Полоса ТКЛР 32НК: прецизионный сплав с нормируемым температурным расширением
Полоса ТКЛР 32НК — горячекатаный или холоднокатаный сортовой прокат из прецизионного сплава 32НК (система Fe–Ni–Co), аттестованный по температурному коэффициенту линейного расширения (ТКЛР). В отличие от конструкционных сталей, для сплава 32НК нормируется не прочность, а величина в интервале температур, что определяет его применение в термостабильных узлах. Значение ТКЛР сплава 32НК составляет (1,8–2,2)10 1/C в диапазоне –60…+100 C, что обеспечивает минимальные температурные деформации сопрягаемых деталей.
Сортамент и геометрические параметры
Полоса поставляется в виде горячекатаного или холоднокатаного проката прямоугольного сечения с нормируемой кривизной и разнотолщинностью. Точность прокатки определяет воспроизводимость зазоров в термостабильных соединениях.
- Толщина — 0,5–12,0 мм (холоднокатаная), 6–40 мм (горячекатаная)
- Ширина — 10–250 мм
- Длина — мерная, немерная, до 3000 мм
- Кривизна — не более 3 мм на 1 м длины
- Разнотолщинность — в пределах допуска по ГОСТ 19903 / ГОСТ 19904
Химический состав и структурное состояние
Сплав 32НК содержит никель и кобальт в соотношении, обеспечивающем инварный эффект — компенсацию магнитострикционного и теплового расширения. Содержание углерода и примесей жёстко ограничено, поскольку неметаллические включения искажают .
| Элемент | Массовая доля, % | Влияние на ТКЛР | Контроль | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Никель (Ni) | 31,0–33,0 | формирует инварный минимум | хим. анализ | основа сплава |
| Кобальт (Co) | 4,0–6,0 | смещает в область малых значений | хим. анализ | стабилизатор |
| Углерод (C) | 0,05 | рост при превышении | хим. анализ | ограничение |
| Железо (Fe) | остальное | матрица | — | баланс |
Физико-механические свойства
Прочностные характеристики сплава 32НК ниже, чем у конструкционных сталей, что компенсируется стабильностью размеров. Предел текучести — 240–320 МПа, временное сопротивление — 440–560 МПа. Твёрдость — 120–160 HB. Сплав сохраняет ферромагнитные свойства до точки Кюри, что учитывается при работе в магнитных полях.
- ТКЛР — (1,8–2,2)10 1/C при –60…+100 C
- Плотность — 8,1–8,3 г/см
- Модуль упругости — 140–160 ГПа
- Теплопроводность — 11–14 Вт/(мК)
- Точка Кюри — 230–260 C
Технология изготовления и термообработка
Полоса ТКЛР 32НК производится методом горячей прокатки слитков с последующей холодной прокаткой и промежуточными отжигами. Финальная термообработка — отжиг при 800–850 C с медленным охлаждением для снятия напряжений и стабилизации . Механическая обработка (фрезерование, шлифование) выполняется после отжига, поскольку наклёп повышает ТКЛР.
Области применения
Полоса из сплава 32НК применяется в узлах, где температурные деформации недопустимы: оправки и оснастка для намотки оптического волокна, элементы лазерных резонаторов, детали криогенной техники, измерительные приборы.
- Оптические и лазерные системы — держатели зеркал, юстировочные узлы
- Криогенная техника — элементы арматуры, датчики уровня
- Приборостроение — шкалы, платы, корпуса эталонных мер
- Электроника — корпуса СВЧ-приборов, термостабильные основания
- Авиастроение — элементы крепления бортовой оптики
Вопросы и ответы
Чем полоса 32НК отличается от полосы 29НК?
Сплав 29НК имеет ТКЛР (4,0–4,5)10 1/C и предназначен для спаев со стеклом, тогда как 32НК обеспечивает более низкий — (1,8–2,2)10 1/C, что критично для термостабильных механических узлов.
Какой ТКЛР у полосы 32НК в интервале –60…+100 C?
Нормируемое значение — (1,8–2,2)10 1/C. Отклонение от интервала или наклёп повышают ТКЛР, поэтому детали после механической обработки подвергают стабилизирующему отжигу.
Допускается ли сварка полосы 32НК?
Сварка возможна, но требует последующей термообработки для восстановления . Зона термического влияния без отжига имеет повышенный ТКЛР и является источником температурных деформаций.
Какие отрасли используют полосу ТКЛР 32НК?
Оптико-механическое приборостроение, лазерная техника, криогенное оборудование, электроника СВЧ, авиационные системы наведения и эталонная метрология.
