材料牌号：3J1/Ni36CrTiAl耐腐蚀高弹性合金
俄罗斯牌号：ЭИ702/36HXTЮ
一、3J1精密合金概述:
3J1精密合金是一种fe-Ni-Cr奥氏体析出强化的高弹性合金。固溶处理后，塑性好，硬度低，易加工成形。经过固溶时效或冷应变时效处理，可获得较高的力学性能和弹性性能。
该类合金具有强度高、弹性模量高、弹性后效和滞后效应小、磁性弱、耐腐蚀性好、热稳定性好等特点，能在高温、大应力或腐蚀性介质中工作。3J1合金可在250℃下工作。合金也可以在低温下使用(例如，接近-200℃)。
1. 3J1合金等级:3J1(Ni36CrTiAl)。
2、3、j - 1合金相似的成绩:ЭИ。gur 702 HXTЮ(俄罗斯)。
3.3J1合金材料技术标准:
4. 3J1合金化学成分见表1-2。
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C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
Mo≥ |
Cu≤ |
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0.05 |
0.80 |
1.00 |
0.020 |
0.020 |
11.5-13.0 |
34.5-36.5 |
- |
- |
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其他 |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
V≤ |
W≤ |
Nb≤ |
N≤ |
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1.00-1.80 |
2.70-3.20 |
余量 |
- |
- |
- |
- |
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5. 3J1合金热处理制度:见表1-3。
6. 3J1合金规格及供货情况:见表1-4。
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品种或要求 |
热处理制度 |
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带材 |
920～950℃固溶＋650～750℃，时效2～4h，空冷或炉冷 |
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冷应变＋600～700℃，时效2～4h，空冷或炉冷 |
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丝材 |
冷应变＋500～700℃，时效2～4h，空冷或炉冷 |
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棒材 |
冷应变＋650～750℃，时效2～4h，空冷或炉冷 |
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热轧（锻）材 |
950～980℃固溶＋700～750℃，时效≥4h，空冷或炉冷 |
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品种和状态 |
冷轧带材 |
冷拉丝材 |
冷拉磨光棒材 |
热轧圆球 |
锻材 |
热轧扁材 |
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厚度和直径（边长） |
0.05～3.5 |
0.10～6.0 |
3.0～30.0 |
6.0～25.0 |
>5～100 |
4.0～13 |
|
宽度 |
50～250 |
- |
- |
- |
- |
- |
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长度 |
- |
- |
- |
≤500 |
≤300 |
≥300 |
7. 3J1合金熔炼及铸造工艺:真空感应炉熔炼或真空感应炉熔炼及真空耗材炉重熔。
8. 3J1合金的应用概况及特殊要求:该类合金是上世纪60年代的老品牌，在我国生产应用多年。主要用于制造各种航空弹性传感元件及耐硝酸或其他腐蚀性介质的零部件，如薄膜盒、膜片、波纹管、传递杆、挡板等弹性结构件。
23J1精密合金的理化性能:
1. 3J1合金的热性能:3J1线性膨胀系数:合金在固溶时效条件下的平均线性膨胀系数(12.0 ~ 14.0)×10-6℃-1[1,3,4]。
2. 3J1合金密度:冷应变加时效合金密度=8.0g/cm3[1,4]。
3、3 j1合金性能:在冷变形+时效条件下rho = 1.02 muΩ•m[3]。
4. 3J1合金的磁性能:固溶加时效状态下3J1合金的磁化率为m=(12.5 ~ 205)×10-11[4,5]。
5. 3J1合金化学性能:该合金对硝酸、磷酸、氢氧化钠、含硫石油、燃料油、润滑油等腐蚀性介质以及海洋和热带气候条件下具有良好的耐腐蚀性[4,5]。
33J1精密合金力学性能:
1. 3J1合金技术标准规定的性能:
(1) 3J1合金在交货状态下的力学性能如表3-1所示。
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状态和品种 |
(δ或d)/mm |
σb/MPa |
δ/% |
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固溶态带材 冷拉丝材 |
0.20～0.50 0.20～3.0 |
≤981 ≥981 |
≥20 - |
(2)、3J1交货状态合金材经时效处理后的力学性能见表3-2。
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状态和品种 |
(δ或d)/mm |
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ/% |
