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弹性元件用合金3J21

3J21(执行标准GB/T 15018-1994和YB/T 5253—1993)

3J21的化学成分:

合金%
3J21最小146.5390.300.1519
最大0.0100.010167.5410.030.600.3021

3J21的物理性能:

密度8.4 g/cm3
熔点1372-1405℃

3J21 固溶状态,在常温下合金的机械性能:

合金状态抗拉强度
σb (Mpa)
延伸率
A5 %
硬度
Hv
3J21≥700≥35≤250

3J21 交货状态,在常温下合金的机械性能:

产品品种交货状态厚度或直径性能组别抗拉强度
σb (Mpa)
延伸率
A5 %
冷轧0.20~2.5A1175~1470≥5
冷轧0.20~2.5B1470~1765≥3
冷拉0.20~5.0A1275~1570≥8
冷拉0.20~5.0B1570~1865≥6

此合金具有以下特性:

3J21为含钴40%的弹性合金,合金的三个特性:无磁性、耐腐蚀、高弹性

3J21 的金相结构:

3J21合金为奥氏体组织

3J21应用范围应用领域有:

1.适用于制作无磁性、耐腐蚀、高弹性元件

2.精密仪表中的張丝、旋丝等

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3J21合金被认为是归纳功能最好的钴基高弹性合金之一。已有研讨结果表明[-4]对该合金进行形变热处理后,可获得高的弹性功能、高的强度硬度、耐磨性耐疲劳性和无磁性等功能,一起在许多介质中具有很高的耐腐蚀才能,具有必定的热稳定性和较低的缺口敏感性。因此3J21合金在国防和民用工业领域都有广泛的应用,适宜制作小截面的弹性元件以及航空航天器上的精密器件,如钟表发条张丝轴尖特别轴承以及其他各种弹性敏感元件和弹力元件。

为保持3J21合金性能的稳定性,在制造前需对其进行时效处理。本工作主要以室温大气环境下450℃时效态3J21合金为典型资料,研究450℃时效状态对该合金拉伸性能及断裂行为的影响,为设计选材提供详实的理论依据。

3J21合金在真空炉中进行固溶处理,工艺为1180±5℃保温1.5h水淬后,经30%冷轧变形制成1.1mm薄板,在450℃的恒温箱中进行时效,时效过程中每距离必定时间取样进行维氏硬度测试,硬度实验在HVS-5型维氏硬度实验机上进行, 载荷为1000g,加载时间为10s,物镜放大倍数为40倍。将时效后的3J21合金薄板沿轧制方向剪成板状试样

微观组织 金相组织分析

不同状态3J21合金的金相组织。可以观察到3J21合金经固溶处理冷轧后的组织为单一的晶粒大小较为均匀的、面心立方结构的r(Co)固溶体。450℃时效状态3J21合金的金相组织结构仍为面心立方,晶粒大小接近,平均晶粒尺寸约为3um。

冷轧状况和450℃时效状况3J21合金的TEM相片。调查显示3J 21合金经固溶处理冷轧后为单相固溶体,位错密度增高,构成胞状亚结构,有很多的滑移痕迹。450℃时效状况3J21合金仍为单相固溶体,但位错密度明显降低,仍可看到很多的滑移痕迹, 没有发现析出相。采用TEM调查两种状态的安排和结构,与金相安排调查结果一致。

拉伸性能

对450℃时效状态3J21合金进行拉伸性能测试,获得试验数据见表2.3J21合金在450℃时效状态下的应力-应变曲线如图5所示。从表2和图5可见,450℃时效状态3J21合金的抗拉强度和屈服强度较大,但其伸长率低。这说明,450℃时效状态3J21合金在工程使用中能够保证该合金的强度指标,但塑性差,不能够做到强度和塑性的良好配合,综合性能差,因此,该时效状态应选择性使用或不采用。

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