GB/T 38938-2020 高强度低膨胀合金

　　ICS 77 . 140 . 99 H 58

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 38938—2020

　　高强度低膨胀合金

　　Highstrengthandlow expansionalloy

　　2020-06-02 发布 2020-12-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 38938—2020

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国钢铁工业协会提出。

　　本标准由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC 183)归口 。

　　本标准起草单位：钢铁研究总院、中国航空工业集团有限公司西安飞行 自动控制研究所、冶金工业信息标准研究院、中国运载火箭技术研究院、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所。

　　本标准主要起草人：于一鹏、张敬霖、霍登平、戴强、李东东、张文豹、张建福、颜丞铭。

　　GB/T 38938—2020

　　高强度低膨胀合金

　　1 范围

　　本标准规定了高强度低膨胀合金的订货内容、尺寸、外形、重量、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书。

　　本标准适用于高负荷高精度承载构件用高强度低膨胀合金棒材、扁材和板材(以下简称合金材)。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 223 . 5 钢铁 酸溶硅和全硅含量的测定 还原型硅钼酸盐分光光度法

　　GB/T 223 . 64 钢铁及合金 锰含量的测定 火焰原子吸收光谱法

　　GB/T 223 . 79 钢铁 多元素含量的测定 X-射线荧光光谱法(常规法)

　　GB/T 223 . 85 钢铁及合金 硫含量的测定 感应炉燃烧后红外吸收法

　　GB/T 223 . 86 钢铁及合金 总碳含量的测定 感应炉燃烧后红外吸收法

　　GB/T 228 . 1 金属材料 拉伸试验 第 1 部分：室温试验方法

　　GB/T 230 . 1 金属材料 洛氏硬度试验 第 1 部分：试验方法

　　GB/T 2423 . 1 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 A：低温

　　GB/T 2424 . 5 电工电子产品环境试验 温度试验箱性能确认

　　GB/T 2970 厚钢板超声检测方法

　　GB/T 2975 钢及钢产品 力学性能试验取样位置及试样制备

　　GB/T 4162—2008 锻轧钢棒超声检测方法

　　GB/T 4339 金属材料热膨胀特征参数的测定

　　GB/T 10592 高低温试验箱技术条件

　　GB/T 11170 不锈钢 多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法(常规法)

　　GB/T 13298 金属显微组织检验方法

　　GB/T 14985—2007 膨胀合金尺寸、外形、表面质量、试验方法和检验规则的一般规定

　　GB/T 15749 定量金相测定方法

　　GB/T 16839 . 1 热电偶 第 1 部分：电动势规范和允差

　　GB/T 18876 . 1 应用 自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法 第 1 部分：钢和其他金属中夹杂物或第二相组织含量的图像分析与体视学测定

　　GB/T 38938—2020

　　3 订货内容

　　按本标准订购的合同或订单至少应包括下列内容：

　　a ) 本标准编号;

　　b ) 产品名称;

　　c ) 牌号 ;

　　d ) 交货状态;

　　e ) 尺寸及允许偏差;

　　f) 重量或数量;

　　g) 其他特殊要求。

　　4 尺寸、外形和重量

　　合金材的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合 GB/T 14985—2007 的有关规定。

