Немагнитный круг 42ХНМ-У: прецизионный сортамент из инварного сплава
Немагнитный круг 42ХНМ-У — горячекатаный или холоднотянутый пруток круглого сечения из прецизионного сплава 42ХНМ (система Fe–Ni–Mo), сохраняющего немагнитные свойства и стабильные линейные размеры в условиях переменных температур. Сплав 42ХНМ-У выплавляется в вакуумно-индукционных печах с последующим электрошлаковым переплавом, что обеспечивает минимальное содержание неметаллических включений и серы. Круг поставляется в термообработанном состоянии с регламентированным коэффициентом теплового расширения (КТР) в диапазоне –60…+100 C.
Ключевая особенность 42ХНМ-У — сочетание низкого КТР (не более 5,510 1/C в интервале –60…+20 C) с сохранением парамагнитного состояния: магнитная проницаемость в поле напряжённостью 8 кА/м не превышает 1,005. Это позволяет применять круг в узлах, где одновременно критичны геометрическая стабильность и отсутствие магнитных возмущений: гироскопические приборы, эталонные меры длины, элементы волоконно-оптических датчиков.
Сортамент и технические параметры
- Диаметр: 6–120 мм (холоднотянутый — 6–40 мм, горячекатаный — 40–120 мм)
- Квалитет точности: h9, h11, h12 по ГОСТ 2590 / ГОСТ 7417
- Длина прутков: 1,5–6,0 м (мерная, немерная, кратная)
- Кривизна: не более 0,5 мм на 1 м длины
- Шероховатость поверхности: Ra 1,25 мкм (обточенный), Ra 2,5 мкм (горячекатаный)
- Твёрдость: 160–210 HB после отжига
Химический состав и структура
Сплав 42ХНМ-У содержит 41,5–43,0 % никеля, 5,0–6,0 % молибдена, не более 0,05 % углерода, не более 0,3 % кремния и 0,3–0,6 % марганца. Молибден подавляет развитие ферромагнитной фазы при деформации и термическом воздействии. Структура — однородный -твёрдый раствор с размером зерна 20–40 мкм (номер 6–8 по ГОСТ 5639). После отжига при 850–900 C в защитной атмосфере водорода обеспечивается стабильность магнитной проницаемости при последующей механической обработке.
| Параметр | Значение | Условие измерения | Метод контроля | Допуск |
|---|---|---|---|---|
| КТР | 5,510 1/C | –60…+20 C | дилатометрия | 0,310 |
| Магнитная проницаемость | 1,005 | H = 8 кА/м | баллистический | — |
| Предел прочности в | 490–640 МПа | 20 C | растяжение | 30 МПа |
| Относительное удлинение | 25 % | 20 C | растяжение | — |
| Точка Кюри | 380 C | нагрев | термомагнитный | 10 C |
| Плотность | 8,15 г/см | 20 C | гидростатический | 0,05 |
Области применения
- Гироскопические и навигационные приборы: оси, втулки, элементы подвеса, работающие при 1,005
- Эталонные меры длины и штриховые интерферометры: прутки для изготовления концевых мер и направляющих
- Волоконно-оптические датчики температуры и деформации: корпусные детали, компенсирующие температурный дрейф
- Электронно-лучевое и ионно-плазменное оборудование: немагнитные токовводы, держатели образцов
- Криогенная техника: элементы арматуры и крепежа для систем с рабочими температурами до –196 C
- Точное приборостроение: шпиндели, оправки, калибры для контроля размеров в магнитных полях
Технологические особенности обработки
Круг 42ХНМ-У удовлетворительно обрабатывается резанием на токарных и фрезерных станках с ЧПУ при использовании твёрдосплавного инструмента (группа K10–K20) и СОЖ на масляной основе. Точение ведут на скоростях 60–90 м/мин с подачей 0,1–0,2 мм/об. Сварка плавлением не рекомендуется из-за риска изменения химического состава в зоне термического влияния; для соединений применяют пайку твёрдыми припоями на основе серебра при температуре не выше 800 C. После механической обработки для снятия наклёпа проводят вакуумный отжиг при 800–850 C.
Вопросы и ответы
Чем 42ХНМ-У отличается от 42Н?
Сплав 42ХНМ-У легирован молибденом (5,0–6,0 %), что подавляет ферромагнитную фазу и снижает КТР до 5,510 1/C. У сплава 42Н без молибдена магнитная проницаемость выше и менее стабильна после деформации.
Сохраняет ли круг немагнитные свойства после токарной обработки?
Да, при условии, что наклёп не превышает 15 %. Для восстановления исходной проницаемости 1,005 рекомендуется вакуумный отжиг при 800–850 C после чернового точения.
Какой квалитет точности доступен для холоднотянутого круга?
Холоднотянутый круг 42ХНМ-У поставляется в квалитетах h9 и h11 по ГОСТ 7417. Для диаметров менее 10 мм достижим h8 при дополнительном шлифовании.
При каких температурах эксплуатации сохраняется стабильность размеров?
Регламентированный КТР обеспечивается в диапазоне –60…+100 C. При нагреве выше 380 C (точка Кюри) сплав переходит в парамагнитное состояние с иными магнитными характеристиками.
