3J1耐腐蝕高彈性合金
3J1對應牌號：ЭИ702、36HXTЮ、Ni36CrTiAl
3J1精密合金概述：3J1精密合金是一種fe-Ni-Cr奧氏體析出強化的高彈性合金。固溶處理后，塑性好，硬度低，易加工成形。經過固溶時效或冷應變時效處理，可獲得較高的力學性能和彈性性能。該類合金具有強度高、彈性模量高、彈性后效和滯后效應小、磁性弱、耐腐蝕性好、熱穩定性好等特點，能在高溫、大應力或腐蝕性介質中工作。3J1合金可在250℃下工作。合金也可以在低溫下使用(例如，接近-200℃)。
3J1化學成分：
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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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3J1合金熱處理制度及供應規格：
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品種或要求 |
熱處理制度 |
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帶材 |
920～950℃固溶＋650～750℃，時效2～4h，空冷或爐冷 |
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冷應變＋600～700℃，時效2～4h，空冷或爐冷 |
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絲材 |
冷應變＋500～700℃，時效2～4h，空冷或爐冷 |
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棒材 |
冷應變＋650～750℃，時效2～4h，空冷或爐冷 |
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熱軋（鍛）材 |
950～980℃固溶＋700～750℃，時效≥4h，空冷或爐冷 |
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品種和狀態 |
冷軋帶材 |
冷拉絲材 |
冷拉磨光棒材 |
熱軋圓球 |
鍛材 |
熱軋扁材 |
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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 |
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寬度 |
50～250 |
- |
- |
- |
- |
- |
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長度 |
- |
- |
- |
≤500 |
≤300 |
≥300 |
3J1合金熔煉及鑄造工藝：真空感應爐熔煉或真空感應爐熔煉及真空耗材爐重熔。
3J1合金的應用概況及特殊要求：該類合金是上世紀60年代的老品牌，在我國生產應用多年，主要用于制造各種航空彈性傳感元件及耐硝酸或其他腐蝕性介質的零部件，如薄膜盒、膜片、波紋管、傳遞桿、擋板等彈性結構件。
3J1線性膨脹系數：合金在固溶時效條件下的平均線性膨脹系數(12.0 ~ 14.0)×10-6℃-1
3J1密度：8.0g/cm3
3J1合金性能：在冷變形+時效條件下rho=1.02 muΩ?m
3J1合金的磁性能：固溶加時效狀態下3J1合金的磁化率為m=(12.5 ~ 205)×10-11[4,5]。
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、潤滑油等腐蝕性介質以及海洋和熱帶氣候條件下具有良好的耐腐蝕性。
3J1力學性能：
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狀態和品種 |
(δ或d)/mm |
σb/MPa |
δ/% |
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固溶態帶材 |
0.20～0.50 |
≤981 |
≥20 |
3J1交貨狀態合金材經時效處理后的力學性能：
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狀態和品種 |
(δ或d)/mm |
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ/% |
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冷軋＋時效帶材 |
0.20～2.50 |
≥1373 |
≥981 |
≥5 |
注:厚度為>0.10mm的帶材和厚度為d>0.20mm的線材的抗拉強度也應滿足表中的要求;結果表明，非比例伸長應力PO.2適用于厚度大于0.50mm的帶材。
3J1在室溫及各種溫度下的力學性能:合金在室溫下不同狀態下的力學性能：
