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4J29是一种真空熔炼的铁镍钴低膨胀合金4J29是一种真空熔炼的铁镍钴低膨胀合金4J29是一种真空熔炼的铁镍钴低膨胀合金
4J29合金又称可伐(Kovar)合金4J29合金又称可伐(Kovar)合金4J29合金又称可伐(Kovar)合金
4J29
材料牌号：4J29精密合金
一、4J29精密合金概述：
4J29合金又称可伐(Kovar)合金。该合金在20～450℃具有与硅硼硬玻璃相近的线膨胀系数，居里点较高，并有良好的低温组织稳定性。合金的氧化膜致密，能很好地被玻璃浸润。且不与汞作用，适合在含汞放电的仪表中使用。是电真空器件主要密封结构材料。
1、4J29材料牌号： 4J29。
2、4J29相近牌号： 见表1-1。
表1-1[1～4]
俄罗斯
美国
英国
日本
法国
德国
29HК
Kovar
Nilo K
KV-1
Dilver P0
Vacon 12
29HК-BИ
Rodar
Techallony Glasseal 29-17
Telcaseal
KV-2 KV-3
Dilver P1
Silvar 48
3、4J29材料的技术标准：
4、4J29化学成分： 见表1-2。
表1-2 %
C≤
Si≤
Mn≤
P≤
S≤
Cr≥
Ni≥
Mo≥
Cu≤
0.03
0.30
0.50
0.020
0.020
-
28.5-29.5
-
0.20
其他
Al≤
Ti≤
Fe≤
Co≤
V≤
W≤
Nb≤
N≤
-
-
余量
16.8-17.8
-
-
-
在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍、钴含量偏离表1-2规定范围。铝、镁、锆和钛的含量各不大于0.10%，其总量应不大于0.20%。
5、4J29热处理制度：标准规定的膨胀系数及低温组织稳定性的性能检验试样，在氢气气氛中加热至900℃±20℃,保温1h，再加热至1100℃±20℃，保温15min，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。
6、4J29品种规格与供应状态：品种有丝、带、板、管和棒材。
7、4J29熔炼与铸造工艺：用非真空感应炉、真空感应炉或电弧炉熔炼。
8、4J29应用概况与特殊要求：该合金是国际通用的典型的Fe-Ni-Co硬玻璃封接合金。经航空工厂长期使用，性能稳定。主要用于电真空元器件如发射管、振荡管、引燃管、磁控管、晶体管、密封插头、继电器、集成电路的引出线、底盘、外壳、支架等的玻璃封接。在应用中应使选用的玻璃与合金的膨胀系数相匹配。根据使用温度严格检验其低温组织稳定性。在加工过程中应进行适当的热处理，以保证材料具有良好的深冲引伸性能。当使用锻材时应严格检验其气密性。
二、4J29物理及化学性能：
1、4J29热性能：
(1)、4J29溶化温度范围：该合金溶化温度约为1450℃[1,2]。
(2)、4J29热导率： 见表2-1。
表2-1[1]
θ/℃
100
200
300
400
500
λ/(W/(m·℃))
20.6
21.5
22.7
23.7
25.4
(3)、4J29比热容： 在0℃时，比热容为440J/(kg•℃)；在430℃时，比热容为649J/(kg•℃)。
(4)、4J29线膨胀系数： 标准规定α1(20～400℃)=(4.6～5.2)×10-6℃-1；α1(20～450℃)=(5.1～5.5)×10-6℃-1(当用于晶体管时上限为5.6×10-6℃-1)。合金的平均线膨胀系数见表2-2。合金的膨胀曲线见图2-1。
2、4J29密度：
3、4J29电性能：
(1)、4J29电阻率：ρ=0.48μΩ·m[1,5]。
表2-2[1]
θ/℃
/10-6℃-1
θ/℃
/10-6℃-1
20～60
7.8
20～500
6.2
20～100
6.4
20～550
7.1
20～200
5.9
20～600
7.8
20～300
5.3
20～700
9.2
20～400
5.1
20～800
10.2
20～450
5.3
20～900
11.4
(2)、4J29电阻温度系数：见表2-3。
表2-3[1]
温度范围/℃
20～50
20～85
20～100
20～200
20～300
20～400
αR/10-3℃-1
3.7
3.7
3.9
3.9
3.7
3.3
4、4J29磁性能：
(1)、4J29居里点： Tc=430℃[1,5]。
(2)、4J29合金的磁性能：见表2-4[1]。
在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.98T，矫顽力Hc=68.8A/m[1,2]。
