Пруток ТКЛР 36Н — прецизионный сплав с управляемым коэффициентом теплового расширения
Пруток ТКЛР 36Н — это калиброванный сортовой прокат из железо-никелевого прецизионного сплава с нормируемым температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). Материал относится к группе инварных сплавов и характеризуется аномально низким значением ТКЛР в диапазоне температур от –60 до +100 C, что обеспечивается содержанием никеля в пределах 35–37 % и строго контролируемым содержанием примесей. Пруток поставляется в горячекатаном, холоднотянутом или шлифованном исполнении, диаметром от 5 до 80 мм, с допусками по h9–h12 в зависимости от класса точности.
Основное назначение прутка ТКЛР 36Н — изготовление деталей измерительных приборов, эталонных элементов, вакуумных вводов и компонентов оптоэлектронных систем, где требуется геометрическая стабильность при колебаниях температуры. Сплав обладает точкой Кюри вблизи 230 C, выше которой ТКЛР резко возрастает, что ограничивает его применение в высокотемпературных узлах. Для сварных конструкций используется аргонодуговая сварка с присадочным материалом того же состава; после сварки рекомендуется термообработка для восстановления инварных свойств в зоне термического влияния.
Технические характеристики прутка ТКЛР 36Н
Физико-механические параметры прутка ТКЛР 36Н определяются требованиями ГОСТ 10994-74 и ТУ 14-1-4504-88. Средний ТКЛР в интервале 20–100 C составляет 1,2–2,0 10 К, что на порядок ниже, чем у конструкционных сталей. Предел текучести в отожженном состоянии — 240–280 МПа, временное сопротивление разрыву — 440–490 МПа, относительное удлинение — не менее 30 %. Твердость по Бринеллю — 130–160 HB. Материал хорошо обрабатывается резанием, давлением и допускает глубокую вытяжку.
| Параметр | Значение | Единица измерения | Метод контроля | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| ТКЛР (20–100 C) | 1,2–2,0 | 10 К | дилатометрия | после закалки |
| Предел текучести | 240–280 | МПа | растяжение | отожженное состояние |
| Временное сопротивление | 440–490 | МПа | растяжение | ГОСТ 1497 |
| Относительное удлинение | 30 | % | растяжение | |
| Точка Кюри | ~230 | C | магнитометрия | выше — рост ТКЛР |
| Диаметр прутка | 5–80 | мм | микрометр | h9–h12 |
Применение прутка ТКЛР 36Н в промышленности
Пруток ТКЛР 36Н востребован в производстве высокоточного оборудования, где термическая деформация деталей приводит к метрологическим погрешностям. Основные области использования:
- изготовление штоков, втулок и корпусов контрольно-измерительных приборов — микрометров, калибров, эталонных мер длины;
- производство вакуумных вводов и токовводов в электронно-лучевых установках и рентгеновских аппаратах — согласование ТКЛР с молибденовым стеклом и керамикой;
- компоненты оптических систем и лазерной техники — оправы линз, держатели зеркал, интерферометрические узлы;
- детали гироскопов и инерциальных навигационных систем, работающих в условиях перепада температур;
- элементы криогенного оборудования — компенсаторы и крепеж при температурах до –60 C;
- прецизионные втулки и направляющие в координатно-измерительных машинах и станках с ЧПУ.
Для обеспечения стабильности ТКЛР в готовых деталях рекомендуется проводить стабилизирующий отжиг при 830–850 C с медленным охлаждением. При механической обработке следует учитывать склонность сплава к наклепу — для финишных операций применяются режимы резания с минимальным тепловыделением. Пруток ТКЛР 36Н поставляется в прутках мерной длины 1–4 м, с защитой поверхности от коррозии консервационной смазкой.
Вопросы и ответы
Чем отличается пруток ТКЛР 36Н от обычной стали 36Н?
Пруток ТКЛР 36Н — это тот же сплав 36Н, но с гарантированным нормированием температурного коэффициента линейного расширения. Для обычного проката 36Н ТКЛР не контролируется как обязательная характеристика, тогда как для прутка ТКЛР 36Н дилатометрические испытания проводятся на каждой партии.
Какие допуски на диаметр прутка ТКЛР 36Н?
В зависимости от способа производства и класса точности допуски составляют h9 для шлифованных прутков, h10–h11 для холоднотянутых и h12 для горячекатаных. Для прецизионных применений рекомендуется заказывать пруток с допуском h9 и последующей доводкой.
Можно ли сваривать пруток ТКЛР 36Н с нержавеющей сталью?
Технически возможно, но из-за различия ТКЛР (16–17 10 К у нержавеющей стали против 1,5 10 К у 36Н) в зоне соединения возникают значительные термические напряжения. Для ответственных узлов рекомендуется использовать переходные биметаллические элементы или компенсационные конструкции.
Какой режим термообработки рекомендуется для прутка ТКЛР 36Н?
Оптимальный режим — закалка от 830–850 C с охлаждением на воздухе, затем стабилизирующий отжиг при 300–320 C в течение 1–2 часов. Это обеспечивает минимальный ТКЛР и стабильность размеров в процессе эксплуатации.
