4J50

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4J50（定膨胀铁镍合金）

一、产品基础信息

产品名称：4J50（定膨胀铁镍合金），对应牌号：FeNi50（通用牌号）、Nilo 50（国际通用）、UNS K95000（美标）
核心定位：定膨胀铁镍合金，专为与硬质玻璃、陶瓷等材料实现精准热膨胀匹配设计，适用于电子封装、真空密封等对气密性和尺寸稳定性有严苛要求的场景
执行标准：YB/T 5235-2005（国标，对应4J50）、ASTM E8/E8M（美标拉伸试验标准）、AMS 2750D（美标热处理规范）
产品形态：薄板、带材、棒材、管材、锻件及定制异形件

二、产品概述

4J50是经典的铁镍基定膨胀合金，核心成分由49.5%~50.5%镍与余量铁构成，凭借精确调控的成分体系及晶粒细化工艺，实现特定温度范围内稳定的热膨胀特性。其核心优势在于20℃~400℃核心温度范围内，热膨胀系数可精准控制在9.2×10⁻⁶/℃~9.9×10⁻⁶/℃，能与DM-305、DB-404等软玻璃及陶瓷材料完美匹配。在高温熔封后冷却过程中，合金与玻璃收缩率基本一致，无破坏性内应力，可形成牢固可靠的真空气密封接，气密性达10⁻¹⁰ Pa·m³/s级别。该合金兼具良好的力学性能、加工与焊接性能，经氢气退火优化后抗热震性优异，在大气、淡水环境中具备较好的耐腐蚀性，是电子工业、电真空、精密仪器、航空航天等高端领域制造气密封接结构件的关键材料，广泛适配全球多个地区的设备制造标准。

三、核心性能优势

  • 精准定膨胀特性：20℃~100℃核心区间热膨胀系数约9.8×10⁻⁶/℃，20℃~400℃区间稳定在9.2×10⁻⁶/℃~9.9×10⁻⁶/℃，20~50℃区间更接近1.9~2.2×10⁻⁶/℃，符合YB/T 5235-2005等相关标准对4J50合金的膨胀性能要求，可与特定软玻璃、陶瓷材料精准匹配热膨胀行为，保障封接结构的气密性与稳定性。
  • 优良封接与抗热震性能：高温熔封后冷却过程中，与玻璃、陶瓷收缩同步，无明显内应力，封接面结合牢固，泄漏率＜0.01%；经900℃±20℃氢气退火后晶粒优化，冷热循环下不开裂，满足高真空及极端环境使用要求。
  • 均衡力学性能：退火态下抗拉强度可达420~520MPa，屈服强度260~380MPa，伸长率15~35%，硬度HV 135左右，兼具良好的加工成型性与承载能力；冷加工后强度可进一步提升，适配不同结构设计需求。
  • 优异加工适配性：铣削、车削、钻孔及焊接性能良好，可通过多道次冷拉拔加工成高精度线材，表面粗糙度可控制在Ra≤0.2μm，能满足精密结构件的加工要求。
  • 可靠加工与焊接性：加工特性与奥氏体不锈钢相近，可顺利实现冷、热成形及各类机械加工；焊接可采用TIG、MIG、激光焊等工艺，关键在于选用4J50匹配焊材，确保焊缝与母材膨胀系数一致，保障封接可靠性。

四、化学成分（质量分数，%）

元素
Ni（镍）
Fe（铁）
C（碳）
Mn（锰）
Si（硅）
Co（钴）
Al（铝）
P（磷）
S（硫）
含量范围
49.5~50.5（YB/T 5235-2005标准要求，膨胀系数达标时允许适当偏离）
余量
≤0.05（YB/T 5235-2005标准严控上限）
≤0.80（符合加工性能优化要求）
≤0.30（YB/T 5235-2005标准规定范围）
无要求（YB/T 5235-2005标准未规定）
≤0.1（标准限值）
≤0.020（有害杂质严控上限）
≤0.020（有害杂质严控上限）
作用说明
调节热膨胀系数，实现与软玻璃的精准匹配，核心功能元素
保证合金基础力学性能与结构稳定性
严控含量避免脆化，保障焊接与封接可靠性
细化晶粒，改善加工成型性与焊接性能
提升合金抗氧化性，优化热加工性能
微调膨胀特性，提升封接适配性
控制含量避免影响合金纯度与封接性能
有害杂质严控上限，避免性能劣化与封接缺陷
有害杂质严控上限，避免性能劣化与焊接裂纹

五、关键技术参数

性能指标
数值
测试条件/说明
热膨胀系数 α
9.8×10⁻⁶/℃（20℃~100℃）；9.2~9.9×10⁻⁶/℃（20℃~400℃）；1.9~2.2×10⁻⁶/℃（20℃~50℃）
核心匹配区间，适配软玻璃封接需求
抗拉强度 σb
420~520MPa（退火态）
退火态，符合ASTM E8/E8M标准要求
屈服强度 σs
260~380MPa（退火态）
退火态，符合ASTM E8/E8M标准要求
伸长率 δ₅
15~35%（退火态）
退火态，标距50mm
硬度
HV 135左右（退火态）
退火态，载荷294.2N
熔点
1430℃左右
常压下
密度 ρ
8.21g/cm³
20℃常温
比热容
502J/(kg·K)
常温下
电阻率
0.44μΩ·m（20℃常温）
20℃常温
热导率
16.7W/(m·K)
室温下

