Слиток ТКЛР 30НКД — прецизионный сплав с заданным температурным коэффициентом линейного расширения
Слиток ТКЛР 30НКД — это заготовка из железоникелькобальтового прецизионного сплава, нормируемого по температурному коэффициенту линейного расширения (ТКЛР). Материал относится к группе сплавов с управляемым тепловым расширением и применяется для изготовления деталей, работающих в условиях циклических температурных нагрузок совместно с тугоплавкими стеклами, керамикой и полупроводниковыми материалами. Нормируемое значение ТКЛР в диапазоне 20–300 C составляет 3,0–3,6 10 К, что обеспечивает согласованность деформаций в спаях металл–стекло и металл–керамика.
Химический состав и структурные особенности
Сплав 30НКД легирован никелем (29,5–31,5 %), кобальтом (16,5–17,5 %) и медью (0,8–1,2 %), остальное — железо. Медное легирование повышает пластичность и технологичность при холодной деформации, а также стабилизирует величину ТКЛР в рабочем интервале температур. Структура слитка после гомогенизирующего отжига — однофазный аустенит с мелкозернистой морфологией, что исключает анизотропию коэффициента расширения в разных направлениях прокатки.
Слитки ТКЛР 30НКД поставляются в кованом или катаном исполнении с последующей обточкой и обдиркой поверхности. Контроль качества включает проверку химического состава спектральным методом и выборочное определение ТКЛР на дилатометре в интервале 20–300 C. Допустимое отклонение фактического значения коэффициента от номинального не превышает 0,2 10 К.
Технологические параметры обработки
Слиток предназначен для последующей горячей пластической деформации при температуре 1100–1200 C с нагревом в печах с окислительной атмосферой. После ковки или прокатки заготовки подвергаются нормализации при 850–900 C для снятия внутренних напряжений и выравнивания структуры. Материал допускает холодную штамповку, вырубку и гибку в отожженном состоянии без склонности к трещинообразованию.
Механические свойства слитков 30НКД в состоянии поставки:
- предел текучести — 340–390 МПа;
- временное сопротивление разрыву — 540–590 МПа;
- относительное удлинение — 30–35 %;
- твердость по Бринеллю — 140–170 HB.
Применение в электронной и вакуумной технике
Основное назначение слитков 30НКД — производство заготовок для последующего передела в ленту, проволоку и прутки, используемые при изготовлении:
- выводов и вводов электровакуумных приборов;
- корпусов полупроводниковых корпусов в металлостеклянном исполнении;
- токовводов мощных керамических вакуумных реле;
- электродов газоразрядных ламп и рентгеновских трубок;
- деталей герметичных разъемов радиоэлектронной аппаратуры.
Согласование ТКЛР сплава с коэффициентами расширения боросиликатных стекол марок С52-1, С48-3 и алюмооксидной керамики 22ХС обеспечивает герметичность спаев в диапазоне рабочих температур от –60 до +450 C. Это делает слитки 30НКД востребованными в производстве электровакуумных приборов, СВЧ-устройств и оптоэлектронных компонентов.
Типовые размеры и масса слитков
| Сечение, мм | Длина, мм | Масса, кг | Состояние поставки | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| 120 120 | 500–800 | 55–90 | Кованый, обточенный | УЗК, хим. анализ |
| 150 150 | 600–1000 | 105–175 | Кованый, обдирной | УЗК, хим. анализ |
| 200 200 | 700–1200 | 220–375 | Катаный, обточенный | УЗК, дилатометрия |
Условия поставки и входной контроль
Слитки ТКЛР 30НКД поставляются партиями с сопроводительной документацией, включающей сертификат химического состава и протокол дилатометрических испытаний. При входном контроле проверяется отсутствие усадочных раковин, трещин и неметаллических включений на торцах слитка. Допускается наличие следов зачистки абразивным инструментом глубиной не более 2 мм на боковой поверхности.
Хранение слитков производится в закрытых складских помещениях при относительной влажности не выше 75 % без контакта с агрессивными средами. Сплав не склонен к коррозионному растрескиванию и сохраняет стабильность свойств в течение длительного хранения.
Вопросы и ответы
Каков допустимый разброс ТКЛР в пределах одной партии слитков?
Разброс значений ТКЛР в пределах одной плавки не превышает 0,15 10 К при контроле в интервале 20–300 C. Для ответственных применений возможен индивидуальный подбор слитков по фактическим дилатометрическим данным.
Требуется ли специальная подготовка поверхности слитка перед ковкой?
Перед нагревом под горячую деформацию поверхность слитка должна быть очищена от загрязнений и окалины. Глубокие дефекты — заковы, трещины — удаляются механической зачисткой или обточкой на глубину до 3 мм.
Какие стекла согласуются со сплавом 30НКД по ТКЛР?
Сплав 30НКД предназначен для спаев с боросиликатными стеклами, имеющими ТКЛР 3,2–3,8 10 К, в частности с марками С52-1, С48-3 и молибденовыми стеклами. Точный подбор осуществляется по дилатометрическим кривым конкретной партии.
Возможна ли сварка слитков 30НКД между собой?
Сварка слитков 30НКД выполняется аргонодуговой сваркой с присадочным материалом того же химического состава. После сварки обязателен отжиг при 850–900 C для снятия напряжений и восстановления однородности структуры в зоне шва.
