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3J01

詳細介紹

3J01                                                                     
材料牌号:3J1/Ni36CrTiAl耐腐蝕高彈性合金                                                           
俄羅斯牌号:ЭИ702/36HXTЮ
一、3J1精密合金概述:

3J1精密合金是鐵-鎳-鉻系奧氏體沉澱強化型高彈性合金。固溶處理後具有良好的塑性,硬度低,易加工成型。經固溶或冷應變後時效處理,獲得高的力學性能和彈性性能。
該類合金具有較高的強度、高的彈性模量,較小的彈性後效和滞後、弱磁性、良好的耐蝕性和熱穩定性等特點,能在較高的溫度、較大的應力或腐蝕性介質條件下工作。3J1合金可在250℃以下工作。該類合金也能在低溫(如近-200℃)下使用。
1、3J1合金材料牌号:3J1(Ni36CrTiAl)。
2、3J1合金相近牌号:ЭИ702,36HXTЮ(俄羅斯)。
3、3J1合金材料的技術标準:
4、3J1合金化學成分:
見表1-2。
表1-2[1]                                                               %

C≤Si≤Mn≤P≤S≤Cr≥Ni≥Mo≥Cu≤
0.050.801.000.0200.02011.5-13.034.5-36.5--
其他Al≤Ti≤Fe≤Co≤V≤W≤Nb≤N≤
1.00-1.802.70-3.20餘量---- 

5、3J1合金熱處理制度:見表1-3。
6、3J1合金品種規格與供應狀态:見表1-4。
表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
冷應變+600~700℃,時效2~4h,空冷或爐冷
絲材冷應變+500~700℃,時效2~4h,空冷或爐冷
棒材冷應變+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1-4[1,2]                                                             mm

品種和狀态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

7、3J1合金熔煉與鑄造工藝:合金采用真空感應爐熔煉或真空感應爐熔煉加真空自耗爐重熔。
8、3J1合金應用概況與特殊要求:該類合金是20世紀60年代的老牌号,國内生産與應用多年。主要用于制造各種航空用彈性敏感元件及耐硝酸或其他腐蝕介質的零件,如膜盒、膜片、波紋管、傳送杆、擋闆和其他彈性結構件等。
二、3J1精密合金物理及化學性能:   
1、3J1合金熱性能:
3J1線膨脹系數:該組合金在固溶加時效狀态下,其平均線膨脹系數(12.0~14.0)×10-6-1[1,3,4]
2、3J1合金密度:冷應變加時效狀态合金的密度ρ=8.0g/cm3[1,4]
3、3J1合金電性能:在冷變形+時效狀态下ρ=1.02μΩ·m[3]
4、3J1合金磁性能:固溶加時效狀态的3J1合金,其磁化率χm=(12.5~205)×10-11[4,5]
5、3J1合金化學性能:該合金對硝酸、磷酸、氫氧化鈉、含硫石油、燃料油和潤滑油等腐蝕介質,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精密合金力學性能:
1、3J1合金技術标準規定的性能:

(1)、3J1交貨狀态合金材的力學性能見表3-1。
3-1[1]

狀态和品種(δ或d)/mmσb/MPaδ/%
固溶态帶材
冷拉絲材
0.20~0.50
0.20~3.0
≤981
≥981
≥20
-

(2)、3J1交貨狀态合金材經時效處理後的力學性能見表3-2。
3-2[1,2]

狀态和品種(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,其抗拉強度也應符合表中要求;規定非比例伸長應力σPO.2值适用于厚度大于0.50mm的帶材。
2、3J1室溫及各種溫度下的力學性能:不同狀态的合金室溫力學性能見表3-3。
3、3J1持久和蠕變性能:
4、3J1疲勞性能:
5、3J1彈性性能:
見表3-4。
3-3[1]

狀态帶材試樣厚度/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%冷應變0.10~0.201280~13044~6-
60%~65%冷應變+650℃,時效2h0.10~0.201471~16006~7400~480

3-4[1]

