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3J213J22、3J23、3YC11、3YC15、3J40高硬度高强度无磁耐腐蚀高弹性合金概述
3J21、3J22、3J23、3YC11、3YC15属于形变强化型钴基合金;3J40属于沉淀强化型镍基合金。在固溶状态下均具有良好的朔性,易加工,经大应变率冷加工和时效处理后,获得高的力学性能和弹性性能。
3J40合金固溶后时效也可获得强化;而另外几种合金,固溶处理后,不能通过时效处理得到强化,只能经大应变率加工后,时效处理才能产生强化效果。
3J21是Co-Cr-Ni-Mo 系高弹性合金。3J22 添加了钨,为进一步提高合金的强度和硬度,具有更小的弹性滞后和后效。3J23合金含有微量的稀土铈,其目的是为了改善合金的热加工性和冶金质量。3YC11 合金是无铁含钛、铝的Co-Ni-Cr-W系合金,具有高的冷应变能力和加工时效强化效果,合金的韧性、弹性、硬度等综合性能较好。3YC15是无铁、钼,而有较高钨含量,并适量添加铝的Co-Cr-W-Ni系合金,其硬度更高。3J40是Ni-Cr-Al系合金,铬含量达 40%,耐腐蚀极好。
该组合金均具有高的硬度、强度、弹性极限、储能比、疲劳强度,小的弹性滞后和后效,无磁性,耐磨性好,抗震耐冲击,优良的耐腐蚀性等特点。钴基合金的工作温度可达 400 C,也可以在低温条件下工作。
材料牌号 3J21(Co40CrNiMo),3J22(Co40CrNiMoW),3J23(Co40CrNiMoWCe),3YC11 (Co40NiCrMoTiAl),3YC15(Co44CrWNiAl).3J40(NiCr40Al)。
弹性元件 用合金3J21化学成分(质量分数)%
元素
C
Mn
Si
P
S
≤
含量
0.07~O.12
1.70~2.30
0.6
O.010
0.01
Ni
Cr
Co
Mo
Fe
14.0~21.0
19.O~21.C
39.0~41.C
6.50~7.50
余量
熔炼与铸造工艺 合金熔炼质量对性能极为重要。宜采用真空感应炉加真空自耗重熔或采用两次真空感应炉熔炼。
应用概况与特殊要求3J21、3J22合金是 20世纪60年代中期的老材料,已生产和应用多年。3J23是 3J22的改进型材料,性能基本相同。3YCl1、3YC15、3J40是 80年代研制的新材料,经试验与应用证明,合金性能优良,能满足使用要求。
该组合金主要用于要求耐磨、耐腐蚀、抗震、无磁、高强度的航空用弹性元件,如轴尖、张丝、游丝、发条、弹簧和膜片;也用于制作要求有高耐蚀性、无磁性的特殊轴承、小轴、滚珠,冲压模具及刃具等。
工艺性能与要求
成形性能 3J21 等钴基合金热塑性应变温度一般在980~1210℃。3J40 合金热塑性应变温度为 900~1140C。该组合金经固溶处理后,均具有良好的塑性,可承受 90%左右应变率的冷加工。可冷拉,冷轧或冲压制成各种弹性元件。
该组合金加工硬化效果强烈,随冷应变率的增加,脆性增大。用于弹性元件的 3J21等钴基合金丝材可弯曲和缠绕。用于轴尖的丝材,校直性能良好。先在制做轴尖时,应校直,在时效处理后下料。
焊接性能该组合金焊接性能良好,适于氩弧焊和钎焊。
零件热处理工艺 合金最终热处理宜在真空或保护气体下进行。
固溶处理∶3J21等钴基合金因属形变强化型合金,成品零件,不论是轴尖还是其他弹性元件,均是用冷加工应变强化后的丝材或带材制造的,不能再进行固溶处理。固溶处理仅在冶金生产中,为获得均匀的单相奥氏体组织,使合金具有良好的塑性,便于进行冷加工应变而进行的。固溶处理制度应根据合金的使用和性能要求合理选择,使合金充分固溶,并避免晶粒长大。晶粒度一般控制在5级左右(按ASTME211评级)。
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