4J32殷钢圆棒、4J32合金光圆、4J32棒材生产厂家

4J32 殷钢（又称超因瓦合金、Super Invar）是在 4J36 因瓦合金基础上优化的铁镍钴合金，因热膨胀系数更低且性能更稳定，被称为 “超因瓦”。以下从成分、特性、应用等方面详细解析：

一、成分与牌号

核心成分：镍（Ni）约 31.5%~33.0%，钴（Co）约 4.5%~5.0%，铁（Fe）余量，含极少量碳（C≤0.02%）、锰（Mn≤0.6%）、硅（Si≤0.3%）等。

牌号对应：

中国牌号：4J32（GB/T ）；

国际通用：Super Invar（如 ASTM F1147）、FeNi32Co4（ISO 标准）。

二、关键特性

极低且稳定的热膨胀系数

在 - 60℃~80℃范围内，线性热膨胀系数≤1.0×10⁻⁶/℃（4J36 为 1.5×10⁻⁶/℃），接近 “零膨胀”，是目前工业中热稳定性的金属材料之一。

原因：钴的加入细化了奥氏体晶粒，形成更均匀的面心立方结构，抑制了温度变化时的晶格畸变。

优异的低温性能

在 - 196℃（液氮温度）下，抗拉强度提升至 600MPa 以上，延伸率仍保持≥25%，无冷脆现象，适合极端低温环境。

力学与表面特性

室温抗拉强度约 480MPa，硬度（HB）140~160，加工性与 4J36 相近，可焊接、电镀（如镀镍金）；

氧化膜较致密，抗腐蚀能力略优于 4J36，但仍需表面防护（如磷化）。

三、制备难点与工艺

冶炼控制

需采用真空感应炉 + 电渣重熔双联工艺，严格控制碳含量（C<0.02%），避免碳化物析出破坏热膨胀均匀性；

钴元素易偏析，需通过电磁搅拌保证成分均匀性。

热处理优化

标准退火工艺：在氢气气氛中加热至 850℃~900℃保温 1h，随炉冷至 300℃以下，消除加工应力并稳定晶格；

高精度零件需额外进行 “双时效处理”：先在 150℃保温 10h 消除残余应力，再在 - 70℃冷冻 24h 稳定组织，确保尺寸长期不变。

四、典型应用场景

1. 航天航空与极端环境

卫星遥感设备：如高分辨率相机支架、红外探测器基座，在太空 - 200℃~+120℃温差下保持光学系统对齐精度（误差≤1μm）；

深海探测仪器：深海机器人传感器外壳，抵抗万米深海高压时的温度波动（海水温度约 2℃~4℃）。

2. 精密光学与计量

光刻机平台：EUV 光刻机载物台基板，确保纳米级光刻精度不受环境温度（22℃±0.1℃）波动影响；

激光干涉仪腔体：LIGO（激光干涉引力波天文台）的光路支撑结构，抑制地震波与温度变化引起的长度波动。

3. 半导体与高端电子

量子计算芯片封装：超导量子比特芯片的低温支架（工作温度 4K/-269℃），避免热膨胀导致的量子隧穿效应失效；

精密时钟谐振器：原子钟的谐振腔支架，确保频率稳定性达 10⁻¹⁴量级（每天误差 < 1μs）。

4. 特殊量具与科学装置

纳米级标准尺：用于校准扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）的长度基准件；

引力实验装置：如扭秤实验中的摆杆，减少地球自转导致的温度波动对引力常数测量的干扰。

五、与 4J36 的对比

性能 4J32（超因瓦） 4J36（因瓦）

热膨胀系数 ≤1.0×10⁻⁶/℃（-60~80℃） 1.5×10⁻⁶/℃（-60~80℃）

钴含量 4.5%~5.0% 0%

低温强度 -196℃时抗拉强度 600MPa+ -196℃时抗拉强度约 500MPa

成本 高（钴为战略金属，价格昂贵） 中

典型应用 纳米光刻、量子计算、引力波探测 普通光学仪器、LNG 设备

六、注意事项与替代方案

使用限制：

使用温度≤100℃（超过后热膨胀系数陡增），不适合高温场景；

焊接时需使用含钴焊丝（如 ERNiCoMo-10），避免成分稀释影响性能。

替代材料：

玻璃陶瓷（如 Zerodur）：热膨胀系数接近 0，但脆性大，无法加工复杂结构；

钛合金 + 陶瓷涂层：用于中等精度场景，成本较低但热匹配性略差。

七、标准与质量控制

需通过 GB/T 14985《膨胀合金》中 “超因瓦” 专项测试，包括：

热循环测试：-60℃~80℃循环 100 次，尺寸变化率≤0.0005%；

长期时效测试：在 100℃保温 1000h，热膨胀系数漂移≤5%。

4J32 殷钢凭借 “接近零膨胀” 的特性，成为高端科技领域（如量子计算、EUV 光刻）的关键材料，但其高成本和复杂制备工艺也限制了大规模应用，目前主要用于对精度要求场景。

鑫一航（上海）合金材料有限公司生产各种规格4J32殷钢板材、4J32锻件、4J32棒材、4J32殷瓦合金、4J32、4J32丝材、4J32研磨棒、4J32带材等;