一、4J49概述
4J49在20～400℃温度范围内，具有与软玻璃相近的膨胀系数，用于与相应的软玻璃匹配封接。该类合金中含有铬，经氧化处理后，合金表面生成非常致密的氧化膜，与基体结合牢固，且与软玻璃浸润性好。因此，能获得高强度的封接面。是电真空工业中的重要封接结构材料。
1.1 4J49材料牌号 4J49。
1.2 4J49相近牌号 见表1-1。
表1-1[1,4]
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俄罗斯
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美国
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日本
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法国
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德国
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47HXP
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Carpenter456
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-
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FeNi46Cr5
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Vacovit 465
Vacovit 485
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1.3 4J49材料的技术标准 YB/T 5235-1993《铁镍铬、铁镍封接合金技术条件》。
1.4 4J49化学成分 见表1-2。
表1-2%
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C
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P
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S
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Mn
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Si
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B
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Al
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Ni
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Cr
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Fe
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≤
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0.05
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0.020
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0.020
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0.40
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0.30
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0.02
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-
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46.0～48.0
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5.00～6.00
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余量
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在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍、铬含量偏离表1-2规定的范围。
1.5 4J49热处理制度 标准规定的膨胀系数性能检验试样在氢气气氛中将试样加热至1100℃±20℃,保温15min，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。
1.6 4J49品种规格与供应状态 品种有丝、管、板、带和棒。
1.7 4J49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 4J49应用概况与特殊要求 该组合金经航空工厂长期使用，性能稳定。主要用于制作各种电真空元器件，如电子束管的阳极帽等。在应用中应使选用的玻璃与合金的膨胀系数相匹配。为提高金属与玻璃的封接强度，允许合金中含有一定的铝、铈。在热处理时，应避免其晶粒过大，以保证带材具有良好的深冲引伸性能及气密性。
二、4J49物理及化学性能
2.1 4J49热性能
2.1.1 4J49溶化温度范围 该合金的溶化温度约为1430℃[5]。
2.1.2 4J49热导率 见表2-1。
表2-1[1]
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λ/(W/(m·℃))
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ρ/(g/cm3)
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ρ/(μΩ·m)
|
|
18.0
|
8.18
|
0.90
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2.1.3 4J49比热容 该合金的比热容约为504J/(kg•℃)。
2.1.4 4J49线膨胀系数 标准规定的平均线膨胀系数见表2-2。
该合金的平均线膨胀系数见表2-3。4J49合金的膨胀曲线见图2-1。
表2-2 表2-3[1]
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 /10-6℃-1
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20～300℃
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20～400℃
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20～100℃
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20～200℃
|
20～300℃
|
20～400℃
|
20～500℃
|
20～550℃
|
20～600℃
|
|
8.6～9.3
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9.4～10.1
|
9.0
|
9.0
|
8.9
|
9.6
|
10.9
|
11.4
|
11.8
|
2.2 4J49密度 见表2-1。
表2-4[1,2]
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αR/10-3℃-1
|
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20～50℃
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20～100℃
|
20～200℃
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20～300℃
|
20～400℃
|
20～500℃
|
|
0.95
|
0.90
|
0.85
|
0.80
|
0.70
|
0.60
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2.3 4J49电性能
2.3.1 4J49电阻率 见表2-1。
2.3.2 4J49电阻温度系数 见表2-4。
2.4 4J49磁性能
2.4.1 4J49居里点 Tc=340℃[1,6]。
2.4.2 4J49合金的磁性能 见表2-5[1,2]。
在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.69T，矫顽力Hc=27.2A/m[1,2]。
2.5 4J49化学性能 合金在大气、淡水和海水中具有较好的耐蚀性；有良好的抗氢氟酸腐蚀性能。
表2-5[1,2]
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H/(A/m)
|
B/T
|
H/(A/m)
|
B/T
|
|
8
16
24
40
80
|
3.0×10-2
0.19
0.34
0.58
0.74
|
160
400
800
2000
4000
|
0.88
1.00
1.08
1.16
1.20
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三、4J49力学性能
3.1 4J49技术标准规定的性能
3.1.1 4J49硬度 深冲态带材的维氏硬度应小于等于190。厚度不大于0.2mm时不作硬度试验。
3.1.2 4J49抗拉强度 合金带材的抗拉强度应符合表3-1的规定。
表3-1
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状态代号
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状态
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σb/MPa
|
|
R
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软态
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<590
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I
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硬态
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>820
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3.2 4J49室温及各种温度下的力学性能
3.2.1 4J49硬度 合金带材（退火状态）的硬度见表3-2[1,2]。
3.2.2 4J49拉伸性能 合金（退火状态）在室温的拉伸性能见表3-2。
表3-2[1,2]
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σb/MPa
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σP0.2/MPa
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δ/%
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HV
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549
|
206
|
33
|
130
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3.3 4J49持久和蠕变性能
3.4 4J49疲劳性能
3.5 4J49弹性性能
3.5.1 4J49弹性模量 E=145GPa。
四、4J49组织结构
4.1 4J49相变温度
4.2 4J49时间-温度-组织转变曲线
4.3 4J49合金组织结构 该合金处于Fe-Ni-Cr三元相图的稳定奥氏体区域。合金为单相奥氏体组织。
4.4 4J49晶粒度 标准规定，合金深冲态带材的晶粒度应不小于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，沿带材厚度方向晶粒个数应不少于8个。
冷应变率为60%～70%的1mm厚的带材，在表4-1所示温度下退火,空冷后，按YB 027-1992进行晶粒度评级，结果见表4-1。
表4-1[1,2]
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退火温度/℃
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650
|
675
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700
|
750
|
800
|
900
|
1000
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1050
|
1100
|
1200
|
|
晶粒度级别
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-
|
开始再结晶
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>10
|
>10
|
10
|
9.0
|
7.0
|
3.0
|
2.0
|
>2.0
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五、4J49工艺性能与要求
5.1 4J49成形性能 该合金具有良好的冷、热加工性能，可制成各种复杂形状的零件。4J49合金的热加工温度在1160℃左右。4J49合金因含有硼，使很近热塑性温度降低，其热加工温度为1000～1050℃。该合金应避免在含硫气氛中加热。当带材冷应变率大于70%时，退火后会引起塑性各向异性[6]。
5.2 4J49焊接性能 该合金可采用电弧焊、氧乙炔焊。在预氧化处理后，特别在与玻璃封接后，很难进行电阻焊。该合金与玻璃封接前应进行预氧化处理。
5.3 4J49零件热处理工艺 热处理可分为：消除应力退火、中间退火、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：零件在保护气氛中加热到470～540℃，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。工件需在保护气氛中加热到800～900℃，保温20min，炉冷或空冷。
(3)预氧化处理 为使合金表面生成一层厚度均匀、致密的氧化膜，该氧化膜与基体结合牢固，且能很好地与熔融的玻璃浸润。零件在饱和湿氢中，加热到1150～1250℃，保温30～50min,空冷。零件的增重在0.2～0.4mg/cm2范围为宜。
5.4 4J49表面处理工艺 表面处理可采用喷砂、抛光、酸洗。合金在封接前可在乙酸＋硝酸或乙酸酐＋盐酸中酸洗。
5.5 4J49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刀具，低速切削加工。切削时可使用冷却剂。该合金磨削性能良好。
