因瓦合金4J36介绍

因瓦合金( Fe63Ni36的铁镍合金) 具有热膨胀系数小、在室温至 400 ℃温度范围内体积不变，具有良好的尺寸稳定性、塑性和容易消磁的特点． 主要用于制造在环境温度变化范围内，尺寸高度精确的零部件和在常温附近要求尺寸恒定的线膨胀系数极低的精密仪器、仪表器件、谐振腔零件和随温度变化刻度漂移很小的无线电频率元件、天文仪器构架及钟表摆轮装置等。

4J36（执行标准GB/T 15018-1994 美标UNS: K93600）

4J36 的化学成分:

碳 C： ≤0.05

硅 Si： ≤0.3

锰 Mn： ≤0.20~0.6

硫 S： ≤0.02

磷 P： ≤0.02

铬 Cr： —

镍 Ni： 35.00~37.0

铁 Fe： 余量

铜 Cu： —

钒 V： —

钼 Mo： —

钛 Ti： —

铝 Al： —

其他： —

4J36的物理性能:

密度：8.1 g/cm3

熔点：1410-1440℃

4J36 退火状态，在常温下合金的机械性能:

抗拉强度 σb (Mpa)：≥490

屈服强度 σ0.2 (Mpa)：≥240

延伸率 A5 %：≥42

退火工艺对4J36性能的影响

4J36 合金中添加 C、Si、Mn 总量的增加可使合金的弹性模量、强度和硬度增加，但会使线膨胀系数 ( 20 ～ 100 ℃ ) 显著增大，因此通过增加 C、Si、Mn含量来获得高弹性模量、高强度和硬度的同时，为满足线膨胀系数的指标要求，应将合金中∑( C + Si +Mn) 控制在 0. 65% 以下;

4J36 合金锻态及退火处理后的组织均为单一的等轴晶奥氏体; 退火处理后的组织均匀性得到改善，随退火温度升高，奥氏体晶粒逐渐长大并发生了明显粗化; 合金拉伸断口呈现典型的韧性断裂形貌;

随着退火温度的升高，试验合金的抗拉强度和硬度明显下降，伸长率先显著上升后略有降低; 合金在 820 ～ 880 ℃范围进行退火时经历了回复及完全再结晶，组织均匀性的明显改善，伸长率显著提高; 通过对比分析可知，4J36 合金在 820 ～ 850 ℃ 范围内进行退火处理，具有最佳的综合力学性能。

一、材料热膨胀计算的概念

材料在温度变化时，会发生体积或长度的变化，这种变化称为热膨胀。材料的热膨胀系数是描述材料热膨胀性质的重要参数。它指的是物体在温度变化时单位长度或单位体积的膨胀量。通常用线性热膨胀系数α和体积热膨胀系数β来描述材料的热膨胀性质。其中，线性热膨胀系数表示单位长度材料在温度变化时的长度变化量，体积热膨胀系数表示单位体积材料在温度变化时的体积变化量。

二、材料热膨胀计算的方法

1.线性热膨胀系数计算方法

线性热膨胀系数α的计算公式为：α=(ΔL)/(LΔT)，其中ΔL表示温度变化时材料长度的变化量，L表示材料的原始长度，ΔT表示温度变化量。单位通常是1/℃。例如，某种金属材料在100℃温度变化下，长度由100mm增加到100.2mm，那么该材料的线性热膨胀系数为：α=(100.2-100)/(100×100)=2×10^-5℃^-1。

2.体积热膨胀系数计算方法

体积热膨胀系数β的计算公式为：β=(ΔV)/(VΔT)，其中ΔV表示温度变化时材料体积的变化量，V表示材料的原始体积，ΔT表示温度变化量。单位通常是1/℃。例如，某种热塑性塑料在20℃温度变化下，体积由1000cm^3增加到1002cm^3，那么该材料的体积热膨胀系数为：β=(1002-1000)/(1000×20)=1×10^-4℃^-1。

三、材料热膨胀计算的应用案例

材料热膨胀计算在工程中有很广泛的应用，下面以钢结构的应用为例。在钢结构的设计和施工过程中，需要考虑材料的热膨胀性质对结构造成的影响。在设计过程中，需要根据钢材料的线性热膨胀系数，计算结构在温度变化时的膨胀量，并将其考虑到结构设计中。在施工过程中，需要控制结构构件的温度，以尽可能减小由于热膨胀引起的构件位移和应力的影响。

综上所述，材料热膨胀计算是材料科学领域中的重要内容，对于材料的设计、开发以及工程应用都具有重要意义。