絕大多數(shù)金屬和合金在加熱時(shí)膨脹，冷卻時(shí)收縮，但由于瓷磚合金(Invaralloy)由于其鐵磁性，在較大的溫度變化范圍內(nèi)，由于瓷磚效應(yīng)的異常熱膨脹，其膨脹系數(shù)很低，有時(shí)甚至為零或負(fù)值，對(duì)應(yīng)于瓷磚合金的國(guó)內(nèi)典型品牌為4J36合金,含35.0%~37.0%Ni,其余為Fe正是因?yàn)檫@個(gè)優(yōu)勢(shì)，低膨脹合金，4J36合金主要用于制造環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)尺寸精確的部件和溫度變化范圍內(nèi)尺寸近似恒定的部件，如精密儀器、儀器部件、無(wú)線電頻率元件、天文儀器框架和時(shí)鐘擺輪裝置。在傳感器組件中，4J36合金也得到了更好的應(yīng)用。

近幾年來(lái)隨4J36合金的深入研究也擴(kuò)大了其應(yīng)用領(lǐng)域。例如，它被用作一種特殊的結(jié)構(gòu)材料，包括：光真空工業(yè)和長(zhǎng)途海洋運(yùn)輸?shù)囊夯烊粴?LNG)儲(chǔ)氣罐、特殊傳輸電纜、大型電子望遠(yuǎn)鏡底座定位裝置、大型飛機(jī)復(fù)合材料模具，但開(kāi)發(fā)研究主要集中在合金成分和熱軋板熱處理工藝上，但冷軋板熱處理工藝的研究報(bào)告較少。本文通過(guò)了4J研究36合金冷軋板退火工藝，探討不同退火工藝下冷軋板的組織狀態(tài)和性能。

試驗(yàn)材料和方法試驗(yàn)合金kg化學(xué)成分如表1所示。

退火過(guò)程對(duì)顯微組織的影響

圖1顯示了不同退火熱處理狀態(tài)下的金相組織。(a)可以看出,650C退火時(shí)，試樣組織無(wú)明顯變化，為冷軋變形后的纖維奧氏體組織。晶粒沿軋制方向明顯拉長(zhǎng)，無(wú)再結(jié)晶。(b)可以看出，退火溫度為700C當(dāng)纖維組織形狀發(fā)生顯著變化時(shí)，顆粒的長(zhǎng)寬比降低，顆粒趨于等軸狀，開(kāi)始再結(jié)晶。(c)可以看出,750C退火時(shí)，組織中基本沒(méi)有纖維狀變形顆粒，*由細(xì)小的等軸顆粒和少量雙晶組成，然后結(jié)晶。(c~f)可以看出，隨著退火溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，再結(jié)晶顆粒的尺寸顯著增加。這是因?yàn)榫w邊界的遷移過(guò)程是原子的擴(kuò)散過(guò)程，因此當(dāng)形狀變量確定時(shí)，溫度越高，原子擴(kuò)散越快，粒子生長(zhǎng)越快。

退火過(guò)程對(duì)力學(xué)性能的影響

冷軋后的4J36合金具有較高的屈服強(qiáng)度(740)MPa)抗拉強(qiáng)度(768)MPa),兩者差別不大，但伸長(zhǎng)率較差，在3%左右。經(jīng)700~750°C退火后,4J36合金組織有明顯的恢復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程，導(dǎo)致顆粒內(nèi)部位置錯(cuò)誤減少，退火和軟化，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度顯著降低，屈服強(qiáng)度降低得更多(如圖2所示(a,b)所示)。隨著退火溫度的升高，保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)密度加速，再結(jié)晶顆粒開(kāi)始粗化，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步降低。800C以下退火時(shí)，4J36合金伸長(zhǎng)率隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著增加，如圖2所示(c)所示。800~8509C退火時(shí)，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，伸長(zhǎng)率呈先升高再降低的趨勢(shì)。隨著退火溫度的升高，伸長(zhǎng)率增加，但保溫時(shí)間達(dá)到2h時(shí),800~850C退火時(shí)的伸長(zhǎng)率.低于750C退火的原因是800C上述退火、高溫和長(zhǎng)期保溫使晶粒不斷粗化，導(dǎo)致伸長(zhǎng)率下降。

斷口形貌分析

圖3為4.J36合金拉伸樣品的斷口顯微。從圖3可以看出，在650~750C退火后，樣品拉伸斷口的微觀形狀呈現(xiàn)出許多韌性窩結(jié)構(gòu)，部分韌性窩沿深度方向呈錐形。隨著退火溫度的升高，韌性窩的數(shù)量和深度逐漸增加，說(shuō)明塑性變形能力越來(lái)越強(qiáng)。~850C退火時(shí)韌窩數(shù)量和深度變化不明顯，說(shuō)明退火在此溫度范圍內(nèi)，塑性變化不大。

4J36因瓦合金冷軋后，700C上述退火組織由單個(gè)等軸奧氏體組成。隨著退火溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，奧氏體顆粒逐漸生長(zhǎng)，出現(xiàn)明顯的粗化現(xiàn)象。隨著退火溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，4J由于瓦合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度明顯降低，伸長(zhǎng)率逐漸增加。但保溫時(shí)間達(dá)到2h,800~850C退火后伸長(zhǎng)率低于7509C退火的伸長(zhǎng)率。拉伸后斷口為典型韌性斷口，750C隨著退火溫度的著退火溫度的升高，韌窩的數(shù)量逐漸增加，深度增加，750C上述退火時(shí)，韌窩的數(shù)量和深度變化不明顯。通過(guò)對(duì)樣品結(jié)果的比較分析，4J36因瓦合金冷.軋后在750C退火時(shí)間約為1。h,綜合力學(xué)性能最好，組織均勻細(xì)小。