高彈性合金

高彈性合金

高彈性合金泛指恆彈性合金以外的其他彈性合金。其主要特點是高的彈性極限、比例極限、疲勞強度,低的彈性滯後、彈性後效及應力鬆弛率。廣泛用於製造各種彈簧、膜片、波紋膜盒、發條、張絲、懸絲以及力感測器中的彈性體。為滿足彈性元件廣泛套用領域和多種工作方式的需要,高彈性合金還具有耐熱、耐蝕、導電和磁性等性能。

正文

彈性極限高、滯彈性效應低(如低彈性後效和低內耗等)的合金,用於製作各類彈性敏感元件和儲能元件。它和恆彈性合金彈性合金中的兩個主要種類。在不同使用場合,它還可具有耐腐蝕、耐高溫、無磁和導電等性能(見金屬力學性能的表征。主要用於製作各類膜盒、膜片和扭桿等敏感元件,各類彈簧和發條等儲能元件,以及軸尖、儀表軸承等小尺寸彈性元件和結構件等。

工程材料的應力和應變關係,在彈性極限範圍內,實際上不完全符合經典虎克定律即不呈線性關係;往往形成如下圖所示的彈性滯後回線,這就降低了一些彈性元件的工作性能。通常,在高彈性合金中,滯彈性效應應降低到最小程度,以提高儀器和儀表的精度。要求這類合金對彈性應變的回響較為敏感,負荷過程中對微塑性變形抗力較大(相應於小的回線面積)。為了獲得較大的微塑性變形抗力,經常採用形變熱處理,以提高合金的性能,合金的這種性能一般用儲能比(K)來衡量。高彈性合金(σe為彈性極限,E為彈性模量)。通常要求K愈大愈好。高彈性合金一般有下述數種。

高彈性合金高彈性合金

彌散強化合金 在淬火後,形成奧氏體或半奧氏體組織。隨後經冷加工和時效處理,析出彌散相,從而使基體強化,獲得良好的力學性能。在這類合金中,廣泛使用的是36Ni-Cr-Ti-Al合金,它在濕熱氣氛下,在含硫介質內或短時間在硝酸溶液中,有良好的耐蝕性,使用溫度可達250℃;加5%或8%Mo以後,使用溫度可分別提高到350℃或400℃。半奧氏體彌散強化不鏽鋼,也是常用的高彈性合金,如 0Cr17Ni7Al0Cr15Ni7Mo2Al。這種合金具有良好的力學性能、耐蝕性能和熱穩定性。在高、低溫或腐蝕介質中工作良好,工作溫度可達 400℃或更高。在高溫惡劣環境中使用時,多採用鎳基合金。主要牌號是 NiCr15TiAlNb和NiCr47Mo3。前者工作溫度為500℃,具有很高弛豫穩定性;後者在硝酸介質中具有比36Ni-Cr-Ti-Al合金還高得多的耐蝕性能。

在要求高導電性能時,用Ni-Be合金最為合適。

順磁性的鈮基合金(如55Nb-Ti-Al)具有良好的耐蝕性和熱穩定性。它由於彈性模量低,而彈性極限又相對地高,在一般應力情況下,是良好彈性敏感元件材料。此外,通過成分調節,這類合金的彈性模量溫度係數可低達10-6℃-1量級。它由於同時具有無磁、耐腐蝕、耐高溫、恆彈性和高儲能比,綜合性能優越,適宜製作要求嚴格的彈性敏感元件。

變形強化合金 主要為40Co-Ni-Cr-Mo和加鎢的40Co-Ni-Cr-Mo-W 合金。這類合金有良好的彈性、高的疲勞強度、高的硬度和良好的耐蝕性等,適於製作發條和軸尖。這類合金一般經冷加工和回火處理。作軸尖材料時,冷加工率應大於83%,以獲得最高強度。在合金中加錸可提高硬度和耐磨性;加鈦和鋁,可增強抗疲勞性能。

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