
低膨胀合金的选型实际只有两个方向:要“尺寸几乎不随温度变化”,选因瓦合金 4J36(36Н)——20-100℃ 平均线膨胀系数仅 1.2-1.5×10⁻⁶/℃,用于计量基准、精密光学与 LNG 液舱;要“与硬玻璃、陶瓷同步膨胀”,选可伐合金 4J29(29НК)——20-100℃ 系数约 4.6×10⁻⁶/℃,是电子管、集成电路与真空器件气密封接的经典材料。先定功能目标,再按温度区间、形态与批次一致性核规格,就是低膨胀合金的完整选型路径,本文逐项展开并附 膨胀合金产品 参数对照。
什么是低膨胀合金?为什么“膨胀系数”是第一指标
普通金属受热膨胀、受冷收缩,而精密仪器、计量基准、封接组件要求零件尺寸在温度波动下尽量稳定,于是诞生了以铁镍(FeNi)和铁镍钴(FeNiCo)为基的定膨胀合金。衡量指标叫平均线膨胀系数(CTE):温度每升高 1℃,单位长度的伸长量。系数越低,同一温漂下零件尺寸变化越小。低膨胀合金家族里最常用的两个成员,就是因瓦型 4J36 与封接型 4J29,前者镍含量高、把“低膨胀”做到极致;后者加入钴,把膨胀曲线“校正”到与玻璃陶瓷匹配。
两大主力对照:4J36 因瓦 vs 4J29 可伐(成分)
成分决定了合金的膨胀行为与用途。下表取自公司 4J36、4J29 产品页参数表(%为质量分数,铁为余量):
| 元素(%) | 4J36 因瓦合金 | 4J29 可伐合金 |
|---|---|---|
| 镍 Ni | 35.0-37.0 | 28.5-29.5 |
| 钴 Co | — | 16.8-17.8 |
| 锰 Mn | 0.20-0.60 | ≤0.50 |
| 硅 Si | ≤0.30 | ≤0.30 |
| 碳 C | ≤0.05 | ≤0.03 |
| 硫 S / 磷 P | 各≤0.02 | 各≤0.02 |
碳、硫、磷越低,夹杂与偏析越少,宽温区膨胀曲线的批间一致性越好——这是精密合金订货时必须盯住的隐藏指标。
线膨胀系数与适用温区对照
| 牌号 | 20-100℃ | 20-200℃ | 典型用途温区 |
|---|---|---|---|
| 4J36 因瓦 | 1.2-1.5×10⁻⁶/℃ | 2.0-2.6×10⁻⁶/℃ | -250~200℃ 尺寸基准类 |
| 4J29 可伐 | 4.6×10⁻⁶/℃ | 5.2×10⁻⁶/℃(20-300℃ 5.5) | 封接与电子结构件 |
两个数值区间不要混用:因瓦的“低”只在室温附近有意义,温度爬过 200℃ 后系数快速上升;可伐的“匹配”针对玻璃陶瓷封接温区设计,不要拿它当纯低膨胀材料用。
力学与物理参数对照
| 参数 | 4J36 因瓦 | 4J29 可伐 |
|---|---|---|
| 密度(g/cm³) | 8.1 | 8.2 |
| 抗拉强度(MPa) | 450-550 | 600-700 |
| 屈服强度(MPa) | 240-300 | 300-400 |
| 硬度 | 130-160HB | 200-250HV |
| 电阻率(10⁻⁶Ω·cm) | 75-80 | 约50 |
| 热导率(W/m·K) | 11-13 | 16-18 |
可见 4J29 强度与导热更高,适合承担封接结构力;4J36 强度适中,胜在宽温区尺寸稳定性,二者按功能分工而非互相替代。
按用途选:计量基准选 4J36,气密封接选 4J29
- 精密光学与激光测量系统、长度基准尺、恒温器零件、微波谐振件、精密仪器摆轮:选 4J36,要求热循环下几何尺寸稳定;
