4J36殷钢 Invar36 铁镍合金成份性能分析

一、Invar 36(4J36)因瓦合金概述
殷钢，因瓦，膨胀合金，Invar36®是含镍36%的铁镍合金。在204°C以下，它的热膨胀系数大约为碳钢的十分之一。

 Invar 36(4J36)因瓦合金合金又称因瓦(INVAR)合金，合金的居里点约为230℃，低于这一温度时合金是铁磁性的，具有很低的膨胀系数，高于这一温度时合金为无磁性的，膨胀系数增大。该合金主要用于制造在气温变化范围内尺寸近似恒定的元件，广泛用于无线电工业、精密仪器、仪表及其他工业。

 

Invar 36(4J36)因瓦合金材料牌号 Invar 36(4J36)因瓦合金。4J36（中国）、Fe-Ni36（法国）、1.3912、Ni36（德国）、X1NiCrMoCu、N 25-20-7(英国）Invar 36、UNSK93600恒温器合金、UNSK93601压力容器板材(美国）

Invar 36(4J36)因瓦合金相近牌号 见表1-1。

表1-1[1,2]

俄罗斯	美国	英国	日本	法国	德国
32H 32H-BИ -	Invar Nilvar Unipsan 36	Invar Nilo36 36Ni	不变钢 Cactus LE -	Invar Standard Fe-Ni36 -	Vacodil36 Nilos36 -

 Invar 36(4J36)因瓦合金材料的技术标准 YB/T 5241-1993《低膨胀合金4J32、Invar 36(4J36)因瓦合金、4J38和4J40技术条件》。

Invar 36(4J36)因瓦合金化学成分 见表1-2。

表1-2%

C	P	S	Si	Mn	Ni	Fe
≤
0.05	0.020	0.020	0.30	0.2～0.6	35.0～37.0	余量

在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍含量偏离表1-2规定范围。

Invar 36(4J36)因瓦合金热处理制度 标准规定的膨胀系数性能检验试样按下述方法加工和热处理：将半成品试样加热至840℃±10℃，保温1h,水淬，再将试样加工为成品试样，在315℃±10℃保温1h，随炉冷或空冷。

Invar 36(4J36)因瓦合金品种规格与供应状态 品种有棒、管、板、丝和带。

 Invar 36(4J36)因瓦合金熔炼与铸造工艺 用非真空感应炉、真空感应炉和电弧炉熔炼。

Invar 36(4J36)因瓦合金应用概况与特殊要求 该合金是典型低膨胀合金。经航空工厂长期使用，性能稳定；使用中应严格控制热处理工艺及加工工艺，以保证材料的稳定性。

 

 

二、Invar 36(4J36)因瓦合金物理及化学性能 

   

Invar 36(4J36)因瓦合金热性能                                        

 Invar 36(4J36)因瓦合金溶化温度范围 1430～1450℃[1,2]。

 Invar 36(4J36)因瓦合金热导率 λ=11W/(m•℃)[1,2]。

Invar 36(4J36)因瓦合金比热容 c(20～100℃)=515J/(kg•℃)。

Invar 36(4J36)因瓦合金线膨胀系数 标准规定α1(20～100℃)≤1.5×10-6℃-1。

合金试样在保护气氛或真空中加热到880℃±20℃，保温1h，以不大于300℃/h冷却，其平均线膨胀系数见表2-1。合金的膨胀曲线见图 2-1。

表2-1[1]

温度范围/℃		温度范围/℃	/10-6℃-1
20～60	1.8	20～250	3.6
20～40	1.8	20～300	5.2
20～20	1.6	20～350	6.5
20～0	1.6	20～400	7.8
20～50	1.1	20～450	8.9
20～100	1.4	20～500	9.7
20～150	1.9	20～550	10.4
20～200	2.5	20～600	11.0

Invar 36(4J36)因瓦合金密度 ρ=8.10g/cm3[1]。

Invar 36(4J36)因瓦合金电性能

Invar 36(4J36)因瓦合金电阻率 ρ=0.78μΩ·m[1,2]。

Invar 36(4J36)因瓦合金电阻温度系数 见表2-2。 

表2-2[1,2]

温度范围/℃	20～50	20～100	20～200	20～300	20～400	20～500
αR/103℃-1	1.8	1.7	1.4	1.2	1.0	0.9

Invar 36(4J36)因瓦合金磁性能

Invar 36(4J36)因瓦合金居里点 Tc=230℃[1,2]。

Invar 36(4J36)因瓦合金合金（带材）的磁性能 见表2-3。

表2-3[1,2]

