Пруток ТКЛР 33НК в Минске

Пруток ТКЛР 33НК — прецизионный сплав с заданным температурным коэффициентом линейного расширения

Пруток ТКЛР 33НК — это калиброванный сортовой прокат из железо-никель-кобальтового прецизионного сплава 33НК (аналог — инварного типа), предназначенный для изготовления деталей, работающих в условиях жёстких требований к размерной стабильности при изменении температуры. Материал характеризуется аномально низким температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) в диапазоне температур от –60 до +100 C, что достигается за счёт оптимизации содержания никеля (около 33 %) и кобальта (около 4–5 %) в структуре аустенита.

Прутки поставляются в горячекатаном, кованом или калиброванном исполнении, диаметром от 5 до 120 мм, с допусками по h9–h12 для калиброванного проката. Механические свойства после термической обработки (закалка + старение) обеспечивают предел текучести на уровне 340–390 МПа, временное сопротивление — 490–590 МПа, относительное удлинение — не менее 25 %. Твёрдость в состоянии поставки — 130–180 HB.

Технические характеристики и стандарты

Сплав 33НК нормируется по ГОСТ 10994-74 (маркировка) и ГОСТ 5632-72 (химический состав). Для прутков, используемых в вакуумной технике и электронике, дополнительно применяются требования по газонасыщению и чистоте поверхности. Основные контролируемые параметры:

• ТКЛР в интервале 20–100 C — не более 1,5 10 К;
• температура точки Кюри — 230–250 C;
• плотность — 8,1 г/см;
• удельное электросопротивление — 0,45–0,50 мкОмм;
• коэффициент теплопроводности — 13–15 Вт/(мК).

Химический состав контролируется по содержанию углерода (0,05 %), марганца (0,8 %), кремния (0,3 %), серы и фосфора (0,02 % каждого). Легирующая основа — никель (32,5–33,5 %) и кобальт (3,8–4,2 %), остальное — железо.

Применение прутков 33НК

Основное назначение прутков ТКЛР 33НК — производство деталей, где требуется минимальное тепловое расширение для сохранения геометрической точности узлов. Материал востребован в следующих отраслях:

• метрологическое оборудование — эталонные меры длины, калибры, штриховые меры;
• оптические системы — оправы линз, корпуса лазерных резонаторов, кронштейны зеркал;
• вакуумная техника — фланцы, токовводы, детали криогенных установок;
• авиационная и космическая аппаратура — гироскопы, инерциальные навигационные блоки;
• радиоэлектроника — корпуса СВЧ-приборов, волноводные тракты, основания микросборок.

Для спаев с молибденовым стеклом и керамикой (например, 22ХС) пруток 33НК применяется в производстве электровакуумных приборов, где согласование ТКЛР металла и диэлектрика предотвращает разрушение спая при термоциклировании.

Особенности обработки и эксплуатации

Пруток 33НК хорошо поддаётся механической обработке резанием — точение, фрезерование, сверление выполняются без образования наклёпа. Для достижения минимального ТКЛР требуется стабилизирующий отжиг при 830–880 C с медленным охлаждением. При изготовлении ответственных деталей рекомендуется проводить многократные циклы термоциклирования (нагрев до 100 C — охлаждение до –60 C) для снятия остаточных напряжений.

Сварка сплава выполняется аргонодуговой сваркой с присадочным материалом того же состава; после сварки обязателен отжиг для восстановления структуры. Не рекомендуется применять пруток при температурах выше 200 C — в этом диапазоне ТКЛР начинает нелинейно возрастать, что нарушает размерную стабильность.

Вопросы и ответы