4J38
材料牌號：4J38易切削低膨脹合金
美國牌號：36NiFM/Lnvav Free Machining
一、4J38合金概述：
易切削低膨脹合金4J38時在4J36合金的基礎上加入適量的硒（Se)元素而得到的，與4J36合金相比，它具有良好的切削加工性能和相近的膨脹系數。該合金主要用于制造在氣溫變化范圍內尺寸近似恒定、且表面粗糙度要求高的零件。
1、4J38材料牌號：4J38。
2、4J38相近牌號： 4J38合金相近于美國的36NiFM、 Lnvav Free Machining、Simonds38-7FM、Carpenter Free Cut Invar36
[1]。
3、4J38材料的技術標準：
4、4J38化學成分： 見表1-1。
表1-1 %
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C≤
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Si≤
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Mn≤
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P≤
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S≤
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Cr≥
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Ni≥
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Mo≥
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Cu≤
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0.05
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0.20
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0.80
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0.020
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0.020
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-
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35.0-37.0
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-
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-
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其他
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Al≤
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Ti≤
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Fe≤
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Se≤
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V≤
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W≤
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Nb≤
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N≤
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-
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-
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余量
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0.10-0.25
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-
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-
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-
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-
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在平均線膨脹系數達到標準規定條件下，允許鎳含量偏離表1-1規定范圍。
5、4J38熱處理制度：標準規定的膨脹系數性能檢驗試樣按下述方法加工和熱處理：將半成品試樣加熱至840℃±10℃，保溫1h,水淬，再將試樣加工為成品試樣，在315℃±10℃保溫1h，隨爐冷或空冷。
6、4J38品種規格與供應狀態：品種有棒、管、板、絲和帶材。
7、4J38熔煉與鑄造工藝： 用非真空感應爐、真空感應爐和電弧爐熔煉。
8、4J38應用概況與特殊要求：該合金是在20世紀80年代初在我國研制成功。經多年使用，性能穩定。主要用于加工制做微波腔體、內波導等零件。尺寸精度、表面粗糙度均獲得滿意效果。使用中應嚴格控制熱處理工藝和加工工藝，以保證材料性能的穩定性。
二、4J38物理及化學性能：
1、4J38熱性能：
(1)、4J38溶化溫度范圍：合金熔點約為1430℃。
(2)、4J38熱導率：λ=11W/(m?℃)。
(3)、J38比熱容：c(20～100℃)=515J/(kg?℃)。
(4)、4J38線膨脹系數：標準規定，α
1(20～100℃)≤1.5×10
-6℃
-1[2]。
不同熱處理工藝，對合金平均線膨脹系數的影響，見表2-1。
表2-1[2]
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試樣熱處理制度
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 /10-6℃-1
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20～50℃
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20～100℃
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在氧氣保護下加熱至800℃，保溫1h，以不大于300℃/h的速度冷至200℃以下出爐
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1.4
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1.6
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在氧氣保護下加熱至850℃，保溫1h，以不大于300℃/h速度冷至200℃以下出爐
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1.3
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1.6～1.7
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在氧氣保護下，加熱至900℃，保溫1h，以不大于300℃/h的速度冷至200℃以下出爐
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1.3
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1.6
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2、4J38密度：ρ=8.10g/cm
3。
3、4J38電性能：電阻率 ρ=0.89μΩ·m。
4、4J38磁性能：
5、4J38化學性能：合金在大氣、淡水和海水中有一定的耐腐蝕性能。
三、4J38力學性能：
1、4J38技術標準規定的性能：
2、4J38室溫及各種溫度下的力學性能：
(1)、4J38硬度：合金不同狀態的硬度見表3-1。
(2)、4J38拉伸性能：合金不同狀態的拉伸性能見表3-1。
表3-1[2,3]
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合金狀態
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σb/MPa
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δ5/%
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HV
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E/GPa
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鍛（軋）狀態
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769
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-
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153
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-
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退火狀態
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470
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38.5
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128
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169
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冷拉態（應變率81.5%）
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842～852
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10.5
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-
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-
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3、4J38持久和蠕變性能：
4、4J38疲勞性能：
5、4J38彈性性能：4J38彈性模量：見表3-1。
四、4J38工藝性能與要求：
1、4J38成形性能：4J38合金因含有硒，熱加工性能比較差。在錳、硒元素有適當比例的條件下，熱加工性能可獲得改善。該合金鍛造溫度一般在980～1120℃。冷加工性能較好，冷軋應變量可達50%以上，冷拉應變量可達70%左右。
熱加工時，應避免在含硫的氣氛中加熱。
2、4J38焊接性能：
3、4J38零件熱處理工藝：該合金的熱處理可分為：消除應力退火、中間退火及穩定化處理。
(1)消除應力退火 為消除零件在機械加工后的殘存應力，要進行消除應力退火：530～550℃，保溫1～2h,爐冷。
(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象，以利于繼續加工。工件加熱到830～880℃，保溫30min，爐冷或空冷。
(3)穩定化處理 為獲得具有較低的膨脹系數又能使其性能穩定的處理。一般采用三段處理。
a)均勻化：在加熱中，合金中的雜質充分固溶和合金化元素趨于均勻。工件在保護氣氛中，加熱到830℃，保溫20min～1h，淬火。
b)回火：在回火過程中能夠部分消除由淬火產生的應力。工件加熱到315℃，保溫1～4h，爐冷。
c)穩定化時效：使合金的尺寸穩定。工件加熱到95℃，保溫48h。
對于冷加工或機械加工后的高精度零件，不宜采用高溫處理時，可采用下述消除應力穩定化處理：工件加熱到315～370℃，1～4h。
該合金不能用熱處理硬化。
4、4J38表面處理工藝：表面處理可采用噴砂、拋光或酸洗。合金可用25%鹽酸溶液在70℃下酸洗，清除氧化皮。
5、4J38切削加工與磨削性能：該合金切削加工性能良好。加工時采用高速鋼或硬質合金刀具。切削時可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。
五、4J38品種規格與供應狀態：
1、品種分類：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。
