郭曉東，周景林，畢富成，石敬欣

(東北特殊鋼集團公司，遼寧 大連116031)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，精密儀器儀表工業(yè)、原子能技術(shù)、現(xiàn)代航空的遙控遙測技術(shù)和無線電技術(shù)等行業(yè)對彈性合金的性能提出了更高的要求，從而具有特殊用途的彈性合金研究日趨廣泛和深入。3J1合金具有較高的強度，較小的彈性后效和滯后、弱磁性、良好的耐蝕性和熱穩(wěn)定性等特點。在250℃以下有較高的彈性極限和彈性模量［1］。

許多科技人員對3J1合金經(jīng)冷軋變形加固溶處理加時效工藝研究甚多，但經(jīng)冷軋加時效處理工藝的研究鮮有報道。本文所論述的3J1合金冷軋帶材就是經(jīng)過變形量為50%的冷軋加不同時效溫度工藝制造的合金，探討不同時效處理對冷軋態(tài)3J1合金力學(xué)性能的影響情況，找出冷軋態(tài)3J1彈性合金時效處理前后材料性能變化，分析力學(xué)性能與熱處理時效的關(guān)系。從而優(yōu)化合金的時效處理制度，滿足甚至優(yōu)于冶金行業(yè)標準的要求。

1 試驗材料及試驗方法

3J1合金冷軋帶通過2.5t真空感應(yīng)爐加電渣重熔雙聯(lián)工藝冶煉，φ375mm電渣錠在4t電液鍛造設(shè)備上鍛成50mm×100mm×650mm厚的鍛坯;鍛坯經(jīng)修磨后在500℃熱軋機熱軋成厚度為3.5mm的帶坯，終軋溫度950℃，軋后空冷;熱軋帶坯按照加熱溫度1 050℃、速度0.5m/min工藝制度在連續(xù)式熱處理爐進行軟化熱處理，經(jīng)軟化處理的帶坯按如后工藝生產(chǎn):厚度3.5mm冷軋到1.0mm厚→1.0mm厚冷軋帶中間軟化熱處理(熱處理制度:加熱溫度1 050℃、速度1.5m/min;熱處理爐為連續(xù)式光亮熱處理爐。)→1.0mm厚軟化鋼帶冷軋到0.5mm厚的硬態(tài)成品冷軋鋼帶。試驗用3J1合金化學(xué)成分如表1所示。

表1 試驗用3J1合金化學(xué)成分 /%

從冷軋硬態(tài)鋼帶取力學(xué)性能試樣，沿平行于軋制方向加工成標準比例試樣(如圖1所示)，共加工5組試樣。試樣1組用于做冷軋硬態(tài)力學(xué)性能;其余4組試樣在電阻式熱處理爐進行時效處理后做力學(xué)性能，時效溫度分別按600℃、650℃、700℃、750℃保溫4h空冷至室溫。室溫拉伸試驗在WDW－10型試驗機上進行，應(yīng)變速度為2mm/min，取拉伸全曲線、抗拉強度Rm、名義屈服強度Rp0.2、斷后伸長率A參量。

圖1 3J1合金尺寸拉伸試樣圖

2 試驗結(jié)果及分析

3J1合金在1 050℃固溶熱處理，使(Ni，F(xiàn)e)3(Al，Ti)相(又稱γ'相)、Ni3Ti相(又稱η相)等金屬間化合物相溶于合金基體中，在其后的快速冷卻時獲得過飽和的單一奧氏體組織，為其后冷變形做好了充分的組織和力學(xué)性能鋪墊。合金經(jīng)50%變形量的冷軋，亞結(jié)構(gòu)細化，大量的空位、孿晶、位錯、滑移帶等缺陷形成增加，為溶質(zhì)原子的擴散提供了有利條件，可以在較低溫度下實現(xiàn)形核地點的飽和［2］。經(jīng)取力學(xué)性能試樣，力學(xué)性能如表2所示。

表2 3J1合金0.5mm鋼帶拉伸力學(xué)性能

3J1合金按600℃、650℃、700℃、750℃保溫4h空冷后做的力學(xué)性能數(shù)據(jù)如表2所示。從圖2和圖3的時效溫度與力學(xué)性能趨勢圖看，在時效溫度650℃以前包括650℃，隨著時效溫度的升高，(Ni，F(xiàn)e)3(Al，Ti)相、Ni3Ti相等金屬間化合物相的逐漸析出，抗拉強度和屈服強度升高，由于是冷軋變形后直接時效處理合金延伸率同時提高。當時效溫度達到650℃，由于冷軋變形大量的空位、孿晶、位錯等缺陷的形成為溶質(zhì)原子的擴散提供了有利條件，在此溫度下，形核地點的飽和，即析出相的數(shù)量隨時效溫度變化不大，抗拉強度和屈服強度達到最高值。當時效溫度超過650℃后，隨著時效溫度的升高，原子熱激活運動加快，而且由于溶質(zhì)原子擴散通道較多，導(dǎo)致生長速率明顯加快，析出相數(shù)量變化不大，但由于析出相開始聚集長大、尺寸增大，抗拉強度和屈服強度下降;但由于冷軋變形后直接時效處理的原因3J1合金的延伸率卻隨著時效溫度的升高繼續(xù)提高。

圖2 3J1合金時效溫度與強度關(guān)系圖

圖3 3J1合金時效溫度與延伸率關(guān)系圖

3 結(jié)語

經(jīng)冷軋變形量為50%的3J1合金帶材，從600～750℃時效處理，抗拉強度在650℃之前隨著時效溫度的升高而提高，在650℃達到最大值，超過650℃以后，隨著溫度的升高抗拉強度降低。延伸率隨著時效溫度的升高而升高。

［1］陳復(fù)民，李國俊，蘇德達編著.彈性合金［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1986:324－325.

［2］程貽舉，徐其昆，何敏.Ni36CrTIAI彈性合金晶界不連續(xù)析出相變動力學(xué)的研究［J］.功能材料，1993，24(4):368－374.