一、4J29精密合金概述:
4J29合金又稱可伐(Kovar)合金。該合金在20~450℃具有與矽硼硬玻璃相近的線膨脹係數,居里點較高,並有良好的低溫組織穩定性。合金的氧化膜緻密,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構材料。
二、4J29組織結構:
1、4J29相變溫度:γ→α相變溫度在-80℃以下。
2、4J29時間-溫度-組織轉變曲線:
3、4J29合金組織結構:合金按1.5規定的熱處理制度處理後,再經-78.5℃冷凍,大於等於4h不應出現馬氏體組織。但當合金成分不當時,在常溫或低溫下將發生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉變,相變時伴隨著體積膨脹效應。合金的膨脹係數相應增高,致使封接件的內應力劇增,甚至造成部分損壞。影響合金低溫組織穩定性的主要因素是合金的化學成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到,鎳是穩定γ相的主要元素,鎳含量偏高有利於γ相的穩定。隨合金總變形率增加其組織越趨向穩定。合金成分偏析也可能造成局部區域的γ→α相變。此外晶粒粗大也會促進γ→α相變。
4、4J29晶粒度:標準規定深沖態帶材的晶粒度應不小於7級,小於7級的晶粒不得超過面積的10%。厚度小於0.13mm的帶材估計平均晶粒度時,沿帶材厚度方向晶粒個數應不少於8個。
三、4J29工藝性能與要求:
1、4J29成形性能:該合金具有良好的冷、熱加工性能,可製成各種複雜形狀的零件。但應避免在含硫的氣氛中加熱。在冷軋時,當帶材的冷應變率大於70%時,退火後會引起塑性各向異性;冷應變率在10%~15%範圍時,合金在退火後會導致晶粒急劇長大,也將產生合金的塑性各向異性。當最終應變率為60%~65%,晶粒度為7~8.5級時,其塑性各向異性最小[2,4,7~9]。
合金帶材的杯突值與厚度的關係見圖5-1。
2、4J29焊接性能:該合金可採用釺焊、熔焊、電阻焊等方法與銅、鋼、鎳等金屬焊接。當合金中鋯含量大於0.06%時,將影響板材的氬弧焊焊接質量,甚至使焊縫開裂。該合金與玻璃封接前,應清洗乾淨,隨後進行高溫濕氫處理、預氧化處理。
3、4J29零件熱處理工藝:熱處理可分為:消除應力退火、中間退火、淨化去氣處理、預氧化處理。
(1)、消除應力退火:為消除零件在機械加工後的殘存應力要進行消除應力退火: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、冷衝壓過程中引起的加工硬化現象,以利於繼續加工。工件需在乾氫、分解氨或真空中,加熱到750~900℃,保溫14min~1h,然後爐冷,空冷或水淬。
(3)、淨化去氣處理:零件成形後,預氧化處理前,需進行濕氫處理,處理前應進行除油。工作需在飽和濕氫中,加熱到950~1050℃,保溫10~30min,然後爐冷。
(4)、預氧化處理:合金在濕氫處理後,熔封前一般要進行預氧化處理,使合金表面生成一層厚度均勻、緻密的氧化膜,該氧化膜與基體結合牢固,且能很好地與熔融的玻璃浸潤。零件在濕氫處理後,在大約800℃的空氣中氧化。零件的增重在0.2~0.4mg/cm2範圍為宜[10]。
該合金不能用熱處理硬化。
4、4J29表面處理工藝:零件與玻璃封接後,為易於焊接,需去除封接時生成的氧化膜,可將零件在10%鹽酸+10%硝酸的水溶液中,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。為便於零件間的焊接或熱壓粘結,常鍍以銅、鎳、金、錫的鍍層。為改善高頻電流的傳導能力,降低接觸電阻以保證正常的陰極發射特性,常鍍以金、銀的鍍層。為提高器件的耐蝕性能可鍍鎳或金。
5、4J29切削加工與磨削性能:該合金切削特性和奧氏體不鏽鋼相似。加工時採用高速鋼或硬質合金刀具,低速切削加工。切削時可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。
四、4J29品種規格與供應狀態:
1、品種分類:上海寶嶼特種合金可生產各種規格的無縫管、鋼板、圓鋼、鍛件、法蘭、圓環、焊管、鋼帶、絲材及配套焊材。
2、交貨狀態:無縫管:固溶+酸白,長度可定尺;板材:固溶、酸洗、切邊;焊管:固溶酸白+RT%探傷,鍛件:退火+車光;棒材以鍛軋狀態、表面磨光或車光;帶材經冷軋、固溶軟態、去氧化皮交貨;絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細磨光狀態交貨。