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狀態 |
帶材試樣厚度/mm |
σb/MPa |
δ/% |
HV |
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920～950℃,以1.3℃/min速度水套冷卻 |
0.10～0.20 |
588～735 |
20～27 |
150～190 |
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920～950℃,以1.3℃/min速度水套冷卻＋720℃，時效2h |
0.10～0.20 |
1275～1295 |
14～16 |
350～390 |
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60%～65%冷應變 |
0.10～0.20 |
1280～1304 |
4～6 |
- |
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60%～65%冷應變＋650℃，時效2h |
0.10～0.20 |
1471～1600 |
6～7 |
400～480 |
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狀態 |
E/GPa |
G/GPa |
βE/10-6℃-1 |
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固溶＋時效 |
176～196 |
77～78 |
－200～250 |
3J1組織結構:
1、3J1相變溫度:900℃以上(zui高920 ~ 980℃)固溶處理后合金為單相奧氏體。經固溶或冷應變時效處理后，′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]在500℃左右從奧氏體析出，在600℃以上迅速析出，在650 ~ 750℃析出量達到zui大值(含鉬合金溫度上限)。750℃以上析出相開始溶解，900℃以上析出相溶解。
2. 3J1時間-溫度-組織轉化曲線:
3.3J1合金結構:所使用合金的基本結構為;奧氏體基體+ ' [(Ni,Fe)3(Al,Ti)]型強化相中含有少量碳化物和Fe2Mo La相(含Mo合金)。
3J1工藝性能及要求:
3J1成形性能:該合金的熱應變溫度為350 ~ 1140℃，經鍛造、軋制等熱加工后的加工性能良好。
經過固溶處理后，合金具有良好的塑性，可通過冷應變加工制成薄條帶和細絲，也可通過沖壓、擠壓等方法制成形狀復雜的彈性元件。厚度為0.20 ~ 1.00mm的3J1合金軟帶杯狀投影值不小于8.5mm。冷拔鋼絲具有良好的彎曲和纏繞性能。
3J1的焊接性能:合金固溶狀態下的焊接性能優于時效狀態下的焊接性能?？捎糜阢~、銀基的點焊、縫焊、氬弧焊、電子束焊及釬焊。時效處理后，點焊和縫焊性能較差。在合金表面鍍鎳后，可進行錫和鉛的低溫焊接。
合金在固溶狀態下焊接，焊接后進行時效處理。時效焊接后，應注意不要使零件溫度超過時效溫度，以免降低合金性能。
3J1零件熱處理工藝:為防止合金表面氧化，成品熱處理應在真空或保護氣氛下進行。
固溶體處理:固溶體溫度對合金的加工性能和時效性能有很大的影響。當溫度低于900℃時，合金具有兩相結構。在1100℃后，晶粒長大不均勻。含鉬合金熱穩定性高，可適當提高溶液溫度。應根據合金成分、品種、不同性能要求等因素合理選擇固溶溫度(見1.5)。一般情況下，在溶液完全溶解的情況下，應盡量選擇較低的溫度。
3J1時效處理:時效處理后合金具有較高的力學性能和彈性性能。根據時效前合金的類型、狀態和性能，合理選擇時效處理系統(見1.5)。
隨著時效溫度的升高，時效效應增強。3J1在660 ~ 700℃時效增強達到峰值。當含鉬合金達到時效強化峰值時，溫度繼續升高，強化效果迅速下降。
3J1合金變形后的時效，也稱硬時效。冷應變促進時效析出過程，提高時效強化效果。冷應變使時效硬化的峰值溫度向低溫方向移動。冷應變率越高，時效溫度越低。適宜的冷應變率一般為50% ~ 70%。對合金進行一定的冷應變處理，并在較低的溫度下進行時效處理，有利于降低彈性滯后和時效。
3J1表面處理工藝:對合金熱處理后的氧化皮，采用堿浸和酸洗聯合操作去除。液體溫度不應超過500℃。酸溶液為三酸水溶液，溫度為50 ~ 80℃。經過酸洗后，用稀硝酸溶液進行短時間的漂白，zui后用石灰水中和零件表面的殘酸。
3J1切削和磨削性能:該合金的固溶狀態硬度低，易于切削等機加工。冷應變和時效合金也可以加工，但難度更大。零件一般在固溶狀態下加工成毛坯，時效處理后再加工至所需尺寸。該合金的磨削性能良好。
3J1規格：無縫管、鋼板、圓鋼、鍛件、法蘭、鍛環、焊管、鋼帶、線材及配套的焊接材料。
3J1狀態：無縫管:固溶體+酸白色，長度可自定義;印版:固溶、酸洗、剪邊;焊管:固溶酸白+RT%探傷，鍛件:退火+車燈;棒材經鍛造軋制后，其表面進行拋光或拋光處理;帶鋼采用冷軋、軟固溶體和去氧化皮的方式輸送。絲質材料以固溶酸洗盤或直條狀、固溶直條狀和精拋光狀態輸送。
