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3J2合金成分、抗拉、屈服、密度、硬度全览

发布:sonhooalloy 浏览:155562次

3J2合金成分、力学性能及执行标准百科解析

一、 概述

3J2合金,又名3J53或Ni36CrTiAl,是中国国标体系下的一种典型的沉淀硬化型弹性合金。它属于铁-镍-铬基体系,以其卓越的恒弹性高强度和良好的耐腐蚀性能而著称。所谓“恒弹性”,是指其弹性模量在一定温度范围内(通常是-60°C至+100°C)变化极小,这一特性使其在对精度和稳定性要求极高的领域,如精密仪器仪表、机械滤波器、精密弹簧、钟表游丝等,成为了不可替代的关键材料。

二、 化学成分详解

3J2合金的化学成分是其性能的基础,各元素扮演着至关重要的角色:

  • 镍 (Ni):作为合金的基体元素之一,含量通常控制在约35.0%至37.0%。镍是保证合金获得稳定奥氏体结构和实现恒弹性特性的核心元素。

  • 铬 (Cr):含量大约在11.5%至13.0%。铬的主要作用是提高合金的耐腐蚀性能和抗氧化能力,同时它也参与到后续的沉淀强化过程中。

  • 钛 (Ti)铝 (Al):这是两种关键的沉淀强化元素。钛含量约为2.70%至3.20%,铝含量约为1.00%至1.40%。在特定的热处理(时效处理)过程中,它们会与镍形成金属间化合物(如Ni3(Ti, Al)),以弥散细小的颗粒形式析出,极大地提高合金的强度、硬度和弹性极限。

  • 碳 (C)锰 (Mn)硅 (Si)磷 (P)硫 (S) 等:这些属于常规的残余元素或微量添加元素,其含量被严格控制在较低水平(如碳≤0.05%),以避免对合金的加工性能、韧性和耐蚀性产生不利影响。

  • 铁 (Fe):余量,构成了合金的另一个基体。


三、 力学性能指标

3J2合金的力学性能高度依赖于其热处理状态,主要分为软态(固溶处理态)和硬态(固溶+时效处理态)。

  1. 抗拉强度与屈服强度

  2. 固溶处理状态下,合金处于软态,便于进行冷加工、冲压或绕制成型。此时的抗拉强度相对较低,通常在约980 MPa以上。

  3. 在经过冷变形和随后的时效处理后,合金达到其峰值性能。此时的抗拉强度会显著提升,一般可达到不低于1570 MPa的水平。其屈服强度(通常以条件屈服强度σ0.2表示)也同样非常高,能够达到不低于1370 MPa。高的屈服强度意味着材料在承受巨大应力时不易发生永久变形,这对于弹性元件至关重要。

  4. 硬度
    硬度的发展趋势与强度一致。

  5. 固溶态硬度较低,维氏硬度约在HV 250左右。

  6. 时效硬化态的硬度达到峰值,维氏硬度可达到HV 460以上。高硬度确保了弹性元件在工作中的耐磨性和尺寸稳定性。

四、 物理性能

  • 密度
    3J2合金的密度约为8.0 g/cm³。这一数值介于钢和镍之间,属于中等密度,有助于在要求高精度和稳定性的同时,对整体重量进行合理控制。

  • 弹性模量
    这是3J2合金最核心的物理参数之一。经时效处理后,其杨氏弹性模量E约为186 GPa至196 GPa。更重要的是,其弹性模量温度系数β极低,确保了元件在不同环境温度下仍能保持稳定的弹性性能。

五、 主要执行标准

3J2合金的生产、检验和交付严格遵循国家及行业标准,主要标准包括:

  • GB/T 15018-1994《精密合金牌号》:该标准明确了3J2合金的牌号及其所属类别。

  • GB/T 15019-1994《精密合金分类》:对包括3J2在内的精密合金进行了系统分类。

  • GB/T 15002-2017《高弹性合金3J2、3J21和3J24技术条件》:这是目前针对3J2合金最核心、最具体的技术标准。它详细规定了合金的化学成分、力学性能、物理性能、尺寸公差、检验方法及交货状态等全部技术要求,是生产和采购双方共同遵循的依据。


