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3J1國標又叫啥

點擊次數(shù):810更新時間:2020-11-12

 

3J1

一、3J1概述 

3J1合金是鐵-鎳-鉻系奧氏體沉淀強化型高彈性合金。固溶處理后具有良好的塑性,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。

該類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、良好的耐蝕性和熱穩(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)標準3J1合金的技術(shù)標準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

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)

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60年代的老牌號,國內(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+時效狀態(tài)下ρ=1.02μΩ?m[3]。

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[4,5]。

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[4,5]。

三、3J1力學(xué)性能 

3.13J1技術(shù)標準規(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)下比在時效狀態(tài)下有更好的焊接性能,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,隨時效溫度的提高強化效果增強。3J1在660~700℃達到時效強化的峰值;含鉬的合金在達到時效強化的峰值,溫度繼續(xù)升高,強化效果很快降低。見圖5-2。

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[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。合金的磨削性能良好。


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