5、4J29化学性能：合金在大气、淡水和海水中有较好的耐腐蚀性。
表2-4[1,2]
H/(A/m)
B/T
H/(A/m)
B/T
H/(A/m)
B/T
8
0.9×10-2
80
0.35
2000
1.47
16
2.1×10-2
160
0.81
4000
1.61
24
3.6×10-2
400
1.17
40
8.3×10-2
800
1.34
三、4J29力学性能：
1、4J29技术标准规定的性能：
(1)、4J29硬度： 深冲态带材的硬度应符合表3-1的规定。厚度不大于0.2mm时不作硬度检验。
(1)、4J29抗拉强度： 丝材和带材的抗拉强度应符合表3-2的规定。
表3-1
状态
δ/mm
硬度HV
深冲态
>2.5
≤170
≤2.5
≤165
表3-2
状态代号
状态
σb/MPa
丝材
带材
R
软态
<585
<570
1/4I
1/4硬态
585～725
520～630
1/2I
1/2硬态
655～795
590～700
3/4I
3/4硬态
725～860
600～770
I
硬态
>850
>700
2、4J29室温及各种温度下的力学性能：
(1)、4J29硬度： 冷应变率为50%的带材，在不同退火温度下的硬度见图3-1。
(2)、4J29拉伸性能：合金（退火态）在室温的拉伸性能见表3-3。冷应变率为50%的带材，在不同退火温度下的拉伸性能见图3-2。
表3-3[1,5]
σb/MPa
σP0.2/MPa
δ/%
520
330
30
3、4J29持久和蠕变性能：
4、4J29疲劳性能：
5、4J29弹性性能：4J29弹性模量： E=138GPa。
四、4J29组织结构：
1、4J29相变温度：γ→α相变温度在-80℃以下。
2、4J29时间-温度-组织转变曲线：
3、4J29合金组织结构：合金按1.5规定的热处理制度处理后，再经-78.5℃冷冻，大于等于4h不应出现马氏体组织。但当合金成分不当时，在常温或低温下将发生不同程度的奥氏体(γ)向针状马氏体(α)转变，相变时伴随着体积膨胀效应。合金的膨胀系数相应增高，致使封接件的内应力剧增，甚至造成部分损坏。影响合金低温组织稳定性的主要因素是合金的化学成分。从Fe-Ni-Co三元相图中可以看到，镍是稳定γ相的主要元素，镍含量偏高有利于γ相的稳定。随合金总变形率增加其组织越趋向稳定。合金成分偏析也可能造成局部区域的γ→α相变。此外晶粒粗大也会促进γ→α相变。
4、4J29晶粒度：标准规定深冲态带材的晶粒度应不小于7级，小于7级的晶粒不得超过面积的10%。厚度小于0.13mm的带材估计平均晶粒度时，沿带材厚度方向晶粒个数应不少于8个。
冷应变率为60%～70%的厚的带材，在表4-1所示温度下退火1h,空冷后，按YB 027-1992附录A评级，其晶粒度见表4-1。
表4-1[1,2]
退火温度/℃
675
700
750
800
900
1000
1100
1200
材料牌号：4J29精密合金
一、4J29精密合金概述：
4J29合金又称可伐(Kovar)合金。该合金在20～450℃具有与硅硼硬玻璃相近的线膨胀系数，居里点较高，并有良好的低温组织稳定性。合金的氧化膜致密，能很好地被玻璃浸润。且不与汞作用，适合在含汞放电的仪表中使用。是电真空器件主要密封结构材料。
1、4J29材料牌号： 4J29。
2、4J29相近牌号： 见表1-1。
表1-1[1～4]
俄罗斯
美国
英国
日本
法国
德国
29HК
Kovar
Nilo K
KV-1
Dilver P0
Vacon 12
29HК-BИ
Rodar
Techallony Glasseal 29-17
Telcaseal
KV-2 KV-3
Dilver P1
Silvar 48
4、4J29化学成分： 见表1-2。
表1-2 %
C≤
Si≤
Mn≤
P≤
S≤
Cr≥
Ni≥
Mo≥
Cu≤
0.03
0.30
0.50
0.020
0.020
-
28.5-29.5
-
0.20
其他
Al≤
Ti≤
Fe≤
Co≤
V≤
W≤
Nb≤
N≤
-
-
余量
16.8-17.8
-
-
-
5、4J29热处理制度：标准规定的膨胀系数及低温组织稳定性的性能检验试样，在氢气气氛中加热至900℃±20℃,保温1h，再加热至1100℃±20℃，保温15min，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。
6、4J29品种规格与供应状态：品种有丝、带、板、管和棒材。
7、4J29熔炼与铸造工艺：用非真空感应炉、真空感应炉或电弧炉熔炼。
