4J52钴基合金板 钴基合金棒

4J52 高温气冷堆蒸汽发生器是螺旋管束型结构，装在预应力混凝土压力容器内侧，再热器和过热器的温度较高，传热管采用Incoloy 800 合金，蒸汽发生器和过热器的温度较低（450-340℃），传热管多采用2.25Cr-1Mo钢，堆芯冷却管道是用定位格架和上下管座按设定的排列方式组装成燃料堆件或元件盒的，定位格架材料早起采用奥氏不锈钢，目前主要采用镍基高温合金，

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4J52
铁镍定膨胀玻封合金4J52

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、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
4J52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。该组合金是电真空工业中广泛使用的封接结构材料。
 1.14J52材料牌号4J52。
1.2 4J52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
52H
52H-BИ Glass Sealing52
Niloy52 - N52 N52 Vacodil 520
FeNi52
1.3 4J52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 4J52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 - - 51.5～52.5 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 4J52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 4J52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 4J52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 4J52应用概况与特殊要求4J52属玻封合金典型牌号，经航空工厂长期使用，性能稳定。
4J52合金主要用于与软铅玻璃封接，小型电子管引线。
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、4J52物理及化学性能
 2.1 4J52热性能
2.1.1 4J52溶化温度范围该合金溶化温度约为1430℃[1,2]。
2.1.2 4J52热导率λ=16.7W/(m·℃)[1,2]。
2.1.3 4J52比热容 该合金的比热容为502J/(kg℃)。
2.1.4 4J52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2-4。
表2-1

/10-6℃-1
20～300℃ 20～400℃ 20～450℃
9.8～11.0 9.8～11.0 -
2.2 4J52密度ρ=8.25g/cm3[1,2]。
2.3 4J52电性能电阻率ρ=0.43μΩ·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℃
10.3 10.4 10.2 10.3 10.3 10.3 10.3 10.8
2.4 4J52磁性能
2.4.1 4J52居里点 Tc=520℃[1,2]。
2.4.2 4J52合金的磁性能
2.5 4J52化学性能 合金在大气、淡水和海水中有较
好的耐腐蚀性。
4J52力学性能
3.1 4J52技术标准规定的性能
3.1.1 4J52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 4J52抗拉强度 合金带材的抗拉强度应符合表
3-2的规定。
3.2 4J52室温及各种温度下的力学性能
 3.2.1 4J52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 4J52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]

σb/MPa σP0.2/MPa δ/% φ/%
550 276 35 65
3.3 4J52持久和蠕变性能
 3.4 4J52性能
3.5 4J52弹性性能
3.5.1 4J52弹性模量 该合金的弹性模量E=158GPa[1,2]。
四、4J52组织结构
4.1 4J52相变温度
4.2 4J52时间-温度-组织转变曲线
4.3 4J52合金组织结构该组合金均为稳定的奥氏体组织。
4.4 4J52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、4J52工艺性能与要求
 5.1 4J52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 4J52焊接性能 该组合金具有良好的焊接性能，可钎焊和点焊。该组合金与软玻璃等材料封接前应进行预氧化处理。
 5.3 4J52零件热处理工艺 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 该组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 4J52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 4J52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，低速切削加工，切削时可使用冷却剂。磨削性能良好。

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4J52 与此同时，纯镍也是镍基耐蚀合金中的典型代表，这些镍基耐蚀合金主要用于制造石油，化工，电力等各种耐腐蚀用零部件，镍基耐蚀合金多具有奥氏体组织，在固溶和时效处理状态下，合金的奥氏体基体和晶界上还有金属间相和金属的碳dan化物存在，各种耐蚀合金按成分分类及其特性如下，Ni-Cu合金 在还原性介质中耐蚀性优于镍,而在氧化性介质中耐蚀性又优于铜，它在无氧和氧化剂的条件下，是耐高温fu气、和氢fu酸的好的材料（见金属腐蚀），Ni-Cr合金 也就是镍基耐热合金；主要在氧化性介质条件下使用，抗高温氧化和含硫、等气体的腐蚀，其耐蚀性随铬含量的而增强。

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钢材的质量及性能是根据需要而确定的，不同的需要要有不同的化学成分含量：（ 1 ）碳；含碳量越高，刚的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差．（ 2 ）硫；是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性．（ 3 ）磷；能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性．在优质钢中，硫和磷要严格控制．但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的．（ 4 ）锰；能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能．（ 5 ）硅；它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能．（ 6 ）钨；能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性．（ 7 ）铬；能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用．（ 8 ）钒；能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性．当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性；反之，当它在碳化物形态存在时，就会降低它的淬透性．（ 9 ）钼；可明显的提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，提高剩磁和娇顽力．（ 10 ）钛；能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性．在中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象．（ 11 ）镍；能提高钢的强度和韧性，提高淬透性．含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力．（ 12 ）硼；当钢中含有微量的（ 0.001 － 0.005 ％）硼时，钢的淬透性可以成倍的提高．（ 13 ）铝；能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效．提高钢在低温下的韧性，还能提高钢的抗氧化性，提高钢的耐磨性和疲劳强度等．（ 14 ）铜；它的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时更为明显．