

Когда инженеры и дизайнеры сталкиваются с проектами, требующими исключительной стабильности размеров в широком диапазоне температур или надежной герметизации с ...
Когда инженеры и конструкторы сталкиваются с проектами, требующими исключительной стабильности размеров в широких температурных диапазонах или надёжного уплотнения при сопряжении со стеклом и керамикой, их выбор часто падает на определённое семейство сплавов. Ряд названий “[Invar 42/Nilo 42/1.3917/UNS K94100/Alloy 42 bar]” может показаться техническим жаргоном, но он точно обозначает один-единственный замечательный железо-никелевый сплав, известный своим чрезвычайно низким коэффициентом теплового расширения. По сути, размеры этого материала практически не изменяются при нагревании или охлаждении — это критически важное свойство для применения в аэрокосмической отрасли, производстве прецизионных приборов, электронных корпусов и криогенике. В данной статье будет дано понятное объяснение этого сплава с множеством названий, с подробным описанием его состава, свойств, доступных форм и практических соображений при выборе.

Различные названия в заголовке - это разные обозначения одного и того же материала, используемые в различных стандартах и регионах. Инвар 42 — это общее обобщающее название, образованное от слова “invariable” («неизменный»), что подчеркивает стабильность его размеров. Нило 42 это исторически сложившееся торговое название. 1.3917 номер материала в соответствии с немецким стандартом DIN. UNS K94100 это код Единой системы нумерации, используемый в основном в Северной Америке. Сплав 42 это общепризнанное обозначение ASTM/AISI. Термин “бар” задает форму изделия - цельное длинное сечение, доступное в виде кругов, квадратов и шестиугольников, готовых к обработке в конечные компоненты.
Уникальные свойства сплава 42 являются прямым результатом его точного химического состава. Ключевым моментом является содержание никеля около 42%, который, будучи сбалансированным с железом, создает кристаллическую структуру, минимизирующую расширение в определенном температурном диапазоне. В следующей таблице приведены типичные диапазоны его состава.
Таблица 1: Типичный химический состав сплава 42 (вес %)
| Элемент | Содержание (%) | Основная роль |
| Никель (Ni) | 41.0 – 42.5 | Обеспечивает низкое тепловое расширение |
| Железо (Fe) | Баланс | Базовый элемент |
| Марганец (Mn) | 0,80 макс. | Раскисляет и укрепляет |
| Кремний (Si) | 0.30 макс. | Раскислитель |
| Углерод (C) | 0,05 макс. | Контроль примесей для обеспечения свариваемости |
| Хром (Cr) | 0,25 макс. | Контроль примесей |
| Кобальт (Co) | 0,25 макс. | Контроль примесей |
| Медь (Cu) | 0,25 макс. | Контроль примесей |
| Алюминий (Al) | 0.10 макс. | Контроль примесей |
| Другие элементы | 0.50 макс. | – |
Помимо известной термической стабильности, сплав 42 обладает набором механических и физических свойств, которые определяют его эффективность в инженерных приложениях. Его механическая прочность умеренна, но достаточна для использования по назначению, и он обладает хорошей обрабатываемостью. Его физические свойства, особенно термические и магнитные, имеют первостепенное значение.
Таблица 2: Репрезентативные механические и физические свойства прутка из сплава 42 (отожженное состояние)
| Недвижимость | Метрическое значение | Имперское значение |
| Плотность | 8,11 г/см³ | 0,293 фунт/дюйм³ |
| Температура плавления | ~1427 °C | ~2600 °F |
| Коэффициент теплового расширения (20-100°C) | 4,5–5,5 × 10⁻⁶/°C | 2,5–3,1 × 10⁻⁶/°F |
| Теплопроводность | 10,5 Вт/м-К | 72,7 BTU-in/(hr-ft²-°F) |
| Прочность на разрыв | 510–590 МПа | 74–86 кси |
| Предел текучести (смещение 0,2%) | 280–340 МПа | 41–49 кси |
| Удлинение (в 50 мм) | 30% мин | 30% мин |
| Модуль упругости | 145 ГПа | 21 x 10⁶ psi |
| Твердость (Роквелл B) | 75–85 ударов в минуту | 75–85 ударов в минуту |
Пруток из сплава 42 производится в соответствии с различными международными стандартами, обеспечивающими стабильное качество и производительность. Надежные поставщики, такие как Shanghai NC Metal Materials Co., Ltd., обычно хранят и поставляют прутки в соответствии с этими спецификациями. Доступные размеры позволяют удовлетворить различные потребности в обработке и изготовлении.