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冷轧＋时效带材 固溶＋时效带材 冷拉＋时效带材 冷拉＋时效带材 热锻（轧）材固溶＋时效 |
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:厚度为>0.10mm的带材和厚度为d>0.20mm的线材的抗拉强度也应满足表中的要求;结果表明，非比例伸长应力PO.2适用于厚度大于0.50mm的带材。
2. 3J1在室温及各种温度下的力学性能:合金在室温下不同状态下的力学性能见表3-3。
3.3J1的耐久性和蠕变性能:
4. 3J1的疲劳性能:
5. 3J1弹性性能:见表3-4。
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状态 |
带材试样厚度/mm |
σb/MPa |
δ/% |
HV |
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920～950℃,以1.3℃/min速度水套冷却 |
0.10～0.20 |
588～735 |
20～27 |
150～190 |
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920～950℃,以1.3℃/min速度水套冷却＋720℃，时效2h |
0.10～0.20 |
1275～1295 |
14～16 |
350～390 |
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60%～65%冷应变 |
0.10～0.20 |
1280～1304 |
4～6 |
- |
|
60%～65%冷应变＋650℃，时效2h |
0.10～0.20 |
1471～1600 |
6～7 |
400～480 |
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状态 |
E/GPa |
G/GPa |
βE/10-6℃-1 |
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固溶＋时效 冷应变＋时效 |
176～196 186～206 |
77～78 76～78 |
－200～250 －200～350 |
四、3J1组织结构:
1、3J1相变温度:900℃以上(最高920 ~ 980℃)固溶处理后合金为单相奥氏体。经固溶或冷应变时效处理后，′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]在500℃左右从奥氏体析出，在600℃以上迅速析出，在650 ~ 750℃析出量达到最大值(含钼合金温度上限)。750℃以上析出相开始溶解，900℃以上析出相溶解。
2. 3J1时间-温度-组织转化曲线:
3.3J1合金结构:所使用合金的基本结构为;奥氏体基体+ ' [(Ni,Fe)3(Al,Ti)]型强化相中含有少量碳化物和Fe2Mo La相(含Mo合金)。
五、3J1工艺性能及要求:
1. 3J1成形性能:该合金的热应变温度为350 ~ 1140℃，经锻造、轧制等热加工后的加工性能良好。
经过固溶处理后，合金具有良好的塑性，可通过冷应变加工制成薄条带和细丝，也可通过冲压、挤压等方法制成形状复杂的弹性元件。厚度为0.20 ~ 1.00mm的3J1合金软带杯状投影值不小于8.5mm。冷拔钢丝具有良好的弯曲和缠绕性能。
2. 3J1的焊接性能:合金固溶状态下的焊接性能优于时效状态下的焊接性能。可用于铜、银基的点焊、缝焊、氩弧焊、电子束焊及钎焊。时效处理后，点焊和缝焊性能较差。在合金表面镀镍后，可进行锡和铅的低温焊接。
合金在固溶状态下焊接，焊接后进行时效处理。时效焊接后，应注意不要使零件温度超过时效温度，以免降低合金性能。
3、3J1零件热处理工艺:为防止合金表面氧化，成品热处理应在真空或保护气氛下进行。
固溶体处理:固溶体温度对合金的加工性能和时效性能有很大的影响。当温度低于900℃时，合金具有两相结构。在1100℃后，晶粒长大不均匀。含钼合金热稳定性高，可适当提高溶液温度。应根据合金成分、品种、不同性能要求等因素合理选择固溶温度(见1.5)。一般情况下，在溶液完全溶解的情况下，应尽量选择较低的温度。不同温度下3J1合金的强度与时效温度的关系如图5-1所示。从图5-1可以看出，随着固溶温度的升高，时效后强度呈下降趋势。
时效处理:时效处理后合金具有较高的力学性能和弹性性能。根据时效前合金的类型、状态和性能，合理选择时效处理系统(见1.5)。
随着时效温度的升高，时效效应增强。3J1在660 ~ 700℃时效增强达到峰值。当含钼合金达到时效强化峰值时，温度继续升高，强化效果迅速下降。如图5-2所示。
合金变形后的时效，也称硬时效。冷应变促进时效析出过程，提高时效强化效果。冷应变使时效硬化的峰值温度向低温方向移动。冷应变率越高，时效温度越低。适宜的冷应变率一般为50% ~ 70%。对合金进行一定的冷应变处理，并在较低的温度下进行时效处理，有利于降低弹性滞后和时效后的[6]。
4. 3J1表面处理工艺:对合金热处理后的氧化皮，采用碱浸和酸洗联合操作去除。液体温度不应超过500℃。酸溶液为三酸水溶液，温度为50 ~ 80℃。
经过酸洗后，用稀硝酸溶液进行短时间的漂白，最后用石灰水中和零件表面的残酸。
5、3J1切削和磨削性能:该合金的固溶状态硬度低，易于切削等机加工。冷应变和时效合金也可以加工，但难度更大。零件一般在固溶状态下加工成毛坯，时效处理后再加工至所需尺寸。该合金的磨削性能良好。
六、3J1品种规格及供应情况:
1. 品种分类:丹阳鑫茂合金可生产各种规格的3J1无缝管、3J1钢板、3J1圆钢、3J1锻件、3J1法兰、3J1环、3J1焊管、3J1钢带、3J1线材及配套的3J1焊接材料。
2. 无缝管:固溶体+酸白色，长度可自定义;印版:固溶、酸洗、剪边;焊管:固溶酸白+RT%探伤，锻件:退火+车灯;棒材经锻造轧制后，其表面进行抛光或抛光处理;带钢采用冷轧、软固溶体和去氧化皮的方式输送。丝质材料以固溶酸洗盘或直条状、固溶直条状和精抛光状态输送。