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3J1(3J01)弹性合金

 一、3J1概述

   3J1合金是铁-镍-铬系奥氏体沉淀强化型高弹性合金。固溶处理后具有良好的塑性，硬度低，易加工成型。经固溶或冷应变后时效处理，获得高的力学性能和弹性性能。

    该类合金具有较高的强度、高的弹性模量，较小的弹性后效和滞后、弱磁性、良好的耐蚀性和热稳定性等特点，能在较高的温度、较大的应力或腐蚀性介质条件下工作。3J1可在250℃以下工作。该类合金也能在低温（如近-200℃）下使用。

 1.1 3J1材料牌号 3J1(Ni36CrTiAl)。

 1.2 3J1相近牌号 ЭИ702,36HXTЮ(俄罗斯)。

 1.3 3J1材料的技术标准 3J1合金的技术标准YB/T 5256—1993《弹性元件用合金3J1和3J53技术条件》。

1.4 3J1化学成分。 

1.5 3J1热处理制度 见表1-3。

1.6 3J1品种规格与供应状态 

1.7 3J1熔炼与铸造工艺 合金采用真空感应炉熔炼或真空感应炉熔炼加真空自耗炉重熔。

1.8 3J1应用概况与特殊要求 该类合金是20世纪60年代的老牌号，国内生产与应用多年。主要用于制造各种**用弹性敏感元件及耐硝酸或其他腐蚀介质的零件，如膜盒、膜片、波纹管、传送杆、挡板和其他弹性结构件等。

 二、3J1物理及化学性能

 2.1 3J1热性能                                        

 2.1.1 3J1线膨胀系数 该组合金在固溶加时效状态下，其平均线膨胀系数(20～100℃)=(12.0～14.0)×10-6℃-1。

 2.2 3J1密度 冷应变加时效状态合金的密度ρ=8.0g/cm3[1,4]。

 2.3 3J1电性能 在冷变形＋时效状态下ρ=1.02μΩ·m[3]。

 2.4 3J1磁性能 固溶加时效状态的3J1合金，其磁化率χm=(12.5～205)×10-11[4,5]。

2.5 3J1化学性能 该合金对硝酸、磷酸、氢氧化钠、含硫石油、燃料油和润滑油等腐蚀介质，以及在海洋和热带气候条件下，具有较好的耐腐蚀性。 

 三、3J1力学性能

 3.1 3J1技术标准规定的性能

 3.1.1 3J1交货状态合金材的力学性能 

3.1.2 3J1交货状态合金材经时效处理后的力学性能 

 注：厚度>0.10mm的带材和d>0.20mm的丝材，其抗拉强度也应符合表中要求；规定非比例伸长应力σPO.2值适用于厚度大于0.50mm的带材。

 3.2 3J1室温及各种温度下的力学性能 不同状态的合金室温力学性能见表3-3。

 3.3 3J1持久和蠕变性能

 3.4 3J1疲劳性能 

 3.5 3J1弹性性能 

 四、3J1组织结构

4.1 3J1相变温度 合金在900℃以上（达920～980℃）固溶处理后，为单相奥氏体组织。固溶或经冷应变后时效处理，约在500℃，从奥氏体中开始析出γ′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]沉淀强化相，600℃以上析出迅速，650～750℃析出量达**值（含钼的合金温度偏上限）。在750℃以上析出相开始溶解，900℃以上溶解完毕。       4.2 3J1时间-温度-组织转变曲线 

 4.3 3J1合金组织结构 使用状态的合金基本组织为；奥氏体基体加γ′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]型强化相，并含有少量的碳化物和Fe2Mo拉氏相（含Mo合金）。

 五、3J1工艺性能与要求

 5.1 3J1成形性能 合金的热应变温度，为350～1140℃，进行锻、轧等热加工，其加工性能良好。

 固溶处理后，合金塑性良好，可冷应变加工制成薄带和细丝，或用冲压、挤压等方法制成形状复杂的弹性元件。厚度0.20～1.00mm的3J1合金软态带材的杯突值不小于8.5mm。冷拉丝材弯曲、缠绕性能良好。

 5.2 3J1焊接性能 合金在固溶状态下比在时效状态下有更好的焊接性能，可进行点焊、缝焊、氩弧焊、电子束焊，以及铜、银基硬钎焊。在时效处理后，点焊、缝焊性能较差。在合金表面镀镍后可进行低温锡、铅软钎焊。

 合金在固溶状态下焊接，焊后时效处理。在时效后焊接，应注意不要使零件温度超过时效温度，以免降低合金性能。

 5.3 3J1零件热处理工艺 为防止合金表面氧化，成品热处理宜在真空或保护气氛条件下进行。

 固溶处理：固溶温度对合金的加工性能和时效处理后的性能影响较大。温度低于900℃固溶时，合金为两相组织；超过1100℃后，将引起晶粒长大，而且不均匀。含钼的合金热稳定性较高，可适当提高固溶温度。固溶温度根据合金成分、品种和不同性能要求等因素合理选择（见1.5），一般在保证完全固溶条件下，应尽量选择较低的温度。

 经不同温度固溶处理的3J1合金，其强度与时效温度的关系见图5-1，从图可见，随固溶温度的升高，时效后的强度下降。

 时效处理：合金经时效处理后获得高的力学性能和弹性性能。应根据时效前的合金品种、状态和使用性能等因素合理选择时效处理制度（见1.5）。

 固溶处理后的时效，随时效温度的提高强化效果增强。3J1在660～700℃达到时效强化的峰值；含钼的合金在达到时效强化的峰值，温度继续升高，强化效果很快降低。见图5-2。

 经应变形后的合金时效，亦称硬时效。因冷应变促进时效析出过程，提高时效强化效果。冷应变使合金的时效强化峰值温度向低温方向移动。冷应变率越大，时效温度也越偏低。较合适的冷应变率一般为50%～70%。合金经一定的冷应变加工，并在稍低的温度下时效，对减少弹性滞后和后时效有利[6]。

 5.4 3J1表面处理工艺 合金热处理后的氧化皮，可采用碱浸-酸洗联合操作方法清除。液温度不宜超过500℃。酸液采用“三酸”水溶液，在50～80℃温度下进行。

 酸洗后可用稀硝酸水溶液短时间漂白，**用石灰水中和零件表面的残酸。

 5.5 3J1切削加工与磨削性能 固溶状态的合金硬度较低，易于切削等各种机加工。冷应变状态和时效状态的合金也能进行机加工，但较难。零件一般在固溶状态加工成毛坯，时效处理后再精加工到要求尺寸。合金的磨削性能良好。