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3J1應(yīng)國(guó)內(nèi)什么鋼材
  • 發(fā)布日期:2020-09-07      瀏覽次數(shù):1165
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      3J1

      一、3J1概述 

      3J1合金是鐵-鎳-鉻系奧氏體沉淀強(qiáng)化型高彈性合金。固溶處理后具有良好的塑性,硬度低,易加工成型。經(jīng)固溶或冷應(yīng)變后時(shí)效處理,獲得高的力學(xué)性能和彈性性能。

      該類合金具有較高的強(qiáng)度、高的彈性模量,較小的彈性后效和滯后、弱磁性、良好的耐蝕性和熱穩(wěn)定性等特點(diǎn),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(hào)3J1(Ni36CrTiAl)。

      1.23J1相近牌號(hào)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。

      1-2[1]% 

      C

      Mn

      Si

      P

      S

      Ni

      Cr

      Mo

      Ti

      Al

      Fe

      ≤0.05

      ≤1.00

      ≤0.80

      ≤0.020

      ≤0.020

      34.5~36.5

      11.5~13.0

      -

      2.70~3.20

      1.00~1.80

      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。

      1-3[1,2] 

      品種或要求

      熱處理制度

      帶材

      920~950℃固溶+650~750℃,時(shí)效2~4h,空冷或爐冷

      冷應(yīng)變+600~700℃,時(shí)效2~4h,空冷或爐冷

      絲材

      冷應(yīng)變+500~700℃,時(shí)效2~4h,空冷或爐冷

      棒材

      冷應(yīng)變+650~750℃,時(shí)效2~4h,空冷或爐冷

      熱軋(鍛)材

      950~980℃固溶+700~750℃,時(shí)效≥4h,空冷或爐冷

      1-4[1,2]mm 

      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(zhǎng))

      0.05~3.5

      0.10~6.0

      3.0~30.0

      6.0~25.0

      >5~100

      4.0~13

      寬度

      50~250

      -

      -

      -

      -

      -

      長(zhǎng)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(hào),國(guó)內(nèi)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(shí)效狀態(tài)下,其平均線膨脹系數(shù)(20~100℃)=(12.0~14.0)?10-6℃-1[1,3,4]。

      2.23J1密度冷應(yīng)變加時(shí)效狀態(tài)合金的密度ρ=8.0g/cm3[1,4]。

      2.33J1電性能在冷變形+時(shí)效狀態(tài)下ρ=1.02μΩ?m[3]。

      2.43J1磁性能固溶加時(shí)效狀態(tài)的3J1合金,其磁化率χm=(12.5~205)?10-11[4,5]。

      2.53J1化學(xué)性能該合金對(duì)、酸、氫氧化鈉、含石油、燃料油和潤(rùn)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[4,5]。

      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。

      3-1[1] 

      狀態(tài)和品種

      (δ或d)/mm

      σb/MPa

      δ/%

      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(shí)效處理后的力學(xué)性能見表3-2。

      3-2[1,2] 

      狀態(tài)和品種

      (δ或d)/mm

      σb/MPa

      σP0.2/MPa

      δ/%

      冷軋+時(shí)效帶材

      固溶+時(shí)效帶材

      冷拉+時(shí)效帶材

      冷拉+時(shí)效帶材

      熱鍛(軋)材固溶+時(shí)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(qiáng)度也應(yīng)符合表中要求;規(guī)定非比例伸長(zhǎng)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持久和蠕變性能

      3.43J1疲勞性能

      3.53J1彈性性能見表3-4。

      3-3[1] 

      狀態(tài)

      帶材試樣厚度/mm

      σb/MPa

      δ/%

      HV

      920~950℃,以1.3℃/min速度水套冷卻

      0.10~0.20

      588~735

      20~27

      150~190

      920~950℃,以1.3℃/min速度水套冷卻+720℃,時(shí)效2h

      0.10~0.20

      1275~1295

      14~16

      350~390

      60%~65%冷應(yīng)變

      0.10~0.20

      1280~1304

      4~6

      -

      60%~65%冷應(yīng)變+650℃,時(shí)效2h

      0.10~0.20

      1471~1600

      6~7

      400~480

      3-4[1] 

      狀態(tài)

      E/GPa

      G/GPa

      βE/10-6℃-1

      固溶+時(shí)效

      冷應(yīng)變+時(shí)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(shí)效處理,約在500℃,從奧氏體中開始析出γ′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]沉淀強(qiáng)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時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

      4.33J1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(qiáng)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(jìn)行鍛、軋等熱加工,其加工性能良好。

      固溶處理后,合金塑性良好,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、纏繞性能良好。

      5.23J1焊接性能合金在固溶狀態(tài)下比在時(shí)效狀態(tài)下有更好的焊接性能,可進(jìn)行點(diǎn)焊、縫焊、氬弧焊、電子束焊,以及銅、銀基硬釬焊。在時(shí)效處理后,點(diǎn)焊、縫焊性能較差。在合金表面鍍鎳后可進(jìn)行低溫錫、鉛軟釬焊。

      合金在固溶狀態(tài)下焊接,焊后時(shí)效處理。在時(shí)效后焊接,應(yīng)注意不要使零件溫度超過時(shí)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(hù)氣氛條件下進(jìn)行。

      固溶處理:固溶溫度對(duì)合金的加工性能和時(shí)效處理后的性能影響較大。溫度低于900℃固溶時(shí),合金為兩相組織;超過1100℃后,將引起晶粒長(zhǎng)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),一般在保證*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(qiáng)度與時(shí)效溫度的關(guān)系見圖5-1,從圖可見,隨固溶溫度的升高,時(shí)效后的強(qiáng)度下降。

      時(shí)效處理:合金經(jīng)時(shí)效處理后獲得高的力學(xué)性能和彈性性能。應(yīng)根據(jù)時(shí)效前的合金品種、狀態(tài)和使用性能等因素合理選擇時(shí)效處理制度(見1.5)。

      固溶處理后的時(shí)效,隨時(shí)效溫度的提高強(qiáng)化效果增強(qiáng)。3J1在660~700℃達(dá)到時(shí)效強(qiáng)化的峰值;含鉬的合金在達(dá)到時(shí)效強(qiáng)化的峰值,溫度繼續(xù)升高,強(qiáng)化效果很快降低。見圖5-2。

      經(jīng)應(yīng)變形后的合金時(shí)效,亦稱硬時(shí)效。因冷應(yīng)變促進(jìn)時(shí)效析出過程,提高時(shí)效強(qiáng)化效果。冷應(yīng)變使合金的時(shí)效強(qiáng)化峰值溫度向低溫方向移動(dòng)。冷應(yīng)變率越大,時(shí)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(shí)效,對(duì)減少?gòu)椥詼蠛秃髸r(shí)效有利[6]。

      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(jìn)行。

      酸洗后可用稀水溶液短時(shí)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(jī)加工。冷應(yīng)變狀態(tài)和時(shí)效狀態(tài)的合金也能進(jìn)行機(jī)加工,但較難。零件一般在固溶狀態(tài)加工成毛坯,時(shí)效處理后再精加工到要求尺寸。合金的磨削性能良好。


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