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3J01(3J1)彈性合金固溶+時效
  • 發(fā)布日期:2021-09-13      瀏覽次數(shù):2004
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      3J1(3J01)彈性合金
      一、3J1概述
      3J01合金是鐵-鎳-鉻系奧氏體沉淀強化型高彈性合金。固溶處理后具有的塑性,硬度低,易加工成型。經(jīng)固溶或冷應(yīng)變后時效處理,獲得高的力學(xué)性能和彈性性能。
      3J01合金具有較高的強度、高的彈性模量,較小的彈性后效和滯后、弱磁性、的耐蝕性和熱穩(wěn)定性等特點,能在較高的溫度、較大的應(yīng)力或腐蝕性介質(zhì)條件下工作。3J1可在250℃以下工作。該類合金也能在低溫(如近-200℃)下使用。
      1.13J1材料牌號3J1(Ni36CrTiAl)。
      1.23J1相近牌號ЭИ702,36HXTЮ(俄羅斯)。
      1.33J1材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3J1合金的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)YB/T5256—1993《彈性元件用合金3J1和3J53技術(shù)條件》。
      1.43J1化學(xué)成分見表1-2。

      表1-2%
      CMnSiPSNiCrMoTiAlFe
      ≤0.05≤1.00≤0.80≤0.020≤0.02034.5~36.511.5~13.0-2.70~3.201.00~1.80余量

      1.53J1熱處理制度見表1-3。
      1.63J1品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)見表1-4。

      表1-3
      隆繼集團產(chǎn)品形式熱處理制度
      帶材920~950℃固溶+650~750℃,時效2~4h,空冷或爐冷
      冷應(yīng)變+600~700℃,時效2~4h,空冷或爐冷
      絲材冷應(yīng)變+500~700℃,時效2~4h,空冷或爐冷
      棒材冷應(yīng)變+650~750℃,時效2~4h,空冷或爐冷
      熱軋(鍛)材950~980℃固溶+700~750℃,時效≥4h,空冷或爐冷
      表1-4mm
      品種和狀態(tài)冷軋帶材冷拉絲材冷拉磨光棒材熱軋圓球鍛材熱軋扁材
      厚度和直徑(邊長)0.05~3.50.10~6.03.0~30.06.0~25.0>5~1004.0~13
      寬度50~250-----
      長度---≤500≤300≥300

      1.73J1熔煉與鑄造工藝合金采用真空感應(yīng)爐熔煉或真空感應(yīng)爐熔煉加真空自耗爐重熔。
      1.83J1應(yīng)用概況與特殊要求該類合金是20世紀(jì)60年代的老牌號,生產(chǎn)與應(yīng)用多年。主要用于制造各種航空用彈性敏感元件及耐或腐蝕介質(zhì)的零件,如膜盒、膜片、波紋管、傳送桿、擋板和彈性結(jié)構(gòu)件等。
      二、3J1物理及化學(xué)性能
      2.13J1熱性能
      2.1.13J1線膨脹系數(shù)該組合金在固溶加時效狀態(tài)下,其平均線膨脹系數(shù)(20~100℃)=(12.0~14.0)×10-6℃-1。
      2.23J1密度冷應(yīng)變加時效狀態(tài)合金的密度ρ=8.0g/cm3。
      2.33J1電性能在冷變形+時效狀態(tài)下ρ=1.02μΩ·m。
      2.43J1磁性能固溶加時效狀態(tài)的3J1合金,其磁化率χm=(12.5~205)×10-11。
      2.53J1化學(xué)性能該合金對、酸、氫氧化鈉、含石油、燃料油和潤滑油等腐蝕介質(zhì),以及在海洋和熱帶氣候條件下,具有較好的耐腐蝕性。
      三、3J1力學(xué)性能
      3.13J1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
      3.1.13J1交貨狀態(tài)合金材的力學(xué)性能見表3-1。

      表3-1
      狀態(tài)和品種(δ或d)/mmσb/MPaδ/%
      固溶態(tài)帶材
      冷拉絲材
      0.20~0.50
      0.20~3.0
      ≤981
      ≥981
      ≥20
      -

      3.1.23J1交貨狀態(tài)合金材經(jīng)時效處理后的力學(xué)性能見表3-2。

      表3-2
      狀態(tài)和品種(δ或d)/mmσb/MPaσP0.2/MPaδ/%
      冷軋+時效帶材
      固溶+時效帶材
      冷拉+時效帶材
      冷拉+時效帶材
      熱鍛(軋)材固溶+時效
      0.20~2.50
      0.20~1.00
      0.50~5.0
      3.0~18.0
      6.0~25.0
      ≥1373
      ≥1177
      ≥1471
      ≥1373
      ≥1177
      ≥981
      ≥735
      -
      -
      -
      ≥5
      ≥8
      ≥5
      ≥5
      ≥10

      注:厚度>0.10mm的帶材和d>0.20mm的絲材,其抗拉強度也應(yīng)符合表中要求;規(guī)定非比例伸長應(yīng)力σPO.2值適用于厚度大于0.50mm的帶材。
      3.23J1室溫及各種溫度下的力學(xué)性能不同狀態(tài)的合金室溫力學(xué)性能見表3-3。
      3.33J1和蠕變性能
      3.43J1疲勞性能
      3.53J1彈性性能見表3-4。