- LNG 运输船液舱与低温储运结构(-163℃ 级):4J36 低温韧性好、膨胀低,常作复合结构材料;
- 电子管外壳与引线、集成电路引线框架、真空器件、传感器与继电器外壳等电子封装:选 4J29,要求与硬玻璃/陶瓷封接不漏气;
- 既要求封接又要求导电导热的结构件:4J29 电阻率更低、导热更好,优于 4J36;
- 只做测温/补偿类线材用途:优先按温度-电阻曲线而非膨胀系数评估,见热电偶补偿导线选型指南。
形态规格与批次一致性
两种合金均按 板材、带材/箔材、棒材、丝材 与管材供货:4J36 带/箔厚 0.02-1.5mm、宽 3-500mm,丝材直径 0.03-8mm,板材厚 0.1-25mm;4J29 带/箔厚 0.02-1mm、宽 3-500mm,丝材直径 0.03-6mm,板材厚 0.1-20mm。冷轧光亮态或退火态交货,可按定尺、公差与表面要求分选。封接料对成分均匀性敏感,建议按“牌号+厚度/线径+状态”锁定批次,替换批次前先核对化学成分报告,避免封接开裂与批量报废。
工厂实力与质量保障
江苏戴之信科技有限公司位于常州,拥有 12000+ 平方米自有工厂与完整冶炼、轧制、拉丝、精整产线,核心团队自 2002 年起积累 24 余年精密合金经验,累计服务 1500+ 企业客户;产品按 ISO9001 体系执行进料、过程与出厂三重检验,每批可附材质证明书(化学成分+尺寸报告)并保留炉号追溯。膨胀合金交货状态、公差带与封接退火建议,欢迎带上图纸或工况参数联系厂家,或先看 4J29 可伐合金产品页 与 4J36 因瓦合金产品页 确认规格。
常见问题
4J36 与 4J29 分别是什么?名字里的数字什么意思?
4J36 是按 GB/T 精密合金命名规则编号的铁镍定膨胀合金,镍 35.0-37.0%、铁余量,俗称因瓦合金(Invar),对应俄标 36Н;4J29 是铁镍钴封接合金,镍 28.5-29.5%、钴 16.8-17.8%、铁余量,俗称可伐合金(Kovar),对应俄标 29НК。简单记:4J36 管“尺寸不变”,4J29 管“和玻璃同步膨胀”。
因瓦合金 4J36 的膨胀系数到底有多低?能用多少度?
按产品参数表,4J36 平均线膨胀系数 20-100℃ 仅 1.2-1.5×10⁻⁶/℃、20-200℃ 为 2.0-2.6×10⁻⁶/℃,是常用金属里最低的一档。但因瓦效应只在 -250~200℃ 内明显,长期超过 200℃ 后系数快速抬升,宽温区场合需按实测曲线设计并确认交货批次数据。
可伐合金 4J29 为什么能封接玻璃?封接选型要注意什么?
4J29 平均线膨胀系数 20-100℃ 为 4.6×10⁻⁶/℃、20-300℃ 为 5.5×10⁻⁶/℃、20-500℃ 为 6.2×10⁻⁶/℃,与硬玻璃、陶瓷的膨胀曲线接近,封接冷却后残余应力小。选型要同时确认合金状态、封接玻璃牌号、退火与镀层工艺,并要求批批附化学成分报告,封接批量件建议先做试封验证。
需要更高强度或耐蚀怎么办?
4J36 与 4J29 强度均属中等(抗拉约 450-700MPa 区间),且都不以耐蚀见长。若同时要求尺寸稳定与承力,可评估沉淀强化型低膨胀合金;若腐蚀是主要矛盾,建议先做防腐设计再考虑膨胀匹配,必要时采用包覆或衬层结构,与厂家工程师按工况联合选型最稳妥。
因瓦与可伐合金的供货形态和规格范围?
均按板、带/箔、棒、丝、管供货:4J36 带/箔厚 0.02-1.5mm、丝 φ0.03-8mm;4J29 带/箔厚 0.02-1mm、丝 φ0.03-6mm;另有棒材、管材与定尺开条。冷轧光亮或退火态交货,批量附材质证明与炉号追溯,小批量试料与整柜订单均可安排。
