4J36低膨胀合金棒料规格！！！

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4J36属低膨胀合金(因瓦合金)，执行标准：YB/T 5241-2005
特性：其膨胀系数α(20~100℃)<1.5×10-6℃-1，主要用于制造精密

仪器仪表中随温度变化尺寸近似恒定的元件，如精密天平的臂、标准

钟摆杆、摆轮、长度标尺、大地测量基准尺、谐振腔、微波通信的波

导管、标准频率发生器等，还用作热双金属的被动层。
4J36其他叫法：因瓦合金，Invar，UNS K93600，ASTM 1684，

FeNi36,1.3912，等

(1)牌号和化学成分。
合金的牌号和化学成分
合金
牌号
化学成分(质量分数)(％)
C
Si
P
S
Co
Cr
Mn
Ni
Fe
4J36
≤
0.30～0.60
35～37
余量
0.03
0.20
0.02
0.01
0.50
0.20
注：合金材的尺寸和外形应符合GB／T14985《膨胀合金》的有关规定

。

(2)物理性能。
合金的线胀系数
合号
平均线胀系数ā／(10—6／K)
20,50℃
20～100℃
20～200℃
20～300℃
20～400℃
20～500℃
4J36
0.6
0.8
2.0
5.1
8.0
10.0
注：表中所列数据仅供参考。
(3)用途4J36适用于在环境温度变化范围内，制作对尺寸具有

