3J1彈性合金

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，較小的彈性後效和滯後、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。

 

二、3J1精密合金物理及化學性能：   

1、3J1合金熱性能：3J1線膨脹係數：該組合金在固溶加時效狀態下，其平均線膨脹係數(12.0～14.0)×10-6℃-1[1,3,4]。

2、3J1合金密度：冷應變加時效狀態合金的密度ρ=8.0g/cm3[1,4]。

3、3J1合金電性能：在冷變形＋時效狀態下ρ=1.02μΩ?m[3]。

4、3J1合金磁性能：固溶加時效狀態的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 、 、 、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組織結構：

1、3J1相變溫度：合金在900℃以上（達920～980℃）固溶處理後，爲單相奧氏體組織。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。          

2、3J1時間-溫度-組織轉變曲線：

3、3J1合金組織結構：使用狀態的合金基本組織爲；奧氏體基體加γ′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]型強化相，並含有少量的碳化物和Fe2Mo拉氏相（含Mo合金）。

 四、3J1工藝性能與要求：

1、3J1成形性能：合金的熱應變溫度，爲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，可冷應變加工製成薄帶和細絲，或用衝壓、擠壓等方法製成形狀複雜的彈性元件。厚度0.20～1.00mm的3J1合金軟態帶材的杯突值不小於8.5mm。冷拉絲材彎曲、纏繞性能良好。

2、3J1焊接性能：合金在固溶狀態下比在時效狀態下有 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。

合金在固溶狀態下焊接，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：爲防止合金表面氧化，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。溫度低於900℃固溶時，合金爲兩相組織；超過1100℃後，將引起晶粒長大，而且不均勻。含鉬的合金熱穩定性較高，可適當提高固溶溫度。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，應儘量選擇較低的溫度。經不同溫度固溶處理的3J1合金，其強度與時效溫度的關係見圖5-1，從圖可見，隨固溶溫度的升高，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、狀態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，隨時效溫度的提高強化效果增強。3J1在660～700℃達到時效強化的峯值；含鉬的合金在達到時效強化的峯值，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峯值溫度向低溫方向移動。冷應變率越大，時效溫度也越偏低。較合適的冷應變率一般爲50%～70%。合金經一定的冷應變加工，並在稍低的溫度下時效，對減少彈性滯後和後時效有利[6]。

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