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膨胀合金塑性加工(metalforming of expansion alloys)

在外力作用下使膨胀合金发生塑性变形而成为所需形状、尺寸和性能的加工材的加工过程。膨胀合金是具有特定线热膨胀系数的一种精密合金。第1类是低膨胀合金,平均膨胀系数<3.0×10-6/℃,典型牌号有4J36,在20~100℃温度范围内具有低的线膨胀系数,用于制做精密仪器仪表中要求尺寸稳定的各种元件。第2类是定膨胀合金,膨胀系数一般在4~9×10-6/℃范围内,典型牌号有4J29和4J42,在给定的温度范围内,用于电真空工业中与玻璃或陶瓷封接的结构材料。第3类是高膨胀合金,膨胀系数高于12×10-6/℃,主要用于单独或与低膨胀金属(合金)做成双金属,用于温度测量的感性元件和控制元件.

膨胀合金的塑性加工,根据不同组分的以下4种系列而有各自的特点.

(1)Fe—Ni系。包括低膨胀的4J36(也称因瓦合金)和定膨胀的4J42、4J43等。Fe和Ni能形成均匀的固溶体,具有稳定的奥氏体组织;因其塑性好,变形抗力小,可以冷轧成带材或冷拉成丝材。由于导热性差,加热速度不宜过快;热锻温度为1150~1240℃;热轧温度1120℃;成品轧程的冷加工率控制在60196左右;软化处理温度为850℃,在保护气氛中进行.

(2)Fe—Ni—Co系。包括低膨胀合金4J32和典型的定膨胀合金4J29(也称可伐合金)。此类合金为单相奥氏体,具有面心立方晶格,很容易冷变形。4J32合金主要用作微波技术中的谐振腔,对腔体的加工和腔体容积的恒定要求很严,用材料的低膨胀特性和尺寸稳定性来保证,尺寸稳定性要经85℃水淬和300℃回火处理来实现。4J29合金专门与DM类钼组玻璃匹配封588接。冷轧成带材后大多要进行适当退火,使其具有良好的深冲性能。其主要工艺参数是:1150~1180℃锻造或热轧开坯,ll0()~1150℃热轧,成品轧程压缩率<75%;冷拔、冷拉最终变形量60%~70,最大减径率40%~45%;退火温度为750~900℃.

(3)Fe—cr系。包括4J17,4J18,4.128等定膨胀合金,主要用来与DB类软玻璃封接。这类合金通常还要加入Ni、Ti、Mo、V等元素,因而硬度高,冷加工比较困难,在400~540℃之间有脆性,热加工和热处理时要避免在这一温度区停留,热加工温度1050~1150℃,要有足够的加热和保温时间。热加工后经800℃水淬可提高合金的塑性,改善冷加工性能。中间软化处理也可采用上述制度,这样可以保证冷轧成薄带,或拉成细丝和冲压成较复杂的零件。为保证带材的表面质量,每个轧程的变形量要<50%.

(4)Fe—Ni—cr系。包括4J6、4J47、4J49等定膨胀合金,适合与某些软玻璃匹配封接,具有稳定的奥氏体组织,成形加工性能好,通常热加工温度在1160℃左右,但4J49合金因加入硼,热塑性温度降低到1000~1050℃之间。合金的冷加工性能也很好,可以加工成板、带、丝、管及引伸成形状复杂的零件,冷变形抗力小,加工硬化速率也慢。冷变形量一般控制在40%~70%范围内.

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