狀态E/GPaG/GPaβE/10-6-1
固溶+時效
冷應變+時效
176~196
186~206
77~78
76~78
-200~250
-200~350

四、3J1組織結構:
1、3J1相變溫度:
合金在900℃以上(達920~980℃)固溶處理後,為單相奧氏體組織。固溶或經冷應變後時效處理,約在500℃,從奧氏體中開始析出γ′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]沉澱強化相,600℃以上析出迅速,650~750℃析出量達最大值(含钼的合金溫度偏上限)。在750℃以上析出相開始溶解,900℃以上溶解完畢。          
2、3J1時間-溫度-組織轉變曲線:
3、3J1合金組織結構:
使用狀态的合金基本組織為;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:
1、3J1成形性能:
合金的熱應變溫度,為350~1140℃,進行鍛、軋等熱加工,其加工性能良好。
固溶處理後,合金塑性良好,可冷應變加工制成薄帶和細絲,或用沖壓、擠壓等方法制成形狀複雜的彈性元件。厚度0.20~1.00mm的3J1合金軟态帶材的杯突值不小于8.5mm。冷拉絲材彎曲、纏繞性能良好。
2、3J1焊接性能:合金在固溶狀态下比在時效狀态下有更好的焊接性能,可進行點焊、縫焊、氩弧焊、電子束焊,以及銅、銀基硬釺焊。在時效處理後,點焊、縫焊性能較差。在合金表面鍍鎳後可進行低溫錫、鉛軟釺焊。
合金在固溶狀态下焊接,焊後時效處理。在時效後焊接,應注意不要使零件溫度超過時效溫度,以免降低合金性能。
3、3J1零件熱處理工藝: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後的性能影響較大。溫度低于900℃固溶時,合金為兩相組織;超過1100℃後,将引起晶粒長大,而且不均勻。含钼的合金熱穩定性較高,可适當提高固溶溫度。固溶溫度根據合金成分、品種和不同性能要求等因素合理選擇(見1.5),一般在保證完全固溶條件下,應盡量選擇較低的溫度。經不同溫度固溶處理的3J1合金,其強度與時效溫度的關系見圖5-1,從圖可見,随固溶溫度的升高,時效後的強度下降。
時效處理:合金經時效處理後獲得高的力學性能和彈性性能。應根據時效前的合金品種、狀态和使用性能等因素合理選擇時效處理制度(見1.5)。
固溶處理後的時效,随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;含钼的合金在達到時效強化的峰值,溫度繼續升高,強化效果很快降低。見圖5-2。
經應變形後的合金時效,亦稱硬時效。因冷應變促進時效析出過程,提高時效強化效果。冷應變使合金的時效強化峰值溫度向低溫方向移動。冷應變率越大,時效溫度也越偏低。較合适的冷應變率一般為50%~70%。合金經一定的冷應變加工,并在稍低的溫度下時效,對減少彈性滞後和後時效有利[6]
 

4、3J1表面處理工藝:合金熱處理後的氧化皮,可采用堿浸-酸洗聯合操作方法清除。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。
酸洗後可用稀硝酸水溶液短時間漂白,最後用石灰水中和零件表面的殘酸。
5、3J1切削加工與磨削性能:固溶狀态的合金硬度較低,易于切削等各種機加工。冷應變狀态和時效狀态的合金也能進行機加工,但較難。零件一般在固溶狀态加工成毛坯,時效處理後再精加工到要求尺寸。合金的磨削性能良好。
六、3J1品種規格與供應狀态:
1、品種分類:丹陽欣茂合金
可生産各種規格的3J1無縫管、3J1鋼闆、3J1圓鋼、3J1鍛件、3J1法蘭、3J1圓環、3J1焊管、3J1鋼帶、3J1絲材及配套3J1焊材。
2、交貨狀态:無縫管:固溶+酸白,長度可定尺;闆材:固溶、酸洗、切邊;焊管:固溶酸白+RT%探傷,鍛件:退火+車光;棒材以鍛軋狀态、表面磨光或車光;帶材經冷軋、固溶軟态、去氧化皮交貨;絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細磨光狀态交貨。

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