Полоса ТКЛР 36Н-ВИ в Минске

Полоса ТКЛР 36Н-ВИ: прецизионный сплав с контролируемым температурным коэффициентом линейного расширения

Полоса ТКЛР 36Н-ВИ — это холоднокатаный прокат из железоникелевого прецизионного сплава с нормируемым температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). Маркировка 36Н-ВИ указывает на содержание никеля около 36% и вакуумно-индукционную выплавку (ВИ), обеспечивающую повышенную чистоту металла по газовым включениям и неметаллическим примесям. Материал относится к группе инварных сплавов и характеризуется аномально низким значением ТКЛР в диапазоне температур от –60 до +100 C, что делает его незаменимым для узлов, где критична размерная стабильность при тепловых циклах.

Металлургические особенности и механические характеристики

Сплав 36Н-ВИ производится по технологии вакуумно-индукционной плавки, что минимизирует содержание кислорода, азота и водорода в готовом металле. Это положительно сказывается на плотности структуры, однородности химического состава по длине полосы и воспроизводимости физико-механических свойств от партии к партии. Химический состав регламентируется ГОСТ 10994-74, где массовая доля никеля составляет 35,5–37,5%, а содержание углерода не превышает 0,05%.

Полоса поставляется в нагартованном или отожжённом состоянии. В зависимости от степени деформационного упрочнения временное сопротивление разрыву варьируется в пределах 490–690 МПа, относительное удлинение — от 3 до 30%. Твёрдость поверхности после финишной прокатки достигает 180–220 HB. Для снятия внутренних напряжений и стабилизации геометрии применяется низкотемпературный отжиг при 300–350 C с последующим медленным охлаждением.

Термоупругие свойства и их практическое значение

Ключевая эксплуатационная характеристика полосы 36Н-ВИ — средний температурный коэффициент линейного расширения в интервале 20–100 C, который не превышает 1,5 10 К. Для сравнения: у конструкционной стали этот показатель составляет 11–13 10 К, у алюминиевых сплавов — 22–24 10 К. Столь низкое термическое расширение достигается за счёт инварного эффекта в системе Fe–Ni при концентрации никеля вблизи точки инверсии магнитного превращения.

Важно учитывать, что величина ТКЛР чувствительна к термомеханической истории обработки. Холодная деформация с обжатием более 50% может повысить коэффициент на 0,3–0,5 10 К, поэтому для ответственных применений рекомендуется использовать полосу в стабилизированном состоянии после отжига. При проектировании пар трения и соединений с разнородными материалами необходимо проводить расчёт термических напряжений с учётом фактического значения ТКЛР конкретной партии.

Применение в измерительной и вакуумной технике

Полоса ТКЛР 36Н-ВИ востребована при изготовлении деталей, работающих в условиях знакопеременных температур и требующих сохранения точных геометрических параметров. Основные области использования:

• металлические мембраны и сильфоны для датчиков давления и расходомеров;
• элементы термобиметаллических пластин в автоматических выключателях и тепловых реле;
• держатели зеркал и юстировочные платформы в лазерных резонаторах и оптических системах;
• детали вакуумных вводов и токовводов в криогенном оборудовании;
• масштабные линейки и калиброванные пластины в контрольно-измерительных приборах;
• корпуса и фланцы герметичных корпусов электронных блоков, работающих при циклическом нагреве.

В сочетании с коваром (29НК) и другими сплавами группы инвар полоса 36Н-ВИ используется для создания спаев со стеклом и керамикой, где согласование ТКЛР предотвращает растрескивание при термоциклировании. Толщина полосы варьируется от 0,1 до 3,0 мм, ширина — от 20 до 300 мм, что позволяет подбирать заготовки под конкретную технологию штамповки или лазерной резки.

Типовые параметры полосы 36Н-ВИ

Особенности обработки и контроля качества

Полоса 36Н-ВИ хорошо поддаётся холодной штамповке, гибке и вырубке. При проектировании технологической оснастки следует учитывать повышенную упругую отдачу материала — модуль упругости составляет около 145 ГПа, что требует корректировки углов гибки на 2–4 по сравнению с углеродистыми сталями. Сварка сплава затруднена из-за склонности к горячим трещинам, поэтому предпочтительны пайка твёрдыми припоями или механическое соединение. Для защиты от коррозии при хранении применяется консервационная смазка, поскольку содержание никеля обеспечивает лишь ограниченную стойкость в агрессивных средах.

Приёмка полосы осуществляется по результатам спектрального анализа химического состава, измерения ТКЛР на дилатометре и проверки геометрических размеров. Для партий, предназначенных для аэрокосмической отрасли, дополнительно проводится ультразвуковой контроль на отсутствие расслоений и инородных включений. Каждая бухта или лист маркируется с указанием номера плавки, что обеспечивает полную прослеживаемость материала в производстве.

Вопросы и ответы