3J53精密合金热处理工艺与硬度

　　弹性合金概述
　　弹性合金是金属功能材料中的一个重要部分，按性能特点，弹性合金可分为高弹性合金和恒弹性合金，3J53属于恒弹性合金，在一定的温度范围（如60100）内，其E或G以及可制得元件的共振频率基本不随温度而变化，因此广泛应用于仪器、仪表、通讯、计量等领域。此合金铜丝经冷拔（轧）失效外理后码度较高，具有无磁和耐蚀性，是制造弹簧的良好材料。
　　弹簧是不可缺少的重要零件，在绝大多数情况下起着控制零部件运动的作用。弹簧在使用过程中常因各种原因导致失效而引起机械故障。导致弹簧失效的因素主要有材料缺陷、加工制造缺陷、热处理不当、工作环境等。
　　材料牌号3J53（Ni42CrTi）），3J58（Ni43CrTi），3J59（Ni43CrTiZrGe），3J61（Ni43CrTiMoCu），Ni41CrTiMo。
　　3J53合金的化学成分
　　品种规格与供应状态合金通常以冷拉丝材、冷拉棒材、冷拉磨光棒材、冷轧带材、固溶软状态带材、冷加工管材、热锻或热轧圆材、扁材等供应。
　　熔炼与铸造工艺根据使用要求，合金可采用下述几种方法熔炼；A；真空感应炉熔炼；B。非直空感应炉熔炼加电渣炉熔；C；真空感应炉熔炼加真空自耗炉重熔；D；非真空感应炉加真空自耗炉重熔。
　　应用概况与特殊要求3J53和3J58合金是20世纪60年代的老牌号，国内已生产与应用多年，在航空上已获得广泛应用。主要用于受拉、压、弯曲应力作用的弹性敏感元件和纵拒或弯曲振动模式的频率元件，例如，要求弹性模量（或频率）恒定的各种敏感元件、压力传感器、信号力矩及挠性宅螺的挠性头等；也可用来制造膜盒、膜片、振动筒、波纹管，精密弹簧，张丝、超机械滤波器等。
　　3J59、3J61和Ni41CrTiMo恒弹性合金，是70年代中期研制的新材料，主要用于制造频率元件。如机械滤波器振子、谐振器音叉；也可用于制造弹性敏感元件，如膜盒、膜片等
　　组织结构
　　相变温度合金在900C以上固溶处理后，为单相奥氏体组织。固溶或经冷应变后时效处理，约在500C时，开始从基体中析出沉淀强化相Y（Ni，Fe）；（Al，Ti）7。在600C以上析出迅速，在650750C析出量达最大值。温度高于750C时，Y相开始溶解，900以上溶解完毕。
　　在800C左右合金内部开始有相（Ni3Ti析出。7相主要由固溶体中析出，少量由Y相转变而来。在850C以上相开始溶解，950C以上溶解完华。
　　时间温度组织转变曲线
　　合金组织结构使用状态下的合金基本组织为；奥氏体基体加相，并含有少量的碳化物。
　　工艺性能与要求
　　成形性能合金冷热加工性能良好。热加工温度为1130～1180C，不宜低于950。冷加工中间软化淬火，可在950～1100C进行，细丝、箔带的中间软化处理，宜在保护气氛下进行。
　　固溶状态合金，硬度较低，塑性良好，易于冷应变加工和成形加工。带材可深冲成形。冷应变状态带材可进行小应变率的冲压成形。冷拉丝材的弯由，缠绕性能良好。时效状态合金不官再进行冲压或变曲成形。
　　焊接性能合金在固溶状态比时效状态具有更好的焊接性能。可进行氩弧焊等离子弧焊、电子束焊、激光束焊。用低温焊料进行软焊性能差，不宜采用。用铜、银基钎料进行硬钎焊，钎接性能良好。高于合金时效温度的焊接，应在固溶处理后进行，焊后时效处理。低于时效温度（不超过750C）焊接，可在时效处理后进行。
　　零件热处理工艺为获得光亮表面、零件最终热处理宜在保护气氛或真空条件下进行。固溶处理；合金一般在950～1050C、保温5～40min后，迅速水淬，可获得晶粒较细的单相奥氏体组织。温度太低，固溶不完全；温度太高晶粒长大、不均匀。应严格控制固溶处理工艺，否则，对合金的冷加工性能和时效处理后的力学和恒弹性性能将产生不良影响。一般情况下，在保证完全固溶的前题下，应尽量选择较低的固溶温度，尤其对做弹性元件的合金更是如此。
　　固溶处理温度对3J53合金力学性能的影响见图51。由图51可知，随固溶温度的提高，强度下降，断后伸长率提高，950C以上，力学性能变化不大。
　　时效处理；固溶或冷应变后时效处理，从过饱和固溶体中析出相，使合金获得沉症强化；与此同时，由干相的析出，使合金基体中的镍含量减少，导致合金磁性能参数的变化，这也是获得良好恒弹性性能的重要条件。时效处理过程，就是选择话当的热处理工艺，控制相的析出量和分布形态，以获得优良性能的过程。时效处理工艺参数，应根据合金成分、产品品种、状态和用途等因素合理选取