Лист ТКЛР 42НА-ВИ: прецизионный сплав с нормированным температурным коэффициентом линейного расширения
Лист ТКЛР 42НА-ВИ — горячекатаный или холоднокатаный прокат из прецизионного сплава на железоникелевой основе, легированного кобальтом, с регламентированным значением температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) в интервале –60…+100 C. Марка 42НА относится к группе сплавов типа 42Н (система Fe–Ni–Co), а индекс «ВИ» обозначает вакуумно-индукционную выплавку, обеспечивающую пониженное содержание газов, серы и неметаллических включений. Именно вакуумно-индукционная технология гарантирует стабильность ТКЛР от партии к партии — критичный параметр для прецизионного приборостроения и электронной техники.
Химический состав и структура
Сплав 42НА-ВИ содержит никель в пределах 41,5–43,5 %, кобальт — 4,5–6,0 %, остальное — железо. Углерод ограничен значением 0,05 %, кремний и марганец — 0,3 % каждый. Такое соотношение Ni и Co формирует аустенитную структуру с ферромагнитными свойствами и точкой Кюри в области 350–400 C. Вакуумно-индукционная выплавка снижает содержание кислорода до 0,003 % и азота до 0,005 %, что минимизирует анизотропию ТКЛР по толщине листа.
Нормируемые характеристики листа
| Параметр | Значение | Условие | Метод контроля | Единица |
|---|---|---|---|---|
| ТКЛР | 4,0–4,8 | –60…+20 C | дилатометрия | 10 K |
| ТКЛР | 4,5–5,5 | +20…+100 C | дилатометрия | 10 K |
| Толщина листа | 0,5–6,0 | холоднокатаный | микрометрия | мм |
| Предел прочности | 440–590 | после отжига | растяжение | МПа |
| Относительное удлинение | 25 | после отжига | растяжение | % |
| Точка Кюри | 350–400 | — | магнитометрия | C |
Технологические особенности производства
Вакуумно-индукционная выплавка слитка предшествует горячей деформации при 1150–1180 C с последующей зачисткой поверхности. Холодная прокатка выполняется с промежуточными отжигами в защитной атмосфере (водород, диссоциированный аммиак) при 850–950 C. Финальный рекристаллизационный отжиг формирует однородное зерно размером 20–40 мкм, что обеспечивает воспроизводимость ТКЛР в пределах 0,3 10 K. Листы поставляются в термообработанном состоянии с травленой или шлифованной поверхностью.
Области применения
- Корпуса и элементы крепления полупроводниковых лазеров и фотодиодов, где требуется согласование ТКЛР с арсенидом галлия и кремнием.
- Детали вакуумных камер и узлов электронно-лучевой сварки, работающих в условиях циклического нагрева.
- Компоненты криогенной техники: датчики уровня, арматура, элементы теплообменников при –60…+20 C.
- Оснастка для пайки и сварки стеклометаллических узлов в производстве электровакуумных приборов.
- Элементы волоконно-оптических гироскопов и интерферометров, где температурный дрейф должен быть минимизирован.
- Магнитопроводы и экраны в измерительных трансформаторах и прецизионных датчиках магнитного поля.
Обрабатываемость и сварка
Сплав 42НА-ВИ удовлетворительно обрабатывается резанием после отжига, склонен к наклёпу при холодной деформации. Сварка выполняется аргонодуговым методом с присадочным материалом на никелевой основе; зона термического влияния требует последующей термообработки для восстановления нормированного ТКЛР. Пайка возможна твердыми припоями на основе меди и серебра при температуре не выше 900 C.
Вопросы и ответы
Чем лист 42НА-ВИ отличается от листа 42НА обычной выплавки?
Индекс «ВИ» указывает на вакуумно-индукционную выплавку: снижено содержание кислорода, азота и серы, что уменьшает разброс ТКЛР между партиями и повышает чистоту металла по неметаллическим включениям.
В каком диапазоне температур нормируется ТКЛР для 42НА-ВИ?
Основной нормируемый интервал — от –60 до +100 C. В поддиапазоне –60…+20 C ТКЛР составляет 4,0–4,8 10 K, в интервале +20…+100 C — 4,5–5,5 10 K.
Поставляется ли лист 42НА-ВИ в термообработанном состоянии?
Да, листы поставляются после рекристаллизационного отжига в защитной атмосфере. При необходимости потребитель может провести дополнительную термообработку, однако режим должен исключать рост зерна выше 40 мкм.
Совместим ли 42НА-ВИ с пайкой стеклометаллических узлов?
Сплав применяется для согласования с боросиликатными стёклами и керамикой. Пайка твердыми припоями ведется при температуре до 900 C; для сохранения нормированного ТКЛР не рекомендуется нагрев выше 1000 C.