Таблица 3: Общие стандартные спецификации для прутка из сплава 42
| Стандарт | Назначение | Форма |
| ASTM | F30 / F31 | Проволока и прутья |
| AMS | ASM 7724 | Прутки, поковки |
| DIN | 1.3917 | Бар, проволока |
| UNS | K94100 | – |
Таблица 4: Типичные размеры прутков сплава 42 (справочно)
| Форма | Диаметр / ширина (мм) | Длина (мм) |
| Круглый прут | 3.0 – 150.0 | 1000–3000 (или по размеру) |
| Квадратный бар | 5.0 – 100.0 | 1000 – 3000 |
| Шестигранный прут | 5.0 – 100.0 | 1000 – 3000 |
Прутки из сплава 42 обычно поставляются в отожженном состоянии, которое является мягким и идеально подходит для последующей механической обработки и формовки. Хотя его обрабатываемость составляет около 30% по сравнению со сталью для свободной обработки (при использовании 100% в качестве базового уровня для стали 1212), хорошие результаты могут быть достигнуты при использовании острых инструментов, положительных углов наклона и жестких установок. Она хорошо поддается сварке обычными методами, такими как TIG и контактная сварка, хотя послесварочный отжиг может потребоваться для восстановления оптимальных свойств низкого расширения в зоне термического влияния. Для деталей, требующих максимальной стабильности размеров, настоятельно рекомендуется окончательный отжиг для снятия напряжений после интенсивной механической обработки.
Основное применение прутковой заготовки из сплава 42 - это сырье для обработки прецизионных компонентов, где необходимо избежать несоответствия теплового расширения. К распространенным видам применения относятся свинцовые рамки и основания полупроводниковых упаковок в электронике; уплотнительные штоки и головки в стеклянно-металлических уплотнениях для лампочек, вакуумных трубок и корпусов лазеров; прецизионные измерительные приборы, такие как геодезические ленты и геодезические стержни; компоненты в криогенных системах хранения и передачи данных; и биметаллические термостаты (где он часто соединен с металлом с высоким расширением).
Цена на прутки из сплава 42 значительно выше, чем на стандартные прутки из углеродистой или нержавеющей стали, из-за высокого содержания никеля и специальной обработки. Обычно цена указывается за килограмм или за штуку в зависимости от точных размеров, допусков, количества и рыночных условий на никель. В качестве примера можно привести цены, которые могут варьироваться в широких пределах. Для получения конкретных и конкурентоспособных котировок на сплав 42 (Invar 42/Nilo 42/1.3917) профессионалы отрасли часто обращаются к проверенным поставщикам. Компания Shanghai NC Metal Materials Co., Ltd. является признанным поставщиком таких специальных сплавов, предлагая различные марки и формы для удовлетворения разнообразных промышленных требований.
Таблица 5: Примерные диапазоны справочных цен на пруток из сплава 42 (общий рынок)
| Состояние/форма | Диапазон цен (за кг) | Примечания |
| Отожженный круглый пруток (стандартные размеры) | От среднего до высокого | Сильно зависит от цены никеля, диаметра и объема закупки. |
| Прецизионный шлифованный пруток | Выше | Дополнительная стоимость за жесткие допуски по диаметру и превосходную обработку поверхности. |
| Малый диаметр (< 10 мм) | Выше | Увеличение стоимости волочения/обработки на единицу веса. |
| Большой диаметр (> 75 мм) | Выше | Ограниченная доступность и стоимость заготовки/переработки. |
Мы являемся фабрикой оптовых цен, и цены ниже, чем у 95% поставщиков. Наши профессиональные предложения помогут вам с вашим проектом. Ожидаем нашего долгосрочного сотрудничества. )