3j1材料固溶时效工艺。 材料3

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一、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  见表1-2。 

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。主要用于制造各种航空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[1,3,4]。

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[4，5]。

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 见表3-1。

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 见表3-4。

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℃析出量达最大值（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，最后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。

概述--------------------------------------------------------------- 3 
----------1.1、材料牌号 
----------1.2、相近牌号 
----------1.3、材料的技术标准 
----------1.4、化学成分 
----------1.5、热处理制度 
----------1.6、品种规格与供应状态 
----------1.7、熔炼与铸造工艺 
----------1.8、应用概况与特殊要求 
特理及化学性能------------------------------------------------3 
----------2.1、热性能 
----------2.2、密度 
----------2.3、电性能 
----------2.4、磁性能 
----------2.5、化学性能 
力学性能---------------------------------------------------------3 
----------3.1、技术标准规定的性能 
----------3.2、室温下及各种温度下的力学性能 
----------3.3、持久和蠕变性能 
----------3.4、疲劳性能 
----------3.5、弹性性能 
组织机构---------------------------------------------------------4 
----------4.1、相应温度 
----------4.2、合金组织机构 
----------4.3、时间-温度-组织转变曲线 
工艺性能与要求------------------------------------------------4 
----------5.1、成形性能 
----------5.2、焊接性能 
----------5.3、零件热处理工艺 
----------5.4、表面处理工艺 
----------5.5、切削加工与磨削性能

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》。

3.1.1 3J1交货状态合金材的力学性能 见表3-1。 

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℃析出量达最大值（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，最后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。 
3J1功能考核试验     

一、3j1为弹性合金，制造标准（YBT
5256-2011
弹性元件用合金
3J1和3J53）
金属材料学使用牌号为：Ni36CrTiAl。
二、固溶温度在930-970℃，保温时间15min-1h
，时效温度在630-670℃保温时间1h-3h。
三、加热温度对晶粒的影响：900-950℃之间固溶可完成再结晶，其晶粒细小，强度和硬度缓慢降低，而塑形、晶格常数和电阻率继续显著增大，温度超过1000℃后，晶粒会粗大。加热时间根据工件大小、薄厚来确定。
回火温度：固溶厚的组织为过饱和γ固溶体，回火的目的是使过剩相弥散析出，提高合金的强度和弹性，回火处理决定最终性能，回火温度超过550℃后，硬度值迅速上升，塑形下降，在650摄氏度左右达到极限值。
（以上工艺仅为参考：采用上海一郎材料有限公司材料：真空炉冶炼+电渣重熔，其热处理工艺如上，至于其他公司材料未知。成分可在（耐热、耐蚀、高温合金
128377907群里下载）

3J1（有时也称为3J01）材料是一种铁-镍-铬系奥氏体高弹性合金，具有优异的弹性、强度和耐腐蚀性能。其固溶时效工艺是热处理过程中至关重要的一环，对于提升合金的力学性能和微观结构具有显著影响。以下是对3J1材料固溶时效工艺的详细阐述：
一、固溶处理
目的：固溶处理的主要目的是将合金加热到适当的温度，使其内部的溶质原子（如铬、镍等）充分溶解到基体金属中，形成均匀的固溶体，并消除合金中的析出相或组织不均匀性。
工艺参数：
温度：通常选择较高的温度进行固溶处理，以确保溶质原子的充分溶解。对于3J1合金，强化效果最大的固溶处理温度为950℃。
时间：固溶处理的时间应根据合金的具体成分和厚度来确定，以确保溶质原子的均匀分布。
冷却方式：固溶处理完成后，需要迅速冷却以固定溶质原子的位置，防止其重新析出。常用的冷却方式有水淬或空气冷却。
二、时效处理
目的：时效处理是在固溶处理之后进行的一种热处理工艺，其目的是在较低的温度下保持一段时间，使合金中的溶质原子以某种形式（如析出相）重新分布，从而改善合金的力学性能和微观结构。
工艺参数：
温度：时效处理的温度对合金的性能有重要影响。对于3J1合金，时效温度通常在650-700℃之间。随着时效温度的升高，析出相的量逐渐增加，但温度过高会导致晶粒粗大，降低合金的力学性能。
时间：时效处理的时间应根据合金的具体要求和时效温度来确定。一般来说，时间越长，析出相的分布越均匀，但过长的时间可能导致过时效现象。
三、固溶时效工艺的综合影响
强度提升：固溶处理消除了合金中的析出相，提高了基体的均匀性；时效处理则通过析出弥散分布的强化相（如γ’相），显著提升了合金的强度。
弹性改善：固溶时效工艺能够细化合金的晶粒，减少晶界等缺陷，从而提高合金的弹性模量和弹性极限。
耐腐蚀性增强：时效处理有助于形成稳定的表面氧化膜，提高合金的耐腐蚀性能。

3J1精密合金是一种Fe-Ni-Cr奥氏体析出强化的高弹性合金。固溶处理后，塑性好，硬度低，易加工成形。经过固溶时效或冷应变时效处理，可获得较高的力学性能和弹性性能。该类合金具有强度高、弹性模量高、弹性后效和滞后效应小、磁性弱、耐腐蚀性好、热稳定性好等特点，能在高温、大应力或腐蚀性介质中工作。3J1合金可在250℃下工作。合金也可以在低温下使用(例如，接近-200℃)。

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