4J33
材料牌號：4J33精密合金
俄羅斯牌號：33HК/Ni33Co17
日本牌號：KV-4/Ni33Co17
一、4J33精密合金概述：
4J33是結(jié)合我國的陶瓷特點研制的陶瓷封接合金。合金在-60℃～600℃溫度范圍內(nèi)具有與95%Al2O3陶瓷相近的線膨脹系數(shù)。主要用于和陶瓷進行匹配封接，是電真空工業(yè)中重要的封接結(jié)構(gòu)材料。
1、4J33材料牌號：4J33。
2、4J33相近牌號：見表1-1。
表1-1[1～3]

俄羅斯	美國	日本	德國
33HК(Ni33Co17)	-	KV-4(Ni33Co17)	-

3、4J33材料的技術(shù)標(biāo)準：
4、4J33化學(xué)成分：見表1-2。
表1-2 %

C≤	Si≤	Mn≤	P≤	S≤	Cr≥	Ni≥	Mo≥	Cu≤
0.05	0.20	0.20-0.60	0.020	0.020	-	32.0-33.6	-	-
其他	Al≤	Ti≤	Fe≤	Co≤	V≤	W≤	Nb≤	N≤
其他	-	-	余量	14.0-15.2	-	-	-	-

在平均線膨脹系數(shù)達到標(biāo)準規(guī)定條件下，允許鎳、鈷含量偏離表1-2規(guī)定范圍。
5、4J33熱處理制度：標(biāo)準規(guī)定的膨脹系數(shù)及低溫組織穩(wěn)定性的性能檢驗試樣，在保護氣氛或真空中加熱到900℃±20℃,保溫1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐。
6、4J33品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：品種有絲、管、板、帶和棒材。
7、4J33熔煉與鑄造工藝：用非真空感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐或電弧爐熔煉。
8、4J33應(yīng)用概況與特殊要求：該合金經(jīng)工廠長期使用，性能穩(wěn)定。主要用于電真空元件與Al2O3陶瓷封接。制造大型電子管和磁控管的電極、引出盤和引出線。在使用中應(yīng)使選用的陶瓷與合金的膨脹系數(shù)相匹配。當(dāng)選用合金時，應(yīng)根據(jù)使用溫度嚴格檢驗低溫組織穩(wěn)定性。在加工過程中應(yīng)進行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以保證材料具有良好的深沖引伸性能。當(dāng)使用鍛材時應(yīng)嚴格檢驗其氣密性。
二、4J33物理及化學(xué)性能：
1、4J33熱性能：
(1)、4J33熔化溫度范圍：該合金溶化溫度約為1450℃[1,2]。
(2)、4J33熱導(dǎo)率：4J33合金熱導(dǎo)率λ=17.6W/(m•℃)[1,2]。
(3)、4J33線膨脹系數(shù)：標(biāo)準規(guī)定的合金平均線膨脹系數(shù)見表2-1。
該合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-2。4J33合金的膨脹曲線見圖2-1。
表2-1   表2-2[1]

/10-6℃-1			/10-6℃-1
20～400℃	20～500℃	20～600℃	20～300℃	20～400℃	20～500℃	20～600℃
6.0～6.8	6.6～7.4	-	6.3	6.1	6.9	8.3

2、4J33密度：ρ=8.27g/cm3[1,4]。
3、4J33電性能：
(1)、4J33電阻率：ρ=0.46μΩ·m[1,4]。
(2)、4J33電阻溫度系數(shù)：見表2-4。
表2-4[1,2]

溫度范圍/℃	20～100	20～200	20～300	20～400	20～500
αR/10-3℃-1	4.2	4.1	3.9	3.6	3.2

4、4J33磁性能：
(1)、4J33居里點：Tc=440℃[1,2]。

(2)、4J33合金的磁性能：見表2-6。
表2-6[1,2]

H/(A/m)	B/T	H/(A/m)	B/T
8	1.0×10-2	160	0.89
16	2.2×10-2	400	1.19
24	3.9×10-2	800	1.35
40	9.1×10-2	2000	1.49
80	0.47	4000	1.61

在4000A/m下，剩余磁感應(yīng)強度Br=1.06T,矯頑力Hc=63.2A/m[1,2]。
5、4J33化學(xué)性能：該合金在大氣、淡水和海水中具有較好的耐腐蝕性。
三、4J33力學(xué)性能：
1、4J33技術(shù)標(biāo)準規(guī)定的性能：
(1)、4J33硬度：深沖態(tài)帶材的硬度應(yīng)符合表3-1的規(guī)定。厚度不大于0.2mm的帶材不做硬度檢驗。
表3-1

