Слиток ТКЛР 39Н — прецизионный сплав с нормируемым температурным коэффициентом линейного расширения
Слиток ТКЛР 39Н — это заготовка из железоникелевого прецизионного сплава, легированного кобальтом, с контролируемым температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). Материал относится к группе сплавов с заданными упругими и тепловыми характеристиками и применяется для изготовления деталей, работающих в условиях термоциклирования совместно с силикатными стеклами и керамикой. Нормируемое значение ТКЛР в диапазоне 20–400 C составляет (4,5–5,5) 10 К, что обеспечивает герметичное спаивание с боросиликатными стеклами марок С52-1, С48-3 и аналогичными.
Слитки 39Н поставляются в виде кованых или катаных заготовок квадратного, круглого или плоского сечения. Химический состав регламентируется ГОСТ 10994-74: содержание никеля — 38,5–40,0 %, кобальта — 0,5–1,0 %, марганца — до 0,6 %, кремния — до 0,3 %. Остаточные примеси (сера, фосфор, углерод) ограничены на уровне не более 0,02–0,03 %, что исключает образование хрупких прослоек по границам зерен при последующей горячей деформации.
Технологические характеристики слитков 39Н
Структура слитка после гомогенизирующего отжига — однофазный аустенит с размером зерна не крупнее 3–4 балла. Это обеспечивает стабильность ТКЛР по объему заготовки и воспроизводимость свойств при последующей переработке. Слитки 39Н предназначены для горячей пластической деформации: ковки, прокатки, прессования. Температурный интервал горячей обработки давлением составляет 1050–1180 C с обязательным нагревом перед деформацией и медленным охлаждением после нее для предотвращения внутренних напряжений.
Механические свойства слитков 39Н в состоянии поставки:
- предел текучести — 240–320 МПа;
- временное сопротивление разрыву — 480–560 МПа;
- относительное удлинение — 30–38 %;
- твердость по Бринеллю — 130–170 HB.
Плотность сплава составляет 8,1 г/см, температура плавления — около 1450 C. Материал обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и в средах, не содержащих активных галогенидов, что позволяет использовать его в электровакуумных приборах без дополнительных защитных покрытий.
Применение слитков 39Н
Слитки 39Н используются в качестве исходного материала для производства:
- проволоки и ленты для токовводов электровакуумных приборов;
- штампованных деталей металлостеклянных узлов — колпачков, гильз, фланцев;
- прутков для механической обработки с последующим спаиванием со стеклом;
- заготовок для полугорячей высадки деталей герметичных разъемов;
- компенсаторов теплового расширения в оптоэлектронных модулях.
Основные потребители слитков 39Н — предприятия электронной и электротехнической промышленности, выпускающие мощные полупроводниковые приборы, рентгеновские трубки, СВЧ-генераторы, вакуумные конденсаторы и датчики давления. Детали из сплава 39Н эксплуатируются в интервале температур от –196 до +450 C, что позволяет применять их в криогенной технике и в узлах, подвергающихся циклическому нагреву до 400 C.
Особенности заказа и контроля качества
При заказе слитков 39Н необходимо указывать способ выплавки (открытая индукционная или вакуумно-индукционная), сечение и массу слитка, а также требования к макроструктуре. Для ответственных применений рекомендуется заказывать слитки с ультразвуковым контролем сплошности на отсутствие усадочных раковин, трещин и неметаллических включений. Допустимые отклонения по геометрии слитков регламентируются техническими условиями предприятия-изготовителя и обычно составляют 5 мм по сечению.
| Параметр | Значение для слитка 39Н | Метод контроля | Нормативный документ | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Содержание никеля | 38,5–40,0 % | Химический анализ | ГОСТ 10994-74 | Основной легирующий элемент |
| ТКЛР при 20–400 C | (4,5–5,5) 10 К | Дилатометрия | ГОСТ 15173-70 | Нормируется для каждой плавки |
| Предел текучести | 240–320 МПа | Растяжение | ГОСТ 1497-84 | В состоянии поставки |
| Температура ковки | 1050–1180 C | Пирометрия | ТУ предприятия | Нагрев перед деформацией |
Вопросы и ответы
Чем слиток 39Н отличается от слитка 29НК?
Сплав 39Н содержит 38,5–40,0 % никеля и до 1,0 % кобальта, тогда как 29НК (ковар) содержит около 29 % никеля и 17 % кобальта. Значение ТКЛР у 39Н выше — (4,5–5,5) 10 К против (4,0–5,0) 10 К у 29НК, что определяет его применение для спаев со стеклами с более высоким расширением.
Какие дефекты недопустимы в слитках 39Н?
Недопустимы усадочные раковины, выходящие на поверхность, трещины горячей деформации, расслоения, грубые неметаллические включения и ликвационные скопления. Контроль проводится визуально и ультразвуковым методом по согласованной методике.
Можно ли подвергать слитки 39Н холодной деформации?
Слитки как литая заготовка холодной деформации не подвергаются из-за крупнозернистой структуры. Холодная прокатка или волочение возможны только после горячей ковки и промежуточных отжигов, формирующих мелкозернистую структуру.
Какой способ выплавки предпочтителен для слитков 39Н?
Для ответственных применений в электровакуумной технике рекомендуется вакуумно-индукционная выплавка, обеспечивающая низкое содержание газов и неметаллических включений. Открытая выплавка допустима для менее ответственных деталей.
