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供應(yīng)弱磁性耐腐蝕高彈性合金3J1圓鋼3J1無縫管

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更新日期2013-05-18 17:45

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 上海

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供應(yīng)弱磁性耐腐蝕高彈性合金3J1圓鋼3J1無縫管
一、3J1概述
    3J1合金是鐵-鎳-鉻系奧氏體沉淀強化型高彈性合金。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。

   
1.1 3J1材料牌號3J1(Ni36CrTiAl)。

1.2 3J1相近牌號ЭИ702,36HXTЮ(俄羅斯)。
1.3 3J1材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.4 3J1化學(xué)成分 見表1-2。
                                        表1-2[1]                                   %
C
Mn
Si
P
S
Ni
Cr
Mo
Ti
Al
Fe
≤0.05
≤1.00
≤0.80
≤0.020
≤0.020
34.5～36.5
11.5～13.0
-
2.70～3.20
1.00～1.80
余量
    1.5 3J1熱處理制度見表1-3。
1.6 3J1品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)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(yīng)變＋600～700℃，時效2～4h，空冷或爐冷
絲材
冷應(yīng)變＋500～700℃，時效2～4h，空冷或爐冷
棒材
冷應(yīng)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
品種和狀態(tài)
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）
0.05～3.5
0.10～6.0
3.0～30.0
6.0～25.0
>5～100
4.0～13
寬度
50～250
-
-
-
-
-
長度
-
-
-
≤500
≤300
≥300
    1.7 3J1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。
1.8 3J1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硝酸或其他腐蝕介質(zhì)的零件，如膜盒、膜片、波紋管、傳送桿、擋板和其他彈性結(jié)構(gòu)件等。
二、3J1物理及化學(xué)性能   

   
2.1 3J1熱性能                                        

   
2.1.1 3J1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]。

   
2.2 3J1密度冷應(yīng)變加時效狀態(tài)合金的密度ρ=8.0g/cm3[1,4]。

2.3 3J1電性能在冷變形＋時效狀態(tài)下ρ=1.02μΩ·m[3]。
2.4 3J1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]。
2.5 3J1化學(xué)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(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
3.1 3J1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
3.1.1 3J1交貨狀態(tài)合金材的力學(xué)性能見表3-1。
                                            表3-1[1]
狀態(tài)和品種
(δ或d)/mm
σb/MPa
δ/%
固溶態(tài)帶材
冷拉絲材
0.20～0.50
0.20～3.0
≤981
≥981
≥20
-
    3.1.2 3J1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]
狀態(tài)和品種
(δ或d)/mm
σb/MPa
σP0.2/MPa
δ/%
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(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。

3.2 3J1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。

   
3.3 3J1持久和蠕變性能

   
3.4 3J1疲勞性能

    3.5 3J1彈性性能見表3-4。                                           表3-3[1]
狀態(tài)
帶材試樣厚度/mm
σb/MPa
δ/%
HV
920～950℃,以1.3℃/min速度水套冷卻
0.10～0.20
588～735
20～27
150～190
920～950℃,以1.3℃/min速度水套冷卻＋720℃，時效2h
0.10～0.20
1275～1295
14～16
350～390
60%～65%冷應(yīng)變
0.10～0.20
1280～1304
4～6
-
60%～65%冷應(yīng)變＋650℃，時效2h
0.10～0.20
1471～1600
6～7
400～480
                                             表3-4[1]
狀態(tài)
E/GPa
G/GPa
βE/10-6℃-1
固溶＋時效
冷應(yīng)變＋時效
176～196
186～206
77～78
76～78
－200～250
－200～350
四、3J1組織結(jié)構(gòu)
4.1 3J1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)]沉淀強化相，600℃以上析出迅速，650～750℃析出量達(dá)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。          
4.2 3J1時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

   
4.3 3J1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
5.1 3J1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。
5.2 3J1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。
5.3 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(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），一般在保證完全固溶條件下，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化效果增強。3J1在660～700℃達(dá)到時效強化的峰值；含鉬的合金在達(dá)到時效強化的峰值，溫度繼續(xù)升高，強化效果很快降低。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，提高時效強化效果。冷應(yīng)變使合金的時效強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]。
 
5.4 3J1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。
酸洗后可用稀硝酸水溶液短時間漂白，最后用石灰水中和零件表面的殘酸。
5.5 3J1切削加工與磨削性能固溶狀態(tài)的合金硬度較低，易于切削等各種機加工。冷應(yīng)變狀態(tài)和時效狀態(tài)的合金也能進(jìn)行機加工，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。

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