狀態(tài)	δ/mm	HV
深沖態(tài)	>2.5	≤170
深沖態(tài)	≤2.5	≤165

(1)、4J33抗拉強度：絲材和帶材的抗拉強度應(yīng)符合表3-2的規(guī)定。
表3-2

狀態(tài)代號	狀態(tài)	σb/MPa
狀態(tài)代號	狀態(tài)	絲材	帶材
R	軟態(tài)	<585	<570
Y	硬態(tài)	>860	>700

2、4J33室溫及各種溫度下的力學(xué)性能：
(1)、4J33硬度：合金帶材（退火態(tài)）硬度見表3-3。
(1)、4J33拉伸性能：合金（退火態(tài)）在室溫的拉伸性能見表3-3。
表3-3[1,2,4]

σb/MPa	σP0.2/MPa	δ/%	HV
539	343	32	158

3、4J33持久和蠕變性能：
4、4J33疲勞性能：
5、4J33彈性性能：彈性模量E=139GPa。
四、4J33組織結(jié)構(gòu)：
1、4J33相變溫度： 4J34合金 γ→α相變溫度在-80℃以下。4J33較4J34組織穩(wěn)定。
2、4J33時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
3、4J33合金組織結(jié)構(gòu)：該合金的組織為單相奧氏體。
當(dāng)合金成分不當(dāng)時，在常溫或低溫下將發(fā)生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉(zhuǎn)變。相變時伴隨著體積膨脹效應(yīng)。合金的膨脹系數(shù)相應(yīng)增高，致使封接件的內(nèi)應(yīng)力劇增，甚至造成部分損壞。影響合金低溫組織穩(wěn)定性的主要因素是合金的化學(xué)成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到，鎳是穩(wěn)定奧氏體(γ)相的主要元素，鎳含量偏高有利于γ相的穩(wěn)定。隨合金總變形率增加其組織愈趨向穩(wěn)定。合金的成分偏析也可能造成局部區(qū)域的γ→α相變。此外，晶粒粗大也會促進γ→α相變[2,5,6]。
4、4J33晶粒度：標(biāo)準規(guī)定，深沖態(tài)帶材的晶粒度應(yīng)不小于7級，小于7級的晶粒不得超過面積的10%。對厚度小于0.13mm的帶材，估計平均晶粒度時，沿帶材厚度方向晶粒個數(shù)應(yīng)不少于8個。
冷應(yīng)變率為60%～70%的1mm厚4J33帶材，在表4-1所示溫度下退火，空冷后，按YB 027－1992附錄A進行晶粒度評級，結(jié)果見表4-1。
表4-1

退火溫度/℃	600	650	700	750	800	900	1000	1100	1200
晶粒度級別	開始再結(jié)晶	>10	>10	10	10	8.0	6.5	5.0	4.0

五、4J33工藝性能與要求：
1、4J33成形性能：該合金具有良好的冷、熱加工性能，可制成各種復(fù)雜形狀的零件。但應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。在冷加工時，帶材的冷應(yīng)變率大于70%，退火后會引起塑性各向異性。應(yīng)變率在10%～15%內(nèi)，合金在退火時會導(dǎo)致晶粒急劇長大，也將產(chǎn)生合金的塑性各向異性。當(dāng)終應(yīng)變率為60%～65%，晶粒度7～8.5級時，其塑性各向異性小。
2、4J33焊接性能：該合金可采用釬焊、熔焊、電阻焊等方法與銅、鋼、鎳等金屬焊接。當(dāng)合金中鋯含量大于0.06%時，將影響板材的氬弧焊焊接質(zhì)量，甚至使焊縫開裂。
該合金的零件在與陶瓷封接前，應(yīng)進行退火、清洗、鍍鎳，然后與金屬化后再鍍鎳的陶瓷件用銀焊封接。
3、4J33零件熱處理工藝：熱處理可分為：消除應(yīng)力退火、中間退火。
(1)、消除應(yīng)力退火：為消除零件在機械加工后的殘存應(yīng)力，要進行消除應(yīng)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、冷沖壓過程引起的加工硬化現(xiàn)象，以利于繼續(xù)加工。工件需在干氫、分解氨或真空中加熱到750～900℃，保溫15min～1h，然后爐冷、空冷或水淬。
該合金不能用熱處理硬化。
4、4J33表面處理工藝：表面處理可用噴砂、拋光、酸洗。該合金具有良好的電鍍性能，表面能鍍金、銀、鎳、鉻等金屬。
5、4J33切削加工與磨削性能：該合金切削加工特性和奧氏體不銹鋼相似。加工時采用高速鋼或硬質(zhì)合金，低速切削加工。切削時可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。
六、4J33品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：
1、品種分類：無縫管、鋼板、圓鋼、鍛件、法蘭、圓環(huán)、焊管、鋼帶、絲材及配套焊材。
2、交貨狀態(tài)：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(tài)、表面磨光或車光；帶材經(jīng)冷軋、固溶軟態(tài)、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(tài)交貨。