      表3-3
      狀態(tài)帶材試樣厚度/mmσb/MPaδ/%HV
      920~950℃,以1.3℃/min速度水套冷卻0.10~0.20588~73520~27150~190
      920~950℃,以1.3℃/min速度水套冷卻+720℃,時效2h0.10~0.201275~129514~16350~390
      60%~65%冷應(yīng)變0.10~0.201280~13044~6-
      60%~65%冷應(yīng)變+650℃,時效2h0.10~0.201471~16006~7400~480
      表3-4
      狀態(tài)E/GPaG/GPaβE/10-6℃-1
      固溶+時效
      冷應(yīng)變+時效
      176~196
      186~206
      77~78
      76~78
      -200~250
      -200~350

      四、3J1組織結(jié)構(gòu)
      4.13J1相變溫度合金在900℃以上(達(dá)920~980℃)固溶處理后,為單相奧氏體組織。固溶或經(jīng)冷應(yīng)變后時效處理,約在500℃,從奧氏體中開始析出γ′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]沉淀強化相,600℃以上析出迅速,650~750℃析出量達(dá)大值(含鉬的合金溫度偏上限)。在750℃以上析出相開始溶解,900℃以上溶解完畢。
      4.23J1合金組織結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)的合金基本組織為;奧氏體基體加γ′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]型強化相,并含有少量的碳化物和Fe2Mo拉氏相(含Mo合金)。
      五、3J1工藝性能與要求
      5.13J1成形性能合金的熱應(yīng)變溫度,為350~1140℃,進行鍛、軋等熱加工,其加工性能。
      固溶處理后,合金塑性,可冷應(yīng)變加工制成薄帶和細(xì)絲,或用沖壓、擠壓等方法制成形狀復(fù)雜的彈性元件。厚度0.20~1.00mm的3J1合金軟態(tài)帶材的杯突值不小于8.5mm。冷拉絲材彎曲、纏繞性能。
      5.23J1焊接性能合金在固溶狀態(tài)下比在時效狀態(tài)下有的焊接性能,可進行點焊、縫焊、氬弧焊、電子束焊,以及銅、銀基硬釬焊。在時效處理后,點焊、縫焊性能較差。在合金表面鍍鎳后可進行低溫錫、鉛軟釬焊。
      合金在固溶狀態(tài)下焊接,焊后時效處理。在時效后焊接,應(yīng)注意不要使零件溫度超過時效溫度,以免降低合金性能。
      5.33J1零件熱處理工藝為防止合金表面氧化,成品熱處理宜在真空或保護氣氛條件下進行。
      固溶處理:固溶溫度對合金的加工性能和時效處理后的性能影響較大。溫度低于900℃固溶時,合金為兩相組織;超過1100℃后,將引起晶粒長大,而且不均勻。含鉬的合金熱穩(wěn)定性較高,可適當(dāng)提高固溶溫度。固溶溫度根據(jù)合金成分、品種和不同性能要求等因素合理選擇(見1.5),一般在*固溶條件下,應(yīng)盡量選擇較低的溫度。
      經(jīng)不同溫度固溶處理的3J1合金,其強度與時效溫度的關(guān)系見圖5-1,從圖可見,隨固溶溫度的升高,時效后的強度下降。
      時效處理:合金經(jīng)時效處理后獲得高的力學(xué)性能和彈性性能。應(yīng)根據(jù)時效前的合金品種、狀態(tài)和使用性能等因素合理選擇時效處理制度(見1.5)。
      固溶處理后的時效,效溫度的提高強化效果增強。3J1在660~700℃達(dá)到時效強化的峰值;含鉬的合金在達(dá)到時效強化的峰值,溫度繼續(xù)升高,強化效果很快降低。
      經(jīng)應(yīng)變形后的合金時效,亦稱硬時效。因冷應(yīng)變促進時效析出過程,提高時效強化效果。冷應(yīng)變使合金的時效強化峰值溫度向低溫方向移動。冷應(yīng)變率越大,時效溫度也越偏低。較合適的冷應(yīng)變率一般為50%~70%。合金經(jīng)一定的冷應(yīng)變加工,并在稍低的溫度下時效,對減少彈性滯后和后時效有利。
      5.43J1表面處理工藝合金熱處理后的氧化皮,可采用堿浸-酸洗聯(lián)合操作方法清除。液溫度不宜超過500℃。酸液采用“三酸"水溶液,在50~80℃溫度下進行。
      酸洗后可用稀水溶液短時間漂白,后用石灰水中和零件表面的殘酸。
      5.53J1切削加工與磨削性能固溶狀態(tài)的合金硬度較低,易于切削等各種機加工。冷應(yīng)變狀態(tài)和時效狀態(tài)的合金也能進行機加工,但較難。零件一般在固溶狀態(tài)加工成毛坯,時效處理后再精加工到要求尺寸。合金的磨削性能。


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