Лист ТКЛР 29НК: прецизионный сплав для согласованных тепловых расширений
Лист ТКЛР 29НК — горячекатаный или холоднокатаный прокат из железоникелькобальтового сплава 29НК (близкий аналог 29НК-ВИ, система Fe–Ni–Co), нормируемый по ГОСТ 14082 и ГОСТ 10994. Ключевая характеристика материала — температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), который в интервале 20–400 C удерживается на уровне (4,5–5,5)10 1/C и практически совпадает с ТКЛР тугоплавких стёкол марок С52-1, С48-3 и керамики на основе AlO. Именно это свойство определяет назначение листа: изготовление согласованных по расширению элементов вакуумно-плотных узлов.
Технические параметры проката
Сплав 29НК выплавляют в вакуумно-индукционных печах, что обеспечивает низкое содержание газов и неметаллических включений. Лист поставляют в термически обработанном состоянии с регламентированным зерном. Основные нормируемые показатели:
- ТКЛР в интервале 20–100 C — не более 5,510 1/C
- ТКЛР в интервале 20–400 C — 4,5–5,510 1/C
- Предел текучести при 20 C — не менее 300 МПа
- Временное сопротивление — 550–750 МПа
- Относительное удлинение — не менее 20 %
- Точка Кюри — около 420 C
Толщина листа — от 0,5 до 6,0 мм, ширина — до 600 мм, длина — до 1500 мм. Кромки обрезают на гильотинных ножницах или дисковых пилах; для тонких листов применяют лазерную резку в среде аргона. Поставка — в отожжённом состоянии, твёрдость по Бринеллю не превышает 170 HB.
Сортамент и состояние поставки
| Толщина, мм | Ширина, мм | Состояние | ТКЛР, 10 1/C | Применение |
|---|---|---|---|---|
| 0,5–1,0 | до 300 | холоднокатаный, отожжённый | 4,8–5,2 | спаи со стеклом С52-1 |
| 1,0–2,0 | до 400 | холоднокатаный, отожжённый | 4,9–5,3 | корпуса электровакуумных приборов |
| 2,0–4,0 | до 500 | горячекатаный, отожжённый | 5,0–5,5 | фланцы, токовводы |
| 4,0–6,0 | до 600 | горячекатаный | 5,1–5,5 | несущие элементы вакуумных камер |
Технологичность и обработка
Сплав 29НК удовлетворительно деформируется в холодном состоянии, допускает гибку, вытяжку и штамповку с промежуточными отжигами при 800–900 C в защитной атмосфере. Сварка выполняется аргонодуговым способом; для соединения со стеклом применяют контактно-реактивную пайку в водороде при 1000–1100 C. После пайки обязателен отжиг для снятия напряжений, иначе ТКЛР смещается и герметичность соединения нарушается.
Обработка резанием затруднена из-за склонности к наклёпу — используют твёрдосплавный инструмент и обильное охлаждение. Травление в смеси серной и азотной кислот удаляет окалину без изменения геометрии листа.
Области применения
- Корпуса и фланцы электровакуумных приборов, магнетронов, клистронов
- Токовводы и изоляторы, спаиваемые со стеклом С52-1 и С48-3
- Датчики давления и температуры с керамическими мембранами
- Лазерные резонаторы и оптические узлы, требующие термостабильности
- Элементы криогенной техники, работающие в интервале –196…+400 C
Вопросы и ответы
Чем лист 29НК отличается от листа 29НК-ВИ?
Сплав 29НК-ВИ выплавляют в вакуумно-индукционной печи с последующим вакуумно-дуговым переплавом, что снижает содержание кислорода и серы. Это уменьшает разброс ТКЛР и повышает герметичность спаёв со стеклом.
Какой ТКЛР у листа 29НК в интервале 20–400 C?
Значение составляет 4,5–5,510 1/C в зависимости от толщины и режима термообработки. Для точных расчётов согласования со стеклом С52-1 запрашивают паспортные данные конкретной партии.
Можно ли сваривать лист 29НК с нержавеющей сталью?
Сварка возможна аргонодуговым способом, но из-за разницы ТКЛР в зоне шва возникают напряжения. Для ответственных узлов применяют переходники из сплава 47НД или биметаллические вставки.
При какой температуре отжигают лист 29НК перед пайкой?
Рекомендуется отжиг при 800–900 C в водороде или диссоциированном аммиаке с последующим медленным охлаждением. Это стабилизирует структуру и обеспечивает заданный ТКЛР.
