一、概述
3J3合金是铁-镍-铬系奥氏体沉淀强化型高性合金。固溶处理后具有良好的塑性,硬度低,易加工成型。经固溶或冷应变后时效处理,获得高的力学性能和性性能。 该类合金具有较高的强度、高的性模量,较小的性后效和滞后、弱磁性、良好的耐蚀性和热稳定性等特点,能在较高的温度、较大的应力或腐蚀性介质条件下工作。3J3是在3J1合金的基础上,加入8%钼的合金,具有高的耐热性,使用温度可提高到450℃。该类合金也能在低温(如近-200℃)下使用。
1.1 3J3材料型号 3J3(Ni36CrTiAlMo8)。
1.2 3J3相近型号 ЭИ53,36HXTЮM8()。
1.3 3J3材料的技术标准 3J3合金按企业标准或临时技术协议供货。
1.4 3J3化学成分 见表1-2。
1.5 3J3热处理制度 见表1-3。
1.6 3J3品种规格与供应状态 见表1-4。
1.7 3J3熔炼与铸造工艺 合金采用真空感应炉熔炼或真空感应炉熔炼加真空自耗炉重熔。
1.8 3J3应用概况与特殊要求 该类合金是20世纪60年代的老型号,国内生产与应用多年。主要用于制造各种航空用性敏感元件及耐或其他腐蚀介质的零件,如膜盒、膜片、波纹管、传送杆、挡板和其他性结构件等。
二、3J3物理及化学性能
2.1 3J3热性能
2.1.1 3J3线膨胀系数 该组合金在固溶加时效状态下,其平均线膨胀系数(20~100℃)=(12.0~14.0)×10-6℃-1[1,3,4]。
2.2 3J3密度 冷应变加时效状态合金的密度ρ=8.3g/cm3[1,4]。
2.3 3J3电性能 在固溶+时效状态下ρ=1.0~1.2μΩ·m[3]。
2.4 3J3磁性能 固溶加时效状态的3J3合金,其磁化率χm=(12.5~205)×10-11[4,5]。
2.5 3J3化学性能 该类合金对和润滑油等腐蚀介质,以及在海洋和热带气候条件下,具有较好的耐腐蚀性[4,5]。
三、3J3力学性能
3.1 3J3技术标准规定的性能
3.1.1 3J3交货状态合金材的力学性能 见表3-1。
3.1.2 3J3交货状态合金材经时效处理后的力学性能 见表3-2。
3.2 3J3室温及各种温度下的力学性能 不同状态的合金室温力学性能见表3-3。
3.3 3J3持久和蠕能
3.4 3J3性能
3.5 3J3性性能 见表3-4。
四、3J3组织结构
4.1 3J3相变温度 合金在900℃以上(980~1150℃)固溶处理后,为单相奥氏体组织,在含钼的3J3合金中除了奥氏相外,还有少量Fe2Mo拉氏相。固溶或经冷应变后时效处理,约在500℃,从奥氏体中开始析出γ′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]沉淀强化相,600℃以上析出,650~750℃析出量达大值(含钼的合金温度偏上限)。在750℃以上析出相开始溶解,900℃以上溶解完毕。
4.2 3J3时间-温度-组织转变曲线
4.3 3J3合金组织结构 使用状态的合金基本组织为;奥氏体基体加γ′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]型强化相,并含有少量的碳化物和Fe2Mo拉氏相(含Mo合金)。
五、3J3工艺性能与要求
5.1 3J3成形性能 合金的热应变温度,3J3为1000~1150℃,进行锻、轧等热加工,其加工性能良好。
固溶处理后,合金塑性良好,可冷应变加工制成薄带和细丝,或用冲压、挤压等方法制成形状复杂的性元件。
5.2 3J3焊接性能 合金在固溶状态下比在时效状态下有好的焊接性能,可进行点焊、缝焊、氩弧焊、电子束焊,以及铜、银基硬钎焊。在时效处理后,点焊、缝焊性能较差。在合金表面镀镍后可进行低温锡、铅软钎焊。
合金在固溶状态下焊接,焊后时效处理。在时效后焊接,应注意不要使零件温度过时效温度,以免降低合金性能。
5.3 3J3零件热处理工艺 为防止合金表面,成品热处理宜在真空或保护气氛条件下进行。
固溶处理:固溶温度对合金的加工性能和时效处理后的性能影响较大。温度900℃固溶
时,合金为两相组织;过1100℃后,将引起晶粒长大,而且不均匀。含钼的合金热稳定性较高,可适当提高固溶温度。固溶温度根据合金成分、品种和不同性能要求等因素合理选择(见1.5),一般在保固溶条件下,应尽量选择较低的温度。
经不同温度固溶处理的3J1合金,其强度与时效温度的关系见图5-1,从图可见,随固溶温度的升高,时效后的强度下降。
时效处理:合金经时效处理后获得高的力学性能和性性能。应根据时效前的合金品种、状态和使用性能等因素合理选择时效处理制度(见1.5)。
固溶处理后的时效,随时效温度的提化效果增强。含钼的合金在达到时效强化的峰值,温度继续升高,强化效果很快降低。见图5-2。
经应变形后的合金时效,亦称硬时效。因冷应变促进时效析出过程,提高时效强化效果。冷应变使合金的时效强化峰值温度向低温方向移动。冷应变率越大,时效温度也越偏低。较合适的冷应变率一般为50%~70%。合金经一定的冷应变加工,并在稍低的温度下时效,对减少性滞后和后时效有利[6]。
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词条说明
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