3J2合金鋼

一、3J2精密合金概述:

上海寶嶼合金上海寶嶼合金

3J2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。3J2是在3J1合金的基礎上,加入5%和8%鉬的合金,具有更高的耐熱性,使用溫度分別可提高到350℃和450℃.該類合金也能在低溫(如近-200℃)下使用。

二、3J2精密合金物理及化學性能:
1、3J2合金熱性能: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(20~100℃)=(12.0~14.0)×10-6℃-1[1,3,4]。
2、3J2合金密度:冷應變加時效狀態合金的密度ρ=8.0g/cm3[1,4]。
3、3J2合金電性能:在固溶+時效狀態下ρ=1.0~1.1μΩ•m[3]。
4、3J2合金磁性能:固溶加時效狀態的3J2合金,其磁化率χm=(12.5~205)×10-11[4,5]。
5、3J2合金化學性能:該類合金對硝酸、磷酸、氫氧化鈉、含硫石油、燃料油和潤滑油等腐蝕介質,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、3J2精密合金組織結構:
1、3J2合金相變溫度:合金在900℃以上(980~1100℃)固溶處理後,為單相奧氏體組織,在含鉬的3J2合金中除了奧氏相外,還有少量Fe2Mo拉氏相。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、3J2合金時間-溫度-組織轉變曲線:
3、3J2合金組織結構:使用狀態的合金基本組織為;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、3J2精密合金工藝性能與要求:
1、3J2成形性能:合金的熱應變溫度,3J2為1000~1150℃,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。冷拉絲材彎曲、纏繞性能良好。
2、3J2合金焊接性能:合金在固溶狀態下比在時效狀態下有更好的焊接性能,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、3J2合金零件熱處理工藝: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,合金為兩相組織;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3J2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。含鉬的合金在達到時效強化的峰值,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峰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為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]。

圖表圖表5-1 圖表5-2

4、3J2合金表面處理工藝:合金熱處理後的氧化皮,可採用鹼浸-酸洗聯合操作方法清除。液溫度不宜超過500℃。酸液採用“三酸”水溶液,在50~80℃溫度下進行。酸洗後可用稀硝酸水溶液短時間漂白,最後用石灰水中和零件表面的殘酸。
5、3J2合金切削加工與磨削性能:固溶狀態的合金硬度較低,易於切削等各種機加工。冷應變狀態和時效狀態的合金也能進行機加工,但較難。零件一般在固溶狀態加工成毛坯,時效處理後再精加工到要求尺寸。合金的磨削性能良好。

五、3J2精密合金品種規格與供應狀態:
1、品種分類:上海寶嶼特種合金可生產各種規格的3J2無縫管、3J2鋼板、3J2圓鋼、3J2鍛件、3J2法蘭、3J2圓環、3J2焊管、3J2鋼帶、3J2絲材及配套3J2焊材。
2、交貨狀態:無縫管:固溶+酸白,長度可定尺;板材:固溶、酸洗、切邊;焊管:固溶酸白+RT%探傷,鍛件:退火+車光;棒材以鍛軋狀態、表面磨光或車光;帶材經冷軋、固溶軟態、去氧化皮交貨;絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細磨光狀態交貨。

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