性合金3J3镍合金材料状态

一、概述
 
3J3合金是铁-镍-铬系奥氏体沉淀强化型高性合金。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性性能。 该类合金具有较高的强度、高的性模量，较小的性后效和滞后、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。3J3是在3J1合金的基础上，加入8%钼的合金，具有更高的耐热性，使用温度可提高到450℃。该类合金也能在低温（如近-200℃）下使用。
 
1.1 3J3材料牌号 3J3(Ni36CrTiAlMo8)。
 
1.2 3J3相近牌号 ЭИ53,36HXTЮM8()。
 
1.3 3J3材料的技术标准 3J3合金按企业标准或临时技术协议供货。
 
1.4 3J3化学成分  见表1-2。
 

 
1.5 3J3热处理制度 见表1-3。
 
1.6 3J3品种规格与供应状态 见表1-4。
 

 
1.7 3J3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 3J3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性敏感元件及耐或其他腐蚀介质的零件，如膜盒、膜片、波纹管、传送杆、挡板和其他性结构件等。
 
 
二、3J3物理及化学性能
 
2.1 3J3热性能                                       
 
2.1.1 3J3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 3J3密度 冷应变加时效状态合金的密度ρ=8.3g/cm3[1,4]。
 
2.3 3J3电性能 在固溶＋时效状态下ρ=1.0～1.2μΩ·m[3]。
 
2.4 3J3磁性能 固溶加时效状态的3J3合金，其磁化率χm=(12.5～205)×10-11[4,5]。
 
2.5 3J3化学性能 该类合金对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、3J3力学性能
 
3.1 3J3技术标准规定的性能
 
3.1.1 3J3交货状态合金材的力学性能 见表3-1。
 

 
3.1.2 3J3交货状态合金材经时效处理后的力学性能 见表3-2。
 

 
3.2 3J3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 3J3持久和蠕能
 
3.4 3J3性能
 
3.5 3J3性性能 见表3-4。
 

 
 
四、3J3组织结构
 
4.1 3J3相变温度 合金在900℃以上（980～1150℃）固溶处理后，为单相奥氏体组织，在含钼的3J3合金中除了奥氏相外，还有少量Fe2Mo拉氏相。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 3J3时间-温度-组织转变曲线
 
4.3 3J3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、3J3工艺性能与要求
 
5.1 3J3成形性能 合金的热应变温度，3J3为1000～1150℃，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性元件。
 
5.2 3J3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 3J3零件热处理工艺 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，随时效温度的提化效果增强。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，对减少性滞后和后时效有利[6]。
 外观状态：黑皮态、车光态、磨光态、酸洗态；3.尺寸规格：公称尺寸、公差范围、定尺、不定。对于承受较高冲韧的模具，可采用520度高温回火，回火后硬度为HRC55～57。二次硬度法的淬火温度为1080～1120度，由于淬火后钢中存在大量。所以硬度较低（HRC42～45）。通过多次（3～5次）高温回火，使残余奥氏体转变成马氏体产生二次硬化。.根据用途不同分三类供应：a、按化学成分和机械性能供应；b、按机械性能供应；c、按水压试验供应。按a、b类供应的钢管，如用于承受液体压力，也要进行水压试验。专门用途的无缝管有锅炉用无缝管、化工电力用，地质用无缝钢管及石油用无缝管等多种。安赛乐米塔尔努力将其全球技术充分地运用在的资源利用（节能/节水）和领。