8、4J29应用概况与特殊要求：该合金是国际通用的典型的Fe-Ni-Co硬玻璃封接合金。经航空工厂长期使用，性能稳定。主要用于电真空元器件如发射管、振荡管、引燃管、磁控管、晶体管、密封插头、继电器、集成电路的引出线、底盘、外壳、支架等的玻璃封接。在应用中应使选用的玻璃与合金的膨胀系数相匹配。根据使用温度严格检验其低温组织稳定性。在加工过程中应进行适当的热处理，以保证材料具有良好的深冲引伸性能。当使用锻材时应严格检验其气密性。
二、4J29物理及化学性能：
1、4J29热性能：
(1)、4J29溶化温度范围：该合金溶化温度约为1450℃[1,2]。
(2)、4J29热导率： 见表2-1。
表2-1[1]
θ/℃
100
200
300
400
500
λ/(W/(m·℃))
20.6
21.5
22.7
23.7
25.4
(4)、4J29线膨胀系数： 标准规定α1(20～400℃)=(4.6～5.2)×10-6℃-1；α1(20～450℃)=(5.1～5.5)×10-6℃-1(当用于晶体管时上限为5.6×10-6℃-1)。合金的平均线膨胀系数见表2-2。合金的膨胀曲线见图2-1。
2、4J29密度：
3、4J29电性能：
(1)、4J29电阻率：ρ=0.48μΩ·m[1,5]。
表2-2[1]
θ/℃
/10-6℃-1
θ/℃
/10-6℃-1
20～60
7.8
20～500
6.2
20～100
6.4
20～550
7.1
20～200
5.9
20～600
7.8
20～300
5.3
20～700
9.2
20～400
5.1
20～800
10.2
20～450
5.3
20～900
11.4
表2-3[1]
温度范围/℃
20～50
20～85
20～100
20～200
20～300
20～400
αR/10-3℃-1
3.7
3.7
3.9
3.9
3.7
3.3
(1)、4J29居里点： Tc=430℃[1,5]。
(2)、4J29合金的磁性能：见表2-4[1]。
在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.98T，矫顽力Hc=68.8A/m[1,2]。
5、4J29化学性能：合金在大气、淡水和海水中有较好的耐腐蚀性。
表2-4[1,2]
H/(A/m)
B/T
H/(A/m)
B/T
H/(A/m)
B/T
8
0.9×10-2
80
0.35
2000
1.47
16
2.1×10-2
160
0.81
4000
1.61
24
3.6×10-2
400
1.17
40
8.3×10-2
800
1.34
1、4J29技术标准规定的性能：
(1)、4J29硬度： 深冲态带材的硬度应符合表3-1的规定。厚度不大于0.2mm时不作硬度检验。
(1)、4J29抗拉强度： 丝材和带材的抗拉强度应符合表3-2的规定。
表3-1
状态
δ/mm
硬度HV
深冲态
>2.5
≤170
≤2.5
≤165
状态代号
状态
σb/MPa
丝材
带材
R
软态
<585
<570
1/4I
1/4硬态
585～725
520～630
1/2I
1/2硬态
655～795
590～700
3/4I
3/4硬态
725～860
600～770
I
硬态
>850
>700
(1)、4J29硬度： 冷应变率为50%的带材，在不同退火温度下的硬度见图3-1。
(2)、4J29拉伸性能：合金（退火态）在室温的拉伸性能见表3-3。冷应变率为50%的带材，在不同退火温度下的拉伸性能见图3-2。
表3-3[1,5]
σb/MPa
σP0.2/MPa
δ/%
520
330
30
3、4J29持久和蠕变性能：
4、4J29疲劳性能：
5、4J29弹性性能：4J29弹性模量： E=138GPa。
四、4J29组织结构：
1、4J29相变温度：γ→α相变温度在-80℃以下。
2、4J29时间-温度-组织转变曲线：
3、4J29合金组织结构：合金按1.5规定的热处理制度处理后，再经-78.5℃冷冻，大于等于4h不应出现马氏体组织。但当合金成分不当时，在常温或低温下将发生不同程度的奥氏体(γ)向针状马氏体(α)转变，相变时伴随着体积膨胀效应。合金的膨胀系数相应增高，致使封接件的内应力剧增，甚至造成部分损坏。影响合金低温组织稳定性的主要因素是合金的化学成分。从Fe-Ni-Co三元相图中可以看到，镍是稳定γ相的主要元素，镍含量偏高有利于γ相的稳定。随合金总变形率增加其组织越趋向稳定。合金成分偏析也可能造成局部区域的γ→α相变。此外晶粒粗大也会促进γ→α相变。
4、4J29晶粒度：标准规定深冲态带材的晶粒度应不小于7级，小于7级的晶粒不得超过面积的10%。厚度小于0.13mm的带材估计平均晶粒度时，沿带材厚度方向晶粒个数应不少于8个。
冷应变率为60%～70%的厚的带材，在表4-1所示温度下退火1h,空冷后，按YB 027-1992附录A评级，其晶粒度见表4-1。
表4-1[1,2]
退火温度/℃
675
700
750
800
900
1000
1100
1200