　　5 技术要求

　　5 . 1 牌号和化学成分

　　合金材的牌号和化学成分(熔炼分析和成品分析)应符合表 1 的规定。 在满足本标准性能的情况下，镍、钴、钛、铜的含量允许偏离表 1 的规定。

　　表 1 牌号和化学成分

　　5 . 2 冶炼方法

　　合金应采用真空感应熔炼或真空感应加电渣重熔冶炼，经供需双方协商，并在合同中注明，也可采

　　GB/T 38938—2020

　　用其他冶炼方法。

　　5 . 3 交货状态

　　合金材以热轧(锻)状态交货。 经供需双方协商，并在合同中注明，可供应其他交货状态的合金材。

　　5 . 4 平均线膨胀系数

　　5 . 4 . 1 合金材试样按表 2 推荐的热处理制度处理后，平均线膨胀系数应符合表 2 的规定。

　　表 2 平均线膨胀系数

　　5 . 4 . 2 合金材的其他物理性能参见附录 A。

　　5 . 5 相变

　　合金材试样按表 2 推荐的热处理制度处理后，γ→α 的相变温度应在- 60 ℃以下。对于公称直径、边长或厚度大于 25 mm 的合金材，允许有局部相变存在。

　　5 . 6 力学性能

　　合金材试样按表 2 推荐的热处理制度处理后，力学性能应符合表 3 的规定。

　　表 3 力学性能

　　5 . 7 超声检测

　　5.7. 1 公称直径、边长不小于 12 mm 的棒材应进行超声检测，其合格级别应符合 GB/T 4162—2008 中

　　的 A级要求。

　　5 . 7 . 2 扁材、板材可采用 GB/T 2970 进行超声检测，其合格级别由供需双方协商，并在合同中注明。

　　5 . 8 表面质量

　　合金材的表面质量应符合 GB/T 14985—2007 的规定。

　　6 试验方法

　　6 . 1 合金材的检验项目和试验方法符合表 4 的规定。

　　GB/T 38938—2020

　　表 4 检验项目表

　　6 . 2 合金的化学成分分析按 GB/T 223 . 79、GB/T 11170、GB/T 20123、GB/T 20125、GB/T 21834 、 GB/T 22368 、GB/T 38939 等通用的试验方法进行分析，但仲裁时应按 GB/T 223 . 5、GB/T 223 . 17 、 GB/T 223 . 19 、GB/T 223 . 20、GB/T 223 . 25、GB/T 223 . 62、GB/T 223 . 64、GB/T 223 . 85、GB/T 223 . 86的有关规定进行。

