3J1

一、3J1概述 

3J1合金是鐵-鎳-鉻系奧氏體沉淀強(qiáng)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)3J1合金的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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。

表1-2[1]% 

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。

表1-3[1,2] 

表1-4[1,2]mm 

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(jì)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(biāo)準(zhǔn)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。

表3-1[1] 

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。

表3-2[1,2] 

注：厚度>0.10mm的帶材和d>0.20mm的絲材，其抗拉強(qiáng)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。

表3-3[1] 

表3-4[1] 

四、3J1組織結(jié)構(gòu) 

4.13J1相變溫度合金在900℃以上（達(dá)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(qiáng)化相，600℃以上析出迅速，650～750℃析出量達(dá)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(qiáng)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(jìn)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(xì)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(jìn)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(jìn)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(hù)氣氛條件下進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)化效果增強(qiáng)。3J1在660～700℃達(dá)到時效強(qiáng)化的峰值；含鉬的合金在達(dá)到時效強(qiáng)化的峰值，溫度繼續(xù)升高，強(qiáng)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(jìn)時效析出過程，提高時效強(qiáng)化效果。冷應(yīng)變使合金的時效強(qiáng)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(jìn)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(jī)加工。冷應(yīng)變狀態(tài)和時效狀態(tài)的合金也能進(jìn)行機(jī)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。