弹性合金3j33棒 3j3带弹性模量 Ni36CrTiAlM
3J3高弹性合金
一、3J3概述
3J3合金是铁-镍-铬系奥氏体沉淀强化型高弹性合金。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弹性性能。
该类合金具有较高的强度、高的弹性模量，较小的弹性后效和滞后、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，具有更高的耐热性，使用温度可****到450℃。该类合金也能在低温（如近-200℃）下使用。
1.1 3J3材料牌号 3J3(Ni36CrTiAlMo8)。
1.2 3J3相近牌号 ЭИ53,36HXTЮM8(俄罗斯)。
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。
表1-2%
|
牌号 |
C |
Mn |
Si |
P |
S |
Ni |
Cr |
Mo |
Ti |
Al |
Fe |
|
3J3 |
≤0.05 |
0.80～1.20 |
≤0.50 |
≤0.010 |
≤0.010 |
35.0～37.0 |
12.0～13.0 |
7.5～8.5 |
2.70～3.20 |
1.00～1.30 |
余量 |
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。
表1-3
|
品种或要求 |
热处理制度 |
|
带材 |
1000～1050℃固溶＋750℃，时效2～4h，空冷或炉冷 |
|
冷应变＋650～750℃，时效2～4h，空冷或炉冷 |
|
|
丝材 |
冷应变＋500～700℃，时效2～4h，空冷或炉冷 |
表1-4mm
|
品种和状态 |
冷轧带材 |
冷拉丝材 |
|
厚度和直径（边长） |
0.07～2.0 |
0.10～5.0 |
|
宽度 |
50～200 |
- |
|
长度 |
- |
- |
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年代的老牌号，国内生产与应用多年。主要用于制造各种航空用弹*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、挡板和其他弹性结构件等。
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。
2.2 3J3密度 冷应变加时效状态合金的密度ρ=8.3g/cm3。
2.3 3J3电性能 在固溶＋时效状态下ρ=1.0～1.2μΩ·m。
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。
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。
表3-1
|
状态和品种 |
(δ或d)/mm |
σb/MPa |
δ/% |
|
固溶态带材 冷拉丝材 |
0.20～0.50 0.20～3.0 |
≤1080 ≥1275 |
≥20 - |
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。
表3-2
|
状态和品种 |
(δ或d)/mm |
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ/% |
|
冷轧＋时效带材 固溶＋时效带材 冷拉＋时效带材 |
0.20～2.50 0.20～1.00 0.50～5.0 |
≥1471 ≥1275 ≥1618 |
- - - |
≥3 ≥5 ≥3 |
注：厚度>0.10mm的带材和d>0.20mm的丝材，其*拉强度也应符合表中要求；规定非比例伸长应力σPO.2值适用于厚度大于0.50mm 的带材。
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持久和蠕变性能
3.4 3J3疲劳性能
3.5 3J3弹性性能 见表3-4。
表3-3
|
状态 |
带材试样厚度/mm |
σb/MPa |
δ/% |
HV |
|
1000℃,保温15min，水淬 |
0.20 |
824～9 |
2.6～26 |
200～230 |
|
1000℃,保温5min，水淬＋700℃，时效4h |
0.20 |
1421～1480 |
6～7 |
440～450 |
|
1030℃,保温15min，水淬＋50℃，冷应变 |
0.80 |
1471 |
3 |
- |
|
50%冷应变＋750℃，时效4h |
0.80 |
1780～1835 |
4 |
>450 |
表3-4
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状态 |
E/GPa |
G/GPa |
βE/10-6℃-1 |
|
固溶＋时效 |
196～216 |
76～79 |
－200～250 |
四、3J3*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*，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℃以上析出迅速，650～750℃析出量达（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-*转变曲线
4.3 3J3合金*结构 使用状态的合金基本*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弹性元件。
5.2 3J3焊接性能 合金在固溶状态下比在时效状态下有更好的焊接性能，可进行点焊、缝焊、*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超过时效温度，以免降低合金性能。
5.3 3J3零件热处理工艺 为****合金表面氧化，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。温度低于900℃固溶
时，合金为两相*；超过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****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），一般在保证完全固溶条件下，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弹性性能。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****强化效果增强。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****时效析出过程，****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，对减少弹性滞后和后时效有利。
5.4 3J3表面处理工艺 合金热处理后的氧化皮，可采用碱浸-酸洗联合操作方法清除。液温度不宜超过500℃。酸液采用“三酸”水溶液，在50～80℃温度下进行。
酸洗后可用稀*水溶液短时间*白，用石灰水中和零件表面的残酸。
5.5 3J3切削加工与磨削性能 固溶状态的合金硬度较低，易于切削等各种机加工。冷应变状态和时效状态的合金也能进行机加工，但较难。零件一般在固溶状态加工成毛坯，时效处理后再精加工到要求尺寸。合金的磨削性能良好。
