精密合金4J36钢板（厚度≤35mm）百科解析

精密合金4J36钢板（厚度≤35mm）百科解析

定义与核心特性：
4J36是一种典型的铁镍基定膨胀合金，属于精密合金中的重要类别。其最核心的特性是在特定温度范围内（通常指室温至约400°C）具有极低的热膨胀系数，与软玻璃、陶瓷（如95%氧化铝瓷）以及半导体硅材料相匹配。这使得它在需要严格控制尺寸随温度变化的场合具有不可替代的价值。本解析特指厚度在35毫米以下的轧制钢板形态。

核心化学成分（基于国家标准如GB/T 15018）：

镍 (Ni)： 这是4J36合金的基体和关键元素，含量严格控制在35.0% - 37.0%。镍的含量直接决定了合金的低膨胀特性。

铁 (Fe)： 作为基体的主要组成部分，余量。

碳 (C)： 含量极低，通常≤ 0.05%，目的是尽量减少碳化物析出对热膨胀性能和加工性的不利影响。

锰 (Mn)： 含量≤ 0.50%，作为脱氧剂和轻微固溶强化元素。

硅 (Si)： 含量≤ 0.30%，主要作为脱氧剂。

磷 (P)： 含量≤ 0.020%，属于有害杂质，需严格控制以保证加工塑性和韧性。

硫 (S)： 含量≤ 0.020%，同样是有害杂质，严格控制以改善热加工性能和韧性。

钴 (Co)： 含量≤ 1.00%，通常作为微量存在或控制上限。

铜 (Cu)： 含量≤ 0.20%，微量杂质元素。

铬 (Cr)： 含量≤ 0.20%，微量杂质元素。

关键微量元素控制： 对低膨胀性能至关重要的微量元素（如钴、铬、铜等）的总量有严格限制，确保不干扰镍对热膨胀系数的决定性作用。

核心物理与机械性能（针对≤35mm钢板）：

低热膨胀系数 (CTE)： 这是4J36合金的灵魂特性。

在20°C - 400°C 的平均热膨胀系数通常在 1.6 × 10⁻⁶ /°C 左右（具体值需参考具体标准及热处理状态）。

该低膨胀特性在室温至其居里点（约230°C） 以下的温度区间尤为稳定和显著。

采购注意： 明确要求供应商提供目标温度范围（如20-300°C， 20-400°C）的平均CTE实测值或保证值，这是验收的核心指标。

居里温度： 大约在230°C。在此温度以下，合金表现为铁磁性，热膨胀系数很低；超过此温度，转变为顺磁性，热膨胀系数会显著升高。了解此温度点对于设计应用温度上限至关重要。

