Полоса ТКЛР 42Н — прецизионный сплав с нормируемым температурным коэффициентом линейного расширения
Полоса ТКЛР 42Н — это холоднокатаный или горячекатаный прокат из железоникелевого прецизионного сплава с содержанием никеля 41–43%, предназначенный для изготовления деталей, работающих в условиях термоциклирования. Ключевая особенность материала — контролируемый температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), который в интервале 20–300 C составляет 4,5–5,5 10 К. Это обеспечивает согласование теплового расширения с силикатными стеклами, керамикой на основе оксида алюминия и другими хрупкими материалами при создании герметичных спаев.
Сплав 42Н относится к группе биметаллических и спаиваемых материалов. Полоса поставляется в нагартованном или мягком (отожженном) состоянии, с классом точности по толщине от 0,05 до 2,0 мм. Механические свойства зависят от режима термической обработки: предел текучести в отожженном состоянии — 240–320 МПа, относительное удлинение — не менее 30%. Твердость по Виккерсу HV — 120–160. Материал обладает высокой пластичностью, что позволяет применять глубокую вытяжку, гибку и штамповку без образования трещин.
Технические характеристики полосы ТКЛР 42Н
Химический состав регламентируется ГОСТ 10994-74. Основные легирующие элементы — никель (41–43%) и железо (остальное). Допустимое содержание примесей ограничено: углерод — не более 0,05%, марганец — до 0,6%, кремний — до 0,3%, сера и фосфор — не более 0,02% каждого. Контроль ТКЛР проводится на образцах, вырезанных вдоль направления прокатки, в диапазоне температур от –60 до +400 C.
| Параметр | Значение для полосы 42Н | Метод контроля | Примечание | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| ТКЛР (20–300 C) | 4,5–5,5 10 К | Дилатометрия | Вдоль прокатки | ГОСТ 10994-74 |
| Содержание Ni | 41–43% | Химический анализ | Основной легирующий элемент | ГОСТ 10994-74 |
| Предел текучести (отожж.) | 240–320 МПа | Растяжение | Мягкое состояние | ГОСТ 1497-84 |
| Относительное удлинение | 30% | Растяжение | После отжига | ГОСТ 1497-84 |
| Толщина полосы | 0,05–2,0 мм | Микрометр | Класс точности А, Б | ГОСТ 4986-79 |
Применение полосы ТКЛР 42Н
Основное назначение полосы 42Н — производство токовводов, рамок, выводов и корпусных элементов электровакуумных приборов, полупроводниковых корпусов, герметичных разъемов и датчиков давления. Материал используется при изготовлении:
- металлостеклянных спаев в мощных транзисторах и диодных сборках;
- вакуумных вводов для рентгеновских трубок и электронно-лучевых приборов;
- корпусов интегральных микросхем в керамических и стеклянных корпусах;
- мембран и сильфонов для измерительных преобразователей давления;
- деталей электромагнитных реле и герконов, работающих при повышенных температурах;
- элементов оптических модулей, требующих согласования с кварцевым стеклом.
Полоса ТКЛР 42Н применяется в электровакуумной промышленности, приборостроении, производстве контрольно-измерительного оборудования и авиационной электронике. Материал пригоден для пайки твердыми и мягкими припоями, сварки в среде аргона и лазерной сварки. Для обеспечения качественного спая со стеклом поверхность полосы должна быть очищена от оксидов и обезжирена; допускается предварительное никелирование или меднение.
Особенности обработки и контроля
При механической обработке полосы 42Н следует учитывать склонность материала к наклепу. Рекомендуемые режимы резания — с применением СОЖ на основе минеральных масел. Гибка выполняется с радиусом не менее двух толщин полосы. Термообработка для снятия напряжений проводится при 750–850 C в защитной атмосфере водорода или аргона с последующим медленным охлаждением.
Контроль качества готовой полосы включает проверку геометрических размеров, состояния поверхности (отсутствие трещин, плен, закатов) и выборочное определение ТКЛР на дилатометре. Для ответственных применений в электровакуумной технике дополнительно контролируется газовыделение при нагреве до 400 C.
Вопросы и ответы
Чем полоса ТКЛР 42Н отличается от сплава 29НК?
Сплав 42Н имеет более высокий ТКЛР (4,5–5,5 10 К) по сравнению с коваром 29НК (4,5–5,2 10 К в диапазоне 20–400 C), но не содержит кобальта. Это делает 42Н экономичнее при работе со стеклами, имеющими коэффициент расширения около 5 10 К.
В каком состоянии поставляется полоса 42Н?
Полоса поставляется в мягком (отожженном) состоянии с пределом текучести 240–320 МПа или в нагартованном — с повышенной твердостью до HV 200. Состояние указывается в заказе и подтверждается сертификатом качества.
Какая максимальная рабочая температура для полосы 42Н?
Длительная рабочая температура ограничена 400 C. Выше этой температуры начинается заметное окисление поверхности и изменение ТКЛР. Кратковременно допускается нагрев до 600 C при операциях пайки стекла.
Как проверить соответствие ТКЛР полосы 42Н требованиям?
Контроль проводится дилатометрическим методом на образцах длиной 50 мм, вырезанных вдоль прокатки. Измерение выполняется в интервале 20–300 C с точностью 0,1 10 К. Результаты фиксируются в паспорте партии.
