3J1合金鋼

正文

一、3J1精密合金概述：

3J1精密合金在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，較小的彈性後效和滞後、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。3J1合金可在250℃以下工作。該類合金也能在低溫（如近-200℃）下使用。

二、3J1精密合金物理及化學性能：

1、3J1合金熱性能：3J1線膨脹系數：該組合金在固溶加時效狀态下，其平均線膨脹系數(12.0～14.0)×10-6℃-1[1,3,4]。

2、3J1合金密度：冷應變加時效狀态合金的密度ρ=8.0g/cm3[1,4]。

3、3J1合金電性能：在冷變形＋時效狀态下ρ=1.02μΩ•m[3]。

4、3J1合金磁性能：固溶加時效狀态的3J1合金，其磁化率χm=(12.5～205)×10-11[4,5]。

5、3J1合金化學性能：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，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組織結構：

1、3J1相變溫度：合金在900℃以上（達920～980℃）固溶處理後，為單相奧氏體組織。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（含钼的合金溫度偏上限）。在750℃以上析出相開始溶解，900℃以上溶解完畢。

2、3J1時間-溫度-組織轉變曲線：

3、3J1合金組織結構：使用狀态的合金基本組織為；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）。

四、3J1工藝性能與要求：

1、3J1成形性能：合金的熱應變溫度，為350～1140℃，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，可冷應變加工制成薄帶和細絲，或用沖壓、擠壓等方法制成形狀複雜的彈性元件。厚度0.20～1.00mm的3J1合金軟态帶材的杯突值不小于8.5mm。冷拉絲材彎曲、纏繞性能良好。

2、3J1焊接性能：合金在固溶狀态下比在時效狀态下有更好的焊接性能，可進行點焊、縫焊、氩弧焊、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。

合金在固溶狀态下焊接，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、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。溫度低于900℃固溶時，合金為兩相組織；超過1100℃後，将引起晶粒長大，而且不均勻。含钼的合金熱穩定性較高，可适當提高固溶溫度。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，應盡量選擇較低的溫度。經不同溫度固溶處理的3J1合金，其強度與時效溫度的關系見圖5-1，從圖可見，随固溶溫度的升高，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、狀态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，随時效溫度的提高強化效果增強。3J1在660～700℃達到時效強化的峰值；含钼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。較合适的冷應變率一般為50%～70%。合金經一定的冷應變加工，并在稍低的溫度下時效，對減少彈性滞後和後時效有利[6]。

圖表

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、3J1切削加工與磨削性能：固溶狀态的合金硬度較低，易于切削等各種機加工。冷應變狀态和時效狀态的合金也能進行機加工，但較難。零件一般在固溶狀态加工成毛坯，時效處理後再精加工到要求尺寸。合金的磨削性能良好。

五、3J1品種規格與供應狀态：

1、品種分類：上海寶嶼特種合金可生産各種規格的3J1無縫管、3J1鋼闆、3J1圓鋼、3J1鍛件、3J1法蘭、3J1圓環、3J1焊管、3J1鋼帶、3J1絲材及配套3J1焊材。

2、交貨狀态：無縫管：固溶+酸白，長度可定尺；闆材：固溶、酸洗、切邊；焊管：固溶酸白+RT%探傷，鍛件：退火+車光；棒材以鍛軋狀态、表面磨光或車光；帶材經冷軋、固溶軟态、去氧化皮交貨；絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細磨光狀态交貨。