Металлические заготовки 42Н: состав, свойства и применение
Металлические заготовки 42Н — это полуфабрикаты из прецизионного сплава на железоникелевой основе с содержанием никеля 41–43%. Материал относится к группе сплавов с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) и применяется для изготовления деталей, работающих в условиях термоциклирования совместно с силикатными стеклами и керамикой. Заготовки 42Н поставляются в виде прутков, листов, лент и поковок, прошедших контроль химического состава и механических свойств.
Характеристики сплава 42Н
Сплав 42Н имеет структуру аустенита, стабильную в интервале температур от –60 до +600 C. Ключевая особенность материала — согласованный с натриево-силикатными стеклами ТКЛР, составляющий 4,5–5,5 10 К в диапазоне 20–300 C. Это обеспечивает герметичность спаев металл-стекло при перепадах температур без возникновения термических напряжений, приводящих к разрушению соединения.
Механические свойства заготовок 42Н после деформации и термической обработки:
- предел прочности — 490–590 МПа;
- предел текучести — 240–340 МПа;
- относительное удлинение — не менее 30%;
- твердость по Бринеллю — 130–180 HB.
Материал характеризуется низкой теплопроводностью (около 15 Вт/(мК)) и высоким удельным электросопротивлением, что важно при проектировании электровакуумных приборов и токовводов.
Технологические параметры обработки
Заготовки 42Н хорошо деформируются в горячем состоянии при температурах 950–1150 C. Холодная деформация допускается с промежуточными отжигами при 800–850 C. Сварка сплава выполняется аргонодуговой или электронно-лучевой сваркой; для пайки применяются медно-серебряные припои. При механической обработке рекомендуется использовать твердосплавный инструмент с подачей охлаждающей жидкости — материал склонен к наклепу и образованию сливной стружки.
Применение заготовок 42Н
Основное назначение заготовок 42Н — производство деталей электровакуумных приборов и полупроводниковых устройств, где требуется надежное соединение металла со стеклом или керамикой. Типовые изделия из сплава 42Н:
- выводы и токовводы мощных генераторных ламп;
- корпуса и баллоны СВЧ-приборов;
- электроды искровых разрядников;
- детали герметичных разъемов и реле;
- элементы вакуумных систем научного оборудования.
В приборостроении заготовки 42Н используются для изготовления мембран, сильфонов и упругих элементов контрольно-измерительной аппаратуры, работающих при циклических тепловых нагрузках. В электронной промышленности сплав применяется для рамок кристаллодержателей и оснований корпусов интегральных микросхем.
Сортамент и условия поставки
Заготовки 42Н поставляются в соответствии с техническими условиями на полуфабрикаты из прецизионных сплавов. Номенклатура включает горячекатаные и кованые прутки диаметром 8–200 мм, холоднокатаные листы толщиной 0,5–4 мм, ленты и проволоку. Поверхность заготовок должна быть очищена от окалины и дефектов; допускаются следы правки и зачистки, не выводящие размеры за предельные отклонения.
| Вид заготовки | Диаметр/толщина, мм | Состояние поставки | ТКЛР (20–300 C), 10 К | ГОСТ/ТУ |
|---|---|---|---|---|
| Пруток горячекатаный | 10–80 | Термообработанный, травленый | 4,8–5,2 | ГОСТ 10994–74 |
| Пруток кованый | 85–200 | Кованый, отожженный | 4,6–5,4 | ТУ 14-1-2242–77 |
| Лист холоднокатаный | 0,5–4,0 | Мягкое, светлое | 4,5–5,5 | ГОСТ 24957–81 |
Контроль качества и испытания
Каждая партия заготовок 42Н проходит входной контроль химического состава методом спектрального анализа. Обязательной проверке подлежат ТКЛР на дилатометре в интервале 20–300 C и механические свойства при растяжении. Для ответственных применений в электровакуумной технике дополнительно выполняется контроль газонасыщения и испытание на герметичность спаев с контрольным образцом стекла.
Вопросы и ответы
Чем сплав 42Н отличается от ковара 29НК?
Ковар 29НК содержит кобальт и имеет ТКЛР около 5,0 10 К, что обеспечивает согласование с молибденовыми стеклами. Сплав 42Н не содержит кобальта, дешевле и предназначен для спаев с вольфрамовыми и натриево-силикатными стеклами, имеющими более низкий коэффициент расширения.
Какие дефекты недопустимы в заготовках 42Н?
Недопустимы трещины, расслоения, плены, закаты и волосовины, выводящие размеры за предельные отклонения. Также бракуются заготовки с раковинами и инородными включениями, выявленными при ультразвуковом контроле.
Какой режим термической обработки рекомендуется перед механической обработкой?
Для снятия наклепа и стабилизации структуры применяется отжиг при 820–860 C с выдержкой 30–60 минут и охлаждением на воздухе. После отжига твердость снижается до 130–150 HB, что улучшает обрабатываемость резанием.
Возможна ли сварка заготовок 42Н с нержавеющими сталями?
Да, сварка 42Н с аустенитными нержавеющими сталями выполняется аргонодуговым методом с присадочной проволокой из сплава типа 42Н или никелевого сплава. Соединение требует последующего отжига для снятия остаточных напряжений.