　　7 检验规则

　　7 . 1 检查和验收

　　合金材的检查和验收由供方技术质量监督部门进行。 需方有权按标准规定进行检查和验收。

　　7 . 2 组批规则

　　合金材应按批提交检查和验收。 每批应由同一牌号、同一炉号、同一尺寸、同一交货状态的合金材组成。

　　7 . 3 取样数量和取样部位

　　合金材的取样数量和取样部位应符合表 4 的规定。

　　7 . 4 复验与判定规则

　　合金材的复验与判定规则应符合 GB/T 14985—2007 的规定。

　　8 包装、标志和质量证明书

　　合金材的包装、标志和质量证明书应符合 YB/T 5242 的规定。

　　GB/T 38938—2020

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　4J335 合金的典型物理性能

　　A.1 4J335 合金材经推荐热处理制度处理后的典型平均线膨胀系数参见表 A.1。

　　表 A.1 合金材的典型平均线膨胀系数

　　A.2 4J335 合金材经推荐热处理制度处理后的其他典型物理性能参见表 A.2。表 A.2 合金材的其他典型物理性能

　　GB/T 38938—2020

　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　膨胀合金相变面积分数测量方法

　　B.1 范围

　　本附录适用于膨胀合金的相变检验，以确定膨胀合金在- 196 ℃ ~-60 ℃及其他温度环境下，γ相

　　固溶体结构的稳定性。

　　B.2 试验内容

　　将样品置于低温环境中，在一定温度与时间下冷冻，测定其 γ→α 马氏体相变的面积分数。

　　B.3 试样制备

　　B.3 . 1 取样

　　B.3 . 1 . 1 试样在成品的任意部位切取，检验面为垂直于锻、轧或变形方向的横截面。 取样部位按表 B. 1的规定。

　　表 B.1 相变检验取样部位示意图

　　GB/T 38938—2020

　　B.3. 1 .2 直径 2 mm 以下的丝材，建议切取 3 个~5 个试样。

　　B.3 . 1 .3 外径 80 mm 以上的管材，针对不同的壁厚情况，取样方式由双方协商确定。

　　B.3 . 1 .4 为制样或检验方便，允许将同一试样拆分为 10 mm× 10 mm 的小试样，总检验截面面积按小试样面积之和。

　　B.3 . 1 . 5 同一交货批中，允许以大直径、边长或厚度的试样代替较小直径、边长或厚度的试样进行检验。

　　B.3 . 1 . 6 根据需要，经供需双方协商，可截取不同于示意位置的其他截面(如纵向截面)代替检验。

　　B.3 . 1 . 7 试样的截取、标记、规定、清洗、镶嵌按 GB/T 13298 的有关规定进行。

　　B.3 . 1 . 8 试样的热处理按各合金牌号产品标准规定进行。

　　B.3 . 2 试样研磨

　　B.3 . 2 . 1 试样的研磨按 GB/T 13298 的规定进行。

　　B.3 . 2 . 2 尺寸较小的丝、管、带、棒材以及形状不规则的小型封接结构件，可进行冷镶嵌或热镶嵌之后进行研磨。

　　B.3 . 3 试样抛光

　　B.3 . 3 . 1 试样的抛光面应是完整的截面，带材也可采用纵截面。

　　B.3 . 3 . 2 本方法采用电解抛光。 常用电解抛光液及电解规范见表 B. 2 。

　　表 B.2 电解抛光液及电解规范

　　B.3 . 3 . 3 试样的电解抛光操作按 YB/T 4377 的有关规定进行。

　　B.3 . 4 试样浸蚀

　　B.3 . 4 . 1 试样采用化学浸蚀法，常用浸蚀剂和浸蚀方法见表 B. 3 。

　　表 B.3 常用化学浸蚀剂及浸蚀方法

　　GB/T 38938—2020

　　B.3 . 4 . 2 表 B. 3 中第 1 项和第 3 项可用浸有浸蚀剂的棉花擦拭试样，到表面发钝时基本完成。

　　B.3 . 4 . 3 在双方协商一致的情况下，允许试样抛光后直接冷冻进行相变检验。

　　B.4 仪器及试剂

　　B.4 . 1 杜瓦瓶(保温瓶)。

　　B.4 . 2 符合 GB/T 2423 . 1、GB/T 2424 . 5 或 GB/T 10592 有关规定的低温试验箱。

　　B.4.3 100×~400×或更高级的光学显微镜，具备 CCD 图像采集功能，并安装可用于人工或自动测量的图像分析软件。

　　B.4 . 4 丙酮(或无水乙醇)。

　　B.4 . 5 二氧化碳(干冰)。

　　B.4 . 6 符合 GB/T 16839 . 1 要求的低温温度计，或符合通用标准规定的其他类型低温温度计。

　　B.5 试验

　　B.5 . 1 低温环境的获得

　　B.5. 1 . 1 -60 ℃环境，可采用在杜瓦瓶中配制的丙酮或无水乙醇与干冰的混合冷却剂，经过调温获得。或使用符合标准的低温试验箱。

　　B.5. 1 .2 - 78.5 ℃环境，可采用在杜瓦瓶中配制的丙酮或无水乙醇与过量干冰的冷却混合物获得，或使用符合标准的低温试验箱。

　　B.5. 1 .3 - 196 ℃的深低温环境采用浸泡液氮的方法。

　　B.5 . 1 . 4 当采用其他试验设备或制冷剂进行特殊负温环境下的相变试验时，试验准备应确保满足相关的标准及安全规范，并在双方认可的试验条件下进行。

　　B.5 . 2 试样的冷冻处理

　　将抛光或腐蚀好的试样放进杜瓦瓶或低温试验箱中，在规定温度下冷冻规定的时间，使奥氏体充分转变至稳定状态，不同合金试样的冷冻温度及冷冻时间应符合表 B. 4 的规定。 冷冻完毕，取出试样升至室温后冲洗、吹干，待检验。

　　表 B.4 膨胀合金的冷冻温度及冷冻时间

　　B.5 . 3 检验及结果评定

　　B.5.3. 1 冷冻处理完毕后的试样，在放大镜为 100×~400×下仔细观察整个抛光面是否有 γ→α 马氏

　　GB/T 38938—2020

　　体相变，Fe-Cr(4J528) 合金在常温下检查针状马氏体。

　　B.5 . 3 . 2 常温下马氏体经过浸蚀后观察，针叶呈黑色，冷冻马氏体针叶颜色浅，多为成群分布，其数量

　　较多时，常常沿加工方向串状分布，有时在抛光面上即可用 目视观察到条状凸痕或斑点，这是由 γ→ α

　　马氏体相变是体积膨胀而造成的浮凸现象。 图 B. 1 和图 B. 2 分别为没有马氏体相变和有马氏体相变的试样。

　　图 B.1 无相变试样(200 × )

　　图 B.2 严重相变试样(200 × )

　　B.5 . 3 . 3 应先在合适放大倍数下全面检查整个检验面。 并针对某视场，采用合适放大倍数仔细检验，并对发生相变的典型位置采集图像，并根据放大倍数，确定每个视场的相变绝对面积，累加后再计算在整个检验截面的相变面积比。 在相变发生较为均匀时，允许随机选取三个或三个以上的代表性视场进行图像采集，所计算的检验视场相变面积比的平均值，即为整个试样检验截面的相变面积比。

　　B.5.3.4 可采用网格数点法，对所采集图像测定 γ→α 马氏体相面积百分比含量，并根据放大倍数，计算每个图像的绝对相变面积，最终计算得到整个试样检验截面面积中的相变占比 。具体测定方法按GB/T 15749 的有关规定执行。

　　B.5 . 3 . 5 可采用定量金相图像分析软件，对所采集图像进行阀值分割后提取待测马氏体相(如图 B. 3 所示)，再自动计算该图像的 γ→α 马氏体相变面积百分比含量与绝对相变面积，最终计算得到整个试样检验截面面积的相变占比。 具体测定方法可按照 GB/T 15749 和 GB/T 18876 . 1 的有关规定执行。

　　GB/T 38938—2020

　　图 B.3 严重相变试样二值图(200 × ,本视场 37%相变面积比)

　　B.6 试验报告

　　试验报告应包括以下各项内容：

　　a) 本标准编号;

　　b ) 膨胀合金牌号，炉号及规格;

　　c) 选取的试验方法;

　　d) 检验结果;

　　e) 试验报告编号、日期及试验者。