甚至造成部分損壞。影響合金低溫組織穩(wěn)定性的主要因素是合金的化學(xué)成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到,鎳是穩(wěn)定γ相的主要元素,鎳含量偏高有利于γ相的穩(wěn)定。隨合金總變形率增加其組織越趨向穩(wěn)定。合金成分偏析也可能造成局部區(qū)域的γ→α相變。此外晶粒粗大也會促進(jìn)γ→α相變。

                      4.44J29晶粒度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定深沖態(tài)帶材的晶粒度應(yīng)不小于7級,小于7級的晶粒不得超過面積的10%。厚度小于0.13mm的帶材估計(jì)平均晶粒度時(shí),沿帶材厚度方向晶粒個(gè)數(shù)應(yīng)不少于8個(gè)。

                      冷應(yīng)變率為60%~70%的厚的帶材,在表4-1所示溫度下退火1h,空冷后,按YB027-1992附錄A評級,其晶粒度見表4-1。

                      4-1[1,2] 

                      退火溫度/℃

                      675

                      700

                      750

                      800

                      900

                      1000

                      1100

                      1200

                      晶粒度級別

                      開始再結(jié)晶

                      >10

                      >10

                      10

                      7.5

                      5.0

                      4.0

                      3.0

                      五、4J29工藝性能與要求 

                      5.14J29成形性能該合金具有良好的冷、熱加工性能,可制成各種復(fù)雜形狀的零件。但應(yīng)避免在含的氣氛中加熱。在冷軋時(shí),當(dāng)帶材的冷應(yīng)變率大于70%時(shí),退火后會引起塑性各向;冷應(yīng)變率在10%~15%范圍時(shí),合金在退火后會導(dǎo)致晶粒急劇長大,也將產(chǎn)生合金的塑性各向。當(dāng)終應(yīng)變率為60%~65%,晶粒度為7~8.5級時(shí),其塑性各向小[2,4,7~9]。

                      合金帶材的杯突值與厚度的關(guān)系見圖5-1。

                      5.24J29焊接性能該合金可采用釬焊、熔焊、電阻焊等方法與銅、鋼、鎳等金屬焊接。當(dāng)合金中鋯含量大于0.06%時(shí),將影響板材的氬弧焊焊接質(zhì)量,甚至使焊縫開裂。

                      該合金與玻璃封接前,應(yīng)清洗干凈,隨后進(jìn)行高溫濕氫處理、預(yù)氧化處理。

                      5.34J29零件熱處理工藝熱處理可分為:消除應(yīng)力退火、中間退火、凈化去氣處理、預(yù)氧化處理。

                      (1)消除應(yīng)力退火為消除零件在機(jī)械加工后的殘存應(yīng)力要進(jìn)行消除應(yīng)力退火:470~540℃,保溫1~2h,爐冷或空冷。

                      (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(xiàn)象,以利于繼續(xù)加工。工件需在干氫、分解氨或真空中,加熱到750~900℃,保溫14min~1h,然后爐冷,空冷或水淬。

                      (3)凈化去氣處理零件成形后,預(yù)氧化處理前,需進(jìn)行濕氫處理,處理前應(yīng)進(jìn)行除油。工作需在飽和濕氫中,加熱到950~1050℃,保溫10~30min,然后爐冷。

                      (4)預(yù)氧化處理合金在濕氫處理后,熔封前一般要進(jìn)行預(yù)氧化處理,使合金表面生成一層厚度均勻、致密的氧化膜,該氧化膜與基體結(jié)合牢固,且能很好地與熔融的玻璃浸潤。零件在濕氫處理后,在大約800℃的空氣中氧化。零件的增重在0.2~0.4mg/cm2范圍為宜[10]。

                      該合金不能用熱處理硬化。

                      5.44J29表面處理工藝表面處理可用噴砂、拋光、酸洗。

                      零件與玻璃封接后,為易于焊接,需去除封接時(shí)生成的氧化膜,可將零件在10% 10%的水溶液中,加熱到70℃左右,酸洗2~5min。

                      該合金具有良好的電鍍性能,表面能鍍金、銀、鎳、鉻等金屬。為便于零件間的焊接或熱壓粘結(jié),常鍍以銅、鎳、金、錫的鍍層。為改善高頻電流的傳導(dǎo)能力,降低接觸電阻以保證正常的陰發(fā)射特性,常鍍以金、銀的鍍層。為提高器件的耐蝕性能可鍍鎳或金[11]。

                      5.54J29切削加工與磨削性能該合金切削特性和奧氏體不銹鋼相似。加工時(shí)采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具,低速切削加工。切削時(shí)可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。


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