要求的仪表零件。
绝大多数的金属和合金都是在受热时体积膨胀，冷却时体积收缩，但

因瓦合金由于它的铁磁性，在一定的温度范围内，具有因瓦效应的反

常热膨胀，其膨胀系数极低，有时甚至为零或负值。由于因瓦合金具

有低膨胀系数这一特点，将在航天航空、军事武器、微波通讯、彩电

阴罩以及石油运输容器等中得到广泛应用，因此因瓦合金将成为21世

纪倍受人们关注的合金。
1896年法国物理学家C.E.Guialme发现了一种奇妙的合金[1]，这种合

金在磁性温度即居里点附近热膨胀系数显著减少，出现所谓反常热膨

胀现象（负反常），从而可以在室温附近很宽的温度范围内，获得很

小的甚至接近零的膨胀系数，这种合金的组成是64%的Fe和36%的Ni，

呈面心里方结构，其牌号为4J36，它的中文名字叫殷钢，英文名字叫

因瓦合金（invar），意思是体积不变。这个的合金对科学进步

的贡献如此之大，致使其发现者法国人C.E.Guilaume为此获得1920年

的诺贝尔奖，在历史上他是位也是的科学家因一项冶金学成

果而获此殊荣。
一、因瓦效应
因瓦合金自从十九世纪被发现以来，人们就被它的的工业应用潜

力和所蕴含的丰富的物理内容所吸引，因瓦效应的研究不仅是阐明金

属及其合金、化合物磁性起源的重要途径，而且在精密仪器仪表、微

波通讯、石油运输容器以及高科技产品等领域有广泛的实际作用，因

而因瓦合金是许多冶金材料学家力于开拓的新材料领域，其机理也是

凝聚态物理学家尚待解决的难题[2]。一般来说，绝大多数金属和合

金都是在受热时体积膨胀，冷却时体积收缩，它们的热膨胀系数呈线

性增大，但是元素周期表中的铁、镍、钴等过渡族元素组成的某些合

金，由于它们的铁磁性，在一定的温度范围内，热膨胀不符合正常的

膨胀规律，具有因瓦效应的反常热膨胀。例如，4J36因瓦合金在居里

点以上的热膨胀与一般合金相似，但在居里点以下形成反常热膨胀，

为了搞清因瓦合金的机理，科学家们作了大量的实验，试验表明，它

的机理与化学成分及磁性有关[3]，它在一定范围的线膨胀系数是由

低膨胀和高膨胀两部分组成，含镍量在一定范围内的增减会引起铁、

镍合金线膨胀系数的急剧变化。当含有32%-36%的镍合金具有很低的

线膨胀系数，一般平均膨胀系数为ã=1.5×10-6 oC，当含Ni量达到

36%时，因瓦合金热膨胀系数低，达到a=1.8 10-6 oC，从而可获得

低到接近零值甚至负值的热膨胀系数。该合金在居里温度以上

（230oC），失去了磁性，膨胀系数变大，而在居里点Tc附近热胀系

数比正常的系数小，出现所谓的“负反常”现象。为什么因瓦合金会

随化学成分及磁性的变化会出现“负反常”的热膨胀系数？科学家根

据试验结果，在理论方面对其进行了广泛的研究，研究表明因瓦效应

主要是在具有面心里方的γ-Fe中出现，在γ相和α相的相界，当α

相为零时就出现因瓦效应，象这样关于只在γ-Fe系合金中出现因瓦

效应的原因，目前有各种解释，但是大多数人认为，有两种[4]：（1

）在fcc合金中，Fe具有高自旋和低自旋两种不同的能态，高自旋态

使铁磁性稳定并使合金的体积膨胀。这样从居里温度以上的温度区逐

渐降低过程中Fe从低自旋向高自旋能态过渡，使合金体积逐渐膨胀。

但是，随着温度的降低，晶格振动减弱，合金体积也同时缩小，这个

效应与Fe的磁性膨胀之间发生竟争，结果使实际体积变化减小，产生

正的自发体积磁致伸缩，使因瓦合金在居里点附近出现所谓的“负反

常”。（2）invar合金的费米能级位于d能带低能态密度附近，从而

在铁磁性极化的同时，电子动能的增长比普通合金大得多，能带宽度

减小（能态密度提高），使之力图减少动能的增长，而能带宽度的减

小相当于晶格膨胀，即磁性膨胀，其结果和上述（1）一样，由于晶

格膨胀与晶格振动相竞争，于是出现低膨胀特性。考察以上两种见解

，可以发现，invar效应是由Fcc立方Fe基合金的铁磁性的能态所具有

的一种特性引起的，这是上述两种解释都包含的共同概念。根据这个

概念，可以设计其它因瓦合金。
二、因瓦合金的特性
因瓦合金属于铁基高镍合金，通常含有32%-36%的镍，还含有少量的S

、P、C等元素，其余为60％左右的Fe，由于镍为扩大奥氏体元素，故

高镍使奥氏体转为马氏体的相变降至室温以下，－100～－120℃，因

而经退火后，因瓦合金在室温及室温以下一定温度范围内，均具有面

心晶格结构的奥氏体组织，也是镍溶于γ-Fe中形成的固溶体，因而

因瓦合金具有以下性能。
1．膨胀系数小
因瓦合金也叫不胀钢，其平均膨胀系数一般为1.5×10-6℃，含镍在

36%是达到1.8×10-8℃，且在室温－80℃—+100℃时均不发生变化。
2．强度、硬度不高
因瓦合金含碳量小于0.05%，硬度和强度不高，抗拉强度在517Mpa左

右，屈服强度在276Mpa左右，维氏硬度在160左右，一般可以通过冷

变形来提高强度，在强度提高的同时仍具有良好的塑性。
3．导热系数低
因瓦合金的导热系数为0.026～0.032cal/cm•sec•℃，仅为45钢导热

系数的1/3-1/4。
4．塑性、韧性高
因瓦合金的延伸率和断面收缩率以及冲击韧性都很高，延伸率δ=

25-35%，冲击韧性αK=18-33公斤米/厘米2。
5．其它性能
由于因瓦合金含镍较高，提高了钢的淬透性和可淬性，提高了钢的耐

气性，耐蚀性和耐磨性。
通过因瓦合金的化学成分、金相组织及机械、物理性能分析可知，因

瓦合金的切削加工性与奥氏体不锈钢类似，但比奥氏体不锈钢还要难

加工，故因瓦合金在加工中主要具有切削力大、切削温度高、刀具磨

损快等特点，因而因瓦合金在加工过程中，出现软、粘和很大的塑性

，切屑不易折断，增加了切屑和前到面的摩擦，加剧了刀具的磨损，

这样不仅降低了刀具的度，而且降低了工件的加工精度，因而在

加工因瓦合金加工时，采用的硬质合金涂层刀具和新的加

工方法，才能使切削加工顺利进行，只要方法得当，就可使难加工的

因瓦合金变得很容易加工，使因瓦合金由“难加工成变成易切削”是

我们研究因瓦合金材料性能的宗旨，也是我们所要达到的目标。
三、因瓦合金的发展及应用前景
自从因瓦合金的发现，引起了科学家的重视和研究，使得因

瓦合金无论是从种类还是从性能和应用上都得到了的提高。如

1927年日本增本量研制出Fe—Ni—Co和Fe—Ni—Cr因瓦合金[5]

，1937年德国A..Kussmann研制出Fe—Pt和Fe—Pd因瓦合金等；我国

在五、六十年代也研制出4J32和4J36因瓦合金；经过将70年的发展，

直到20世纪70年代，美国Inco公司研制出Incoloy903合金，才使低膨

胀合金进入了高温用途领域，到80年代末期，才形成了现代低膨胀超

合金系列。作为低膨胀合金都要求组织稳定性，一般要求在－60℃～

－70℃下不发生马氏体相变。因为一发生这种相变，合金的膨胀系数

会发生突变，导致应用出现故障，这是不允许的。可贵的是，FeNi36

因瓦合金和FeNi32Co4超因瓦合金，在-273℃下也能保持组织稳定性

，因而至今广泛应用的只有因瓦合金和超因瓦合金，近几年来在改进

它们的质量，扩大使用范围，科学家们做了大量的研究工作，经过

100多年的发展，因瓦合金仍然是被广泛应用的经久不衰的材料

。
在因瓦合金问世的一百多年以来，取其低膨胀系数低这一特征的应用

领域迅速扩大[6]，用因瓦合金制造的精密仪器仪表、标准钟的摆杆

、摆轮及钟表的游丝成为早期重要的产品，在上世纪20年代用因瓦

合金代替铂用作于玻璃封接的引丝，大大的降低了成本；到了五、六

十年代，因瓦合金的用途继续扩大，主要用于无线电电子管、恒温器

中作控温用的热双金属片、长度标尺、大地测量基线尺等；到了八九

十年代，广泛用于微波技术、液态气体储容器、彩电的阴罩钢带、架

空输电线芯材、湝振腔、激光准直仪腔体、三步重复光刻相机基板等

。进入21世纪之后，随着航天技术的飞速发展，新的应用还包括用在

航天遥感器、精密激光、光学测量系统和波导管中作结构件、显微镜

、天文望远镜中透镜的支撑系统和需要安装透镜的各种各样科学

仪器中。
总之，随着因瓦合金不断应用于人造卫星、激光、环形激光陀螺仪和

其他的高科技产品，有力地表明这些古老的材料正在帮助现代科

学向更高水平迈进。