4J32(スーパーインバー)

1.4J32材の紹介

4J32合金はスーパーインバー合金とも呼ばれる。60～80℃の温度範囲では4J36合金より膨張係数は小さいが、低温組織安定性は4J36合金より悪い。この合金は主に、周囲温度の変化範囲内で寸法が要求される高精度の機器部品の製造に使用される。

2.4J32材の技術基準
YB/T 5241-1993 "低膨張合金 4J32、4J36、4J38 および 4J40 の技術的条件".

4J32熱処理システム規格に規定されている膨張係数および低温組織安定性の性能試験用試料は、半製品試料を840℃±10℃に加熱し、1時間断熱した後、水冷し、完成試料に加工し、315℃±10℃で1時間断熱した後、炉または空気で冷却する。
4J32の仕様と供給条件は、ロッド、チューブ、プレート、シルク、ベルトなど。
4J32の製錬・鋳造プロセスでは、非真空誘導炉、真空誘導炉、アーク炉が使用される。
4J32 用途の概要と特別な要求事項 この合金は典型的な低膨張合金で、長い間航空工場で使用され、安定した性能を持っている。主に常温域で寸法精度の高い精密部品の製造に使用されます。使用にあたっては、熱処理工程、加工工程を厳密に管理し、使用温度に応じて組織の安定性を厳しくチェックする必要があります。

3.4J32の物性

4J32の融解温度範囲は1430～1450℃である[1,2]。
4J32熱伝導率λ=13.9W/(m-℃)[1,2]。
4J32の線膨張係数の規格では、α1（20〜100℃）が≦1.0×10-6℃-1と規定されている[5]。
4J36合金と同様、4J32合金も850℃以上で最も線膨張係数が大きくなる。急冷速度は線膨張係数を下げることができる。α1(室温～100℃)の場合、焼入れ(冷却速度が速い)は焼鈍に比べほぼ半減させることができる。

4.4J32特殊ハンドリングシステム

規格で規定された膨張係数と低温組織安定性の性能試験用試料は、次の方法に従って加工・加熱される：半製品試料を840℃±10℃に加熱し、1時間断熱した後、水冷し、完成試料に加工し、315℃±10℃で1時間断熱した後、炉または空気で冷却する。

4J32のアプリケーションプロファイルと特別な要件

この合金は代表的な低膨張合金で、古くから航空工場で使用され、安定した性能を有している。主に常温域で寸法精度の高い精密部品の製造に使用される。使用にあたっては、熱処理工程や加工工程を厳密に管理し、使用温度に応じて組織の安定性を厳しくチェックする必要があります。

4J32合金構造：

4J32インワ合金は、1.5で規定した熱処理体系に従って処理した後、-60℃で2hの冷却速度で冷却すれば、マルテンサイト組織は現れないはずである。しかし、合金組成が適正でない場合、オーステナイト(γ)の程度が異なると、室温または低温で針状マルテンサイト(α)に変態し、その相変化は体積膨張効果を伴う。合金の膨張係数はそれに応じて増加する。合金の低温構造の安定性に影響を与える主な要因は、合金の化学組成である。Fe-Ni-Co三元系相図からわかるように、ニッケルは安定なガンマ相の主要元素である。高いニッケル含有量はガンマ相の安定性を助長する。銅も合金組織を安定化させる重要な元素である。合金の全変形率が増加すると、その構造はより安定する傾向がある。合金組成の偏析も、局所的なγ→α相変化を引き起こす可能性がある。さらに、粗大粒もγ→αの相転移を促進する。

4J32 溶接性能 合金は、ろう付け、融接、抵抗溶接およびその他の方法で溶接できる。膨張係数は化学組成に関係するので、合金組成の変化はできるだけ避けるべきであり、アルゴンアーク溶接を用いるのが最良である。
4J32部品の熱処理工程 熱処理は、応力除去焼鈍、中間焼鈍、安定化処理に分けられる。
(1) 応力除去焼鈍 機械加工後の残留応力を除去するため、応力除去焼鈍を行う：530～550℃、1～2時間保温し、炉冷する。
(2) 中間焼鈍は、冷間圧延、冷間引抜き、冷間スタンピング中の合金の加工硬化を除去し、加工の継続を容易にする。被加工材を830～880℃に加熱し、30分間保温した後、炉内を冷却または空冷する。
(3)安定化処理により、低膨張率を達成し、性能を安定させることができる。一般的には3段階の処理を行う。
a) 均質化：加熱中、合金中の不純物は十分に溶解し、合金元素は均一になる傾向がある。被加工材は保護雰囲気中で830℃まで加熱され、20分～1時間保温された後、急冷される。
b) 焼き戻し：焼戻し工程では、焼入れによって発生した応力を部分的に除去することができる。ワークを315℃に加熱し、1～4時間保温した後、炉を冷却する。
c) 安定化時効：合金の寸法を安定させる。被加工材を95℃に加熱し、48時間保温する。
高温処理が適さない場合は、次のような応力除去・安定化処理を行うことができる：被加工材を315～370 ℃、1～4h加熱する。
この合金は熱処理で硬化させることはできない。
4J32 表面処理 表面処理は、サンドブラスト、研磨、酸洗がある。スケールを除去するために、25%塩酸溶液を用いて70℃で酸洗することができる。
4J32 切削および研削特性 この合金の切削および加工特性は、オーステナイト系ステンレス鋼に類似している。加工には高速度鋼または超硬合金製切削工具が使用され、低速度での切削加工が可能である。切削時にはクーラントを使用できる。研削性は良好です。

5.4J32応用分野

4J32は代表的な低膨張合金で、航空工場で古くから使用され、安定した性能を有しています。主に常温域で寸法精度の高い精密部品の製造に使用される。使用にあたっては、熱処理工程や加工工程を厳密に管理し、使用温度に応じて組織の安定性を厳しくチェックする必要がある。