第五章 弹性合金.ppt

1、 Fe-Ni基弥散硬化型高弹性合金 时效处理是从过饱和奥氏体固溶体中弥散析出（Ni,Fe）3(Ti,Al)相，达到沉淀强化目的。3J1合金的最佳时效工艺是：650～700℃/4h，经该时效处理?’相由奥氏体基体的晶界到晶内连续弥散析出，析出相与基体保持共格关系， ?’相量最大，强化效果最好。时效温度较低时， ?’相只在晶界处不连续析出，不仅析出相量少，且有?相析出。时效温度过高、时间过长时， ?’相聚集长大、数量减少，还会向稳定的相转变，与基体失去共格关系，造成合金软化。右图示出了3J1合金经700℃不同时效时间后性能的变化。 1、 Fe-Ni基弥散硬化型高弹性合金 采用分级时效可使3J1合金获得更好的强化效果。若经700℃2-4h时效后，合金的?0.002为710MPa。而采用700℃ 2-4h时效后再经600℃4hr时效，?0.002可达790MPa。这是因为600℃的二级时效可进一步析出第二相，且呈连续的晶内析出。 2. Co基形变强化型高弹性合金 这类合金的特点是在固溶处理后必须经强烈冷变形再进行回火处理，才能获得最佳性能。合金具有高弹性和机械性能，极低的弹性后效，无磁、耐腐蚀以及热稳定性好，是综合性能最好的高弹性合金。广泛用于发条、张丝、轴尖以及各种小截面弹性元件。这类合金主要品种的成分及性能列于表4-8和表4-9。典型是3J21(Co40NiCrMo)合金。 2. Co基形变强化型高弹性合金 2. Co基形变强化型高弹性合金 3J21合金中Co、Cr,、Ni、Fe都是有较高弹性模量的过渡族元素。Cr的加入降低居里点保证合金室温时无磁性；Cr溶于奥氏体中起一定的固溶强化作用；还提高合金的耐蚀性。Mo的原子半径比Co、 Cr、Ni、Fe大，是主要的固溶强化元素，也是回火强化的主要元素；C是碳化物形成元素，在退火或高温回火后形成(Cr，Fe，Mo)23C6型碳化物。 3J21合金需经固溶、冷变形和回火处理后才能获得好的强化效果，不经强烈变形后热处理不能得到明显强化，因此是以形变强化为主的合金。 2、 Co基形变强化型高弹性合金 固溶处理是使(Cr, Fe, Mo)23C6型碳化物溶解，获得单相固溶体。为冷变形和回火强化作准备。3J21合金机械性能与固溶温度的关系示于右图4.20。看出固溶温度以1100℃-1180℃为宜。 2. Co基形变强化型高弹性合金 冷变形的作用是使内应力增加，亚结构细化，位错密度增加，产生变形孪晶。是随后回火强化的必要条件。冷变形量越大，回火后的强化效果越显著。右图示出了3J21合金的性能和冷变形量、回火温度的关系。通过回火产生强化主要是Mo、C原子在冷变形产生的缺陷处聚集。导致浓度不均匀造成的。由于冷变形是形成该组织状态的先决条件，所以必须用冷变形后回火处理的方法才能获得最佳强化效果。 3. Ni基弥散硬化型高弹性合金 这类合金的主要特点是耐热性好，工作温度一般高于180 ℃。其中高温高弹性合金工作温度高于600 ℃。耐蚀性好，可用于各种腐蚀性介质。 主要的合金有：Ni-Be、Ni-Cu、Ni-Cr、Ni-Cr-Co、Ni-Cr-Nb等。 4. Nb基高弹性合金 Nb是难熔金属，该类合金具有耐高温性能。加入Ti、Al、Mo、Zr、V等元素的目的是增强热强性和提高热稳定性。该合金的基本特性是耐高温、高强度、耐蚀、无磁，但E值低。 第四节、恒弹性合金 恒弹性合金是在一定范围内弹性模量不随温度变化或变化很小，即弹性模量温度系数或频率温度系数很小的合金。为此，合金必须存在弹性反常以补偿弹性模量随温度的正常变化。如前所述，弹性反常首先是在铁磁性合金中发现的，于是铁磁性恒弹性合金得到广泛应用，主要有Fe-Ni系和Co-Fe系两类。(正常金属?E=10-4 恒弹性合金?E=2?10-7) 随科学技术的发展，对恒弹性合金提出更高的要求，如无磁、高温、高弹性极限等。而且发现不仅在铁磁性合金中，在顺磁性和反铁磁性合金中也存在弹性反常现象。在此基础上研制出Nb基、Pd基、Fe-Mn基、Mn基、Cr基等无磁恒弹性合金。更令人注目的是非晶态恒弹性合金的研制。已在Fe-B、Fe-Si-B、Fe-Zr、Fe-Ni-Mo-B、 Pd-Si等非晶态合金中发现恒弹性特性。相信随着研究的深入，恒弹性合金将会有更大发展。 最成熟并大量使用的还是铁磁性恒弹性合金。下面就此做简要介绍。 1. Fe-Ni系恒弹性合金 Fe-Ni系是品种多，用量最大的一类恒弹性合金。从右上图所示Fe-Ni合金的弹性模量温度系数曲线看，含Ni28%和44%的合金为零，在28～44% Ni范围内为正值，并在36%Ni时达最大值。这说明Fe-Ni系有埃林瓦效应。可是弹性模量温度系数对成分(Ni含量)非常敏感。 为了稳定合金的弹性模