总结

3J2合金凭借其独特的化学成分设计,通过沉淀硬化热处理,实现了高强度、高硬度与优异恒弹性性能的完美结合。其约8.0 g/cm³的密度和高达1570 MPa以上的抗拉强度,使其成为精密仪器和高端工业设备中关键弹性元件的首选材料。所有这些都是在中国国家标准体系,特别是GB/T 15002-2017的严格规范下得以保证的,确保了材料性能的一致性和可靠性。

详细分析

1. 基本信息(源自公开工商信息)

成立时间:2003年07月08日(截至2024年,已运营超过21年,不属于新公司,有一定的行业积淀)。

经营范围:主要涵盖有色金属、金属材料、矿产品、化工产品等的销售,以及从事货物及技术的进出口业务。

2. 优势与积极方面

经验与存续时间:成立超过10年,表明公司在市场竞争中生存了下来,拥有一定的客户资源、供应链关系和行业经验。

地理位置:位于上海这一全国金融、贸易和物流中心,信息灵通,交通便利,便于开展国内及进出口业务。

资质齐全:拥有“货物进出口”资质,意味着可以开展国际贸易业务,这对于有色金属这类大宗商品贸易非常重要。

他们主营的镍基合金通常包括以下几大类和具体牌号:

一、 高温合金系列

这类合金在高温下具有优异的强度、抗蠕变和抗氧化能力。

Inconel 系列:

Inconel 600: 耐高温、耐腐蚀,常用于热处理设备、化学处理行业。

Inconel 601: 极高的抗氧化性,常用于热处理炉构件、工业炉。

Inconel 625: 明星产品,具有优异的疲劳强度和抗氯离子应力腐蚀开裂能力,广泛应用于海洋、航空航天和化工领域。

Inconel 718: 最广泛使用的高温合金之一,在高温下具有极高的强度,是航空发动机和燃气轮机关键部件的首选材料。

Inconel X-750: 通过时效硬化获得高强度,用于燃气轮机零件、火箭发动机部件。

Hastelloy 系列:

Hastelloy C-276: 王牌耐腐蚀合金,对多种苛刻的化学介质有极佳的耐腐蚀性,是化工行业的标杆材料。

Hastelloy C-22: 比C-276更优异的抗点蚀和缝隙腐蚀能力,用于更苛刻的环境。

Hastelloy B-2/B-3: 专门抵抗还原性介质(如盐酸、硫酸)的腐蚀。


二、 耐腐蚀合金系列

这类合金在常温或中温下对各类酸、碱、盐等腐蚀介质有极强的抵抗力。

Monel 系列:

Monel 400: 对氢氟酸、海水、碱液等有极佳的耐蚀性,常用于海洋和化工环境。

Monel K-500: 在Monel 400的基础上增加了强度,具有磁性,用于泵轴、油阀等。

其他镍铜、镍铬合金:

Alloy 20: 优异的抗硫酸腐蚀能力,常用于硫酸环境下的化工设备。

Nickel 200/201: 纯镍,具有优异的耐腐蚀性和导电性,常用于处理苛性碱的环境。

三、 精密合金系列

这类合金具有特殊的物理性能,如低膨胀、恒弹性等。

Invar 36: 因瓦合金,具有极低的热膨胀系数,用于精密仪器、航空航天领域需要尺寸稳定的零件。

Ni-Span-C 902: 恒弹性合金,其弹性模量在一定温度范围内基本恒定,用于高级传感器和精密弹簧。

产品形态

上海商虎通常提供上述合金的多种形态的原材料,包括:

板材、带材

棒材、线材

管材、管件(无缝管、焊管、弯头、三通等)

法兰、锻件

焊材(焊条、焊丝)

重要提示:

具体库存和牌号可能变动: 以上列出的是镍基合金的常见牌号,但公司的具体库存和主营产品可能会根据市场需求和采购情况发生变化。

最佳确认方式: 要获取最准确、最及时的产品信息,强烈建议您直接联系上海商虎有色金属有限公司的销售或客服人员。他们可以提供最新的产品目录、技术参数、价格和现货情况。

官网查询: 您可以访问他们的官方网站(如果有的話)来查看详细的产品介绍。

希望以上信息能对您有所帮助!如果您有特定的应用场景或介质环境,也可以提出,这样可以更有针对性地推荐合适的合金牌号。



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