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3J1(3J01)彈性合金簡介：
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)固溶或冷應變后時效處理，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)標準3J1合金的技術(shù)標準YB/T5256—1993《彈性元件用合金3J1和3J53技術(shù)條件》。
1.43J1化學成分見表1-2。
表1-2%
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 |
1.53J1熱處理制度見表1-3。
1.63J1品種規(guī)格與供應狀態(tài)見表1-4。
表1-3
產(chǎn)品形式 | 熱處理制度 |
帶材 | 920～950℃固溶＋650～750℃，時效2～4h，空冷或爐冷 |
冷應變＋600～700℃，時效2～4h，空冷或爐冷 | |
絲材 | 冷應變＋500～700℃，時效2～4h，空冷或爐冷 |
棒材 | 冷應變＋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1-4mm
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 |
1.73J1熔煉與鑄造工藝合金采用真空感應爐熔煉或真空感應爐熔煉加真空自耗爐重熔。
1.83J1應用概況與特殊要求該類合金是20世紀60年代的老牌號，國內(nèi)生產(chǎn)與應用多年。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。
2.23J1密度冷應變加時效狀態(tài)合金的密度ρ=8.0g/cm3。
2.33J1電性能在冷變形＋時效狀態(tài)下ρ=1.02μΩ·m。
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。
2.53J1化學性能該合金對硝酸、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。
三、3J1力學性能
3.13J1技術(shù)標準規(guī)定的性能
3.1.13J1交貨狀態(tài)合金材的力學性能見表3-1。
表3-1
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 - |
3.1.23J1交貨狀態(tài)合金材經(jīng)時效處理后的力學性能見表3-2。
表3-2
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，其抗拉強度也應符合表中要求；規(guī)定非比例伸長應力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性能不同狀態(tài)的合金室溫力學性能見表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
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%冷應變 | 0.10～0.20 | 1280～1304 | 4～6 | - |
60%～65%冷應變＋650℃，時效2h | 0.10～0.20 | 1471～1600 | 6～7 | 400～480 |
表3-4
狀態(tài) | E/GPa | G/GPa | βE/10-6℃-1 |
固溶＋時效 冷應變＋時效 | 176～196 186～206 | 77～78 76～78 | －200～250 －200～350 |
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