3J2高弹性合金

一、3J2概述

3J2合金是铁-镍-铬系奥氏体沉淀强化型高弹性合金。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弹性性能。

该类合金具有较高的强度、高的弹性模量，较小的弹性后效和滞后、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。3J2是在3J1合金的基础上，加入5%和

8%钼的合金，具有更高的耐热性，使用温度分别可提高到350℃和450℃.该类合金也能在低温（如近-20

0℃）下使用。

1.1 3J2材料牌号 3J2(Ni36CrTiAlMo5)。

1.2 3J2相近牌号 ЭИ51,36HXTЮM5(俄罗斯)。

1.3 3J2材料的技术标准 3J2合金按企业标准或临时技术协议供货。

1.4 3J2化学成分 见表1-2。

表1-2%

1.5 3J2热处理制度 见表1-3。

1.6 3J2品种规格与供应状态 见表1-4。

表1-3

表1-4mm

1.7 3J2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 3J2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

种航空用弹性敏感元件及耐硝酸或其他腐蚀介质的零件，如膜盒、膜片、波纹管、传送杆、挡板和其他弹性

结构件等。

二、3J2物理及化学性能

2.1 3J2热性能

2.1.1 3J2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 3J2密度 冷应变加时效状态合金的密度ρ=8.0g/cm3[1,4]。

2.3 3J2电性能 在固溶＋时效状态下ρ=1.0～1.1μΩ·m[3]。

2.4 3J2磁性能 固溶加时效状态的3J2合金，其磁化率χm=(12.5～205)×10-11[4,5]。

2.5 3J2化学性能 该类合金对硝酸、磷酸、氢氧化钠、含硫石油、燃料油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。

三、3J2力学性能

3.1 3J2技术标准规定的性能

3.1.1 3J2交货状态合金材的力学性能 见表3-1。

表3-1

3.1.2 3J2交货状态合金材经时效处理后的力学性能 见表3-2。

表3-2

注：厚度>0.10mm的带材和d>0.20mm的丝材，其抗拉强度也应符合表中要求；规定非比例伸长应

力σPO.2值适用于厚度大于0.50mm 的带材。

3.2 3J2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 3J2持久和蠕变性能

3.4 3J2疲劳性能

3.5 3J2弹性性能 见表3-4。

表3-3

表3-4

四、3J2组织结构

4.1 3J2相变温度 合金在900℃以上（980～1100℃）固溶处理后，为单相奥氏体组织，在含钼的

3J2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

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 3J2时间-温度-组织转变曲线

4.3 3J2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、3J2工艺性能与要求

5.1 3J2成形性能 合金的热应变温度，3J2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

弹性元件。冷拉丝材弯曲、缠绕性能良好。

5.2 3J2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 3J2零件热处理工艺 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*

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弹性性能。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。

固溶处理后的时效，随时效温度的提高强化效果增强。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。

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，对减少弹性滞后和后时效有利。

5.4 3J2表面处理工艺 合金热处理后的氧化皮，可采用碱浸-酸洗联合操作方法清除。液温度不宜超过

500℃。酸液采用“三酸”水溶液，在50～80℃温度下进行。

酸洗后可用稀硝酸水溶液短时间漂白，最后用石灰水中和零件表面的残酸。

5.5 3J2切削加工与磨削性能 固溶状态的合金硬度较低，易于切削等各种机加工。冷应变状态和时效状

态的合金也能进行机加工，但较难。零件一般在固溶状态加工成毛坯，时效处理后再精加工到要求尺寸

。合金的磨削性能良好。