H/(A/m)	B/T	H/(A/m)	B/T
8	1.8×10-2	160	0.74
16	4.2×10-2	400	0.97
24	8×10-2	800	1.12
40	0.2	2000	1.27
80	0.5	4000	1.32

在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.6T，矫顽力Hc=48A/m[1,2]。

 Invar 36(4J36)因瓦合金合金磁导率与温度的关系（磁场强度400A/m) 见表2-4。

表2-4[1,2]

θ/℃	-17.8	10.0	37.8	66	93	116
μ/(mH/m)	2.25	2.14	2.04	1.93	1.81	1.70

 Invar 36(4J36)因瓦合金化学性能 合金在大气、淡水、和海水中有一定的耐腐蚀性。 

 

 

三、Invar 36(4J36)因瓦合金力学性能

 

 Invar 36(4J36)因瓦合金技术标准规定的性能

Invar 36(4J36)因瓦合金室温及各种温度下的力学性能 

 Invar 36(4J36)因瓦合金硬度 合金在退火状态的硬度HV=140[1,2]。

 Invar 36(4J36)因瓦合金拉伸性能 合金（退火状态）在常温下的拉伸性能见表3-1。在不同冷应变下的拉伸性能见表3-2。 

表3-1[1]

σb/MPa	σP0.2/MPa	δ/%
450	274	35

表3-2

ε/%	σb/MPa	σP0.2/MPa	δ/%
15 25 30	641 689 731	448 617 655	14 9 8

Invar 36(4J36)因瓦合金持久和蠕变性能

 Invar 36(4J36)因瓦合金疲劳性能 

Invar 36(4J36)因瓦合金弹性性能 

Invar 36(4J36)因瓦合金弹性模量 合金（退火状态）的弹性模量E=144GPa。

 

 

四、Invar 36(4J36)因瓦合金组织结构

 

Invar 36(4J36)因瓦合金相变温度           

Invar 36(4J36)因瓦合金时间-温度-组织转变曲线 

Invar 36(4J36)因瓦合金合金组织结构 合金为单相奥氏体组织。

Invar 36(4J36)因瓦合金晶粒度 冷应变率ε=60%～70%、厚度d=1mm的带材，在表4-1所示温度下退火1h，空冷后，按YB 027-1992标准进行晶粒度评级，结果见表4-1。

表4-1[1,2]

退火温度/℃	700	750	800	900	1000	1050	1100	1200
晶粒度级别	开始再结晶	>10	>10	9.0	6.5	4.0	3.0	2.0

 

 

五、Invar 36(4J36)因瓦合金工艺性能与要求

 

 Invar 36(4J36)因瓦合金成形性能 合金很容易冷、热加工。热加工时应避免在含硫的气氛中加热。

 Invar 36(4J36)因瓦合金焊接性能 合金可采用氧乙炔焊、电弧焊、点焊和氢原子焊等方法焊接。由于膨胀系数与合金的化学成分有关，应尽量避免因焊接造成合金成分的改变，因此好使用氩弧焊，焊接的填充金属好含有0.5%～1.5%的钛，以减少焊接的气孔和裂缝。

Invar 36(4J36)因瓦合金零件热处理工艺 该合金热处理可分为：消除应力退火、中间退火及稳定化处理。

(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：530～550℃，保温1～2h,炉冷。

(2)中间退火 为消除合金在冷轧，冷拔、冷冲压过程引起的加工硬化现象，以利于继续加工。工件加热到830～880℃，保温30min，炉冷或空冷。

(3)稳定化处理 为获得具有较低的膨胀系数又能使其性能稳定的处理。一般采用三段处理。

a)均匀化：在加热中，合金中的杂质充分固溶和合金化元素趋于均匀。工件在保护气氛中，加热到830℃，保温20min～1h，淬火。

b)回火：在回火过程中能够部分消除由淬火产生的应力。工件加热到315℃，保温1～4h，炉冷。

c)稳定化时效：使合金的尺寸稳定。工件加热到95℃，保温48h。对于冷加工或机械加工后的高精度零件，不宜采用高温处理时，可采用下述消除应力稳定化处理：工件加热到315～370℃，1～4h。

该合金不能用热处理硬化。

Invar 36(4J36)因瓦合金表面处理工艺 表面处理可采用喷砂、抛光或酸洗。合金可用25%盐酸溶液在70℃下酸洗，清除氧化皮。

Invar 36(4J36)因瓦合金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。