导热性： 导热系数相对较低，约在 10-15 W/(m·K) 范围（室温附近）。这需要在设计涉及热传导的部件时予以考虑。

力学性能（典型范围，受厚度、状态影响）：

抗拉强度 (Rm)： 退火态通常在 450 - 550 MPa 范围。

规定塑性延伸强度 (Rp0.2)： 退火态通常在 200 - 300 MPa 范围。

断后伸长率 (A)： 退火态表现良好塑性，通常 ≥ 30%（甚至更高），有利于后续的冲压、弯曲等冷加工成型。

硬度： 退火态布氏硬度 (HBW) 通常在 140 - 180 范围。

采购注意： 明确采购板材的状态（通常为退火态以利于加工），并确认力学性能是否符合项目设计要求（尤其是需要后续冷成型时，高延伸率是关键）。

磁性： 在居里温度（~230°C）以下表现为铁磁性，具有磁导率；高于居里温度转变为顺磁性。若应用环境涉及磁场，此特性需关注。

密度： 约为 8.1 g/cm³。

加工与制造性能：

冷加工性： 退火态4J36钢板（≤35mm）具有良好的冷加工塑性，可以进行冲压、深拉、弯曲、旋压等成型操作。但加工硬化速率较高，复杂或剧烈变形可能需要中间退火。

热加工性： 热加工（如锻造、热轧）温度范围通常在900°C - 1200°C。温度控制需精确，避免过热或过低导致开裂。

焊接性： 可采用常见的焊接方法（如TIG, MIG, 电子束焊等），但需注意：

热影响区可能出现晶粒长大和性能变化。

焊接应力可能导致变形，影响尺寸精度。

焊后通常需要进行去应力退火（约800-850°C保温后缓冷），以恢复低膨胀性能并消除应力。

热处理： 标准热处理为退火，典型工艺是加热到830°C - 880°C，保温足够时间（根据厚度决定），然后以≤300°C/h的速度冷却至400°C以下，最后可以空冷。缓冷对于获得最佳的低膨胀性能至关重要。避免在约300°C - 550°C区间慢冷，以防有害相析出。

主要应用领域（基于其低膨胀特性）：

航空航天： 发动机部件（如密封环、壳体）、仪器仪表支架、光学平台结构件等需要尺寸稳定的高温部件。

电子与半导体： 引线框架（尤其需与硅片匹配的功率器件）、微波管组件、真空电子器件（芯柱、支撑杆）、激光器基座、半导体制造设备中的精密部件。

精密仪器仪表： 标准量具（如尺子、块规的基底）、精密测量设备的框架、光学镜筒、温度传感器外壳等。

电真空工业： 显像管荫罩框架、真空开关管部件等。

其他： 需要与玻璃、陶瓷进行气密封接或要求低温膨胀的结构件（如低温容器）。

采购员特别关注要点：

规格明确： 除厚度≤35mm外，务必明确宽度、长度、公差等级（如厚度公差）、边缘状态（如轧制边、切边）。

材料状态： 绝大多数需求为退火态 (Annealed, A)，以保证最佳的低膨胀性能和加工塑性。确认状态标识。

核心性能保证： 热膨胀系数 (CTE) 是首要关注的性能指标，必须明确要求的目标温度范围（如20-300°C, 20-400°C）及保证值上限。力学性能（特别是延伸率） 对于后续加工至关重要。

成分符合性： 要求供应商提供材质证明书（MTC/CofC），确保主要成分（尤其是Ni含量）和杂质元素（P, S, C等）符合标准（如GB/T 15018, ASTM F30等）。

表面质量： 明确表面要求（如无氧化皮、无划伤、无裂纹、光洁度）。不同应用对表面粗糙度可能有不同要求。

内部质量： 对于高要求应用，可能需要规定超声波探伤（UT）等级（如ASTM A388），确保无影响使用性能的内部缺陷（如分层、夹杂）。

特殊要求： 是否需磁性能测试（如磁导率）、特殊的晶粒度要求、特殊的平直度要求等。

标准依据： 明确采购合同执行的产品标准（如GB/T 15018-2013《精密合金牌号》中对4J36的规定，或具体的技术协议）。

厚度效应（≤35mm）： 相比更厚的板材，≤35mm的钢板在热处理时更容易达到均匀的组织和性能，冷加工性能也更好。但采购时仍需关注厚度公差对最终零件尺寸的影响。

供应商资质： 选择在精密合金领域有经验、质量控制严格、能提供可靠检测报告的供应商。

总结：
4J36（厚度≤35mm）钢板是一种以极低热膨胀系数为核心价值的精密合金材料。其镍含量严格控制在36%左右，通过精确的成分控制和特定的热处理（特别是缓冷）来确保其优异的尺寸稳定性（20°C - 400°C）。它具有良好的冷加工塑性（退火态），广泛应用于航空航天、半导体电子、精密仪器、电真空等领域中需要与玻璃、陶瓷匹配或要求低温膨胀的结构件。采购时务必重点关注热膨胀系数保证值、材料状态（退火态）、成分符合性、力学性能（延伸率）以及表面和内部质量要求，并选择可靠的供应商。

希望这篇解析能为您（采购员）理解和采购精密合金4J36钢板（厚度≤35mm）提供清晰的技术依据和关注要点。如需特定参数的具体数值范围或标准号细节，可进一步查询相关标准或向供应商索取技术资料。