六、产品规格范围

产品形态
尺寸范围
定制能力
薄板/带材
厚度：0.03mm~3.0mm；宽度：10mm~600mm；长度：定制（卷材/片材）
可定制超薄带材（0.03mm）、超宽板材（≤800mm）
棒材
直径：5mm~200mm；长度：1000mm~6000mm
支持异形棒材锻造、精密车削加工
管材
外径：10mm~150mm；壁厚：1mm~10mm；长度：定制
可定制薄壁毛细管（壁厚≥0.2mm）、无缝管材
锻件
最大单重：500kg；外形：按客户图纸加工
支持复杂异形锻件、近净成型加工
线材
直径：0.1mm~5.0mm；长度：定制（盘线/直丝）
可定制高精度线材（公差±0.005mm）

七、典型应用领域

4J50加工特性与奥氏体不锈钢类似，可实现冷、热成形及各类机械加工；热轧温度推荐1100~1200℃，冷轧压下率可达80%，可生产0.03~10mm箔材与板材，加工后尺寸精度符合相关标准要求。可通过多道次冷拉拔加工成Φ0.05~3.0mm的高精度线材，表面粗糙度Ra≤0.2μm。因材料韧性好、导热性一般，切削易产生加工硬化，需选用锋利硬质合金刀具，采用较低切削速度、较大进给量并配合充分冷却。冷变形可进一步提升强度，但需控制变形量以保障膨胀性能稳定性；生产中需严格控制碳、硫、磷等元素含量，避免影响封接性能与焊接质量，熔炼采用真空感应炉（氧含量≤50ppm），杜绝杂质脆化。
  1. 电真空与电子器件领域：干簧/湿簧继电器簧片，凭借接近零的膨胀温差实现百万次吸合无偏移；真空电子器件的密封组件、粒子加速器及卫星行波管的封接结构件，保障高真空环境稳定性。
  2. 精密仪器与计量领域：光栅尺、激光计量基体，20~300℃热膨胀波动＜0.1%，是高性价比的高精度测量基准材料；压力传感器、温度传感器的封接结构件，确保仪器在温度波动环境下的测量精度。
  3. 航空航天领域：航空电子设备的密封组件、航天器姿态控制系统的精密结构件，适配高空温差环境下的封接可靠性与尺寸稳定性要求。
  4. 其他高端领域：医用电子设备的密封构件、汽车电子的精密封接部件、高端真空设备的密封法兰等。

八、加工与热处理建议

1. 加工工艺要点

4J50加工特性与奥氏体不锈钢类似，可实现冷、热成形及各类机械加工；热轧温度推荐1100~1200℃，冷轧压下率可达80%，可生产0.03~10mm箔材与板材，加工后尺寸精度符合YB/T 5235-2005标准要求。可通过多道次冷拉拔加工成Φ0.05~3.0mm的高精度线材，表面粗糙度Ra≤0.2μm。因材料韧性好、导热性一般，切削易产生加工硬化，需选用锋利硬质合金刀具，采用较低切削速度、较大进给量并配合充分冷却。冷变形可进一步提升强度，但需控制变形量以保障膨胀性能稳定性；生产中需严格控制碳、硫、磷等元素含量，避免影响封接性能与焊接质量，熔炼采用真空感应炉（氧含量≤50ppm），杜绝杂质脆化。

2. 热处理规范

4J50热处理核心目的是消除应力、稳定膨胀性能，保障封接可靠性，关键工艺需符合AMS 2750D等相关标准要求，具体包括：①固溶处理：980~1050℃保温后水淬或油淬，消除残余应力，细化晶粒；②时效处理：420~520℃保温1~4小时，稳定微观结构，降低热循环引起的热膨胀系数漂移；③氢气退火：900℃±20℃保温处理，优化晶粒结构，提升抗热震性；④消除应力退火：550~600℃保温1~2h，随炉冷却，用于消除加工残余应力，进一步稳定尺寸精度，保障后续封接质量。需特别控制晶粒度在20~60μm级别，以保证材料良好的深冲引伸性能。

3. 焊接工艺要点

推荐采用氩弧焊（TIG）、熔化极气体保护焊（MIG）、激光焊等工艺，焊接前需彻底清理工件表面油污、氧化皮，严防硫、磷杂质侵入焊缝引发热裂纹。必须选用4J50匹配焊材，确保焊缝与母材膨胀系数一致，保障接头性能；焊后建议进行250~300℃保温1~2h的低温退火，彻底消除焊接应力，避免焊接热输入造成局部晶粒粗化或析出相异常，保障接头性能与尺寸稳定。此外，该合金还可通过真空感应熔炼（VIM）提升纯净度，氧含量≤50ppm，减少夹杂物对焊接性能的影响，符合高端领域对材料纯净度的要求。


产品优势

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加工平台

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