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絕大多數(shù)金屬和合金在加熱時膨脹,冷卻時收縮,但由于瓷磚合金(Invaralloy)由于其鐵磁性,在較大的溫度變化范圍內(nèi),由于瓷磚效應(yīng)的異常熱膨脹,其膨脹系數(shù)很低,有時甚至為零或負值,對應(yīng)于瓷磚合金的國內(nèi)典型品牌為4J36合金,含35.0%~37.0%Ni,其余為Fe正是因為這個優(yōu)勢,低膨脹合金,4J36合金主要用于制造環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)尺寸精確的部件和溫度變化范圍內(nèi)尺寸近似恒定的部件,如精密儀器、儀器部件、無線電頻率元件、天文儀器框架和時鐘擺輪裝置。在傳感器組件中,4J36合金也得到了更好的應(yīng)用。
近幾年來隨4J36合金的深入研究也擴大了其應(yīng)用領(lǐng)域。例如,它被用作一種特殊的結(jié)構(gòu)材料,包括:光真空工業(yè)和長途海洋運輸?shù)囊夯烊粴?LNG)儲氣罐、特殊傳輸電纜、大型電子望遠鏡底座定位裝置、大型飛機復(fù)合材料模具,但開發(fā)研究主要集中在合金成分和熱軋板熱處理工藝上,但冷軋板熱處理工藝的研究報告較少。本文通過了4J研究36合金冷軋板退火工藝,探討不同退火工藝下冷軋板的組織狀態(tài)和性能。
試驗材料和方法試驗合金kg化學(xué)成分如表1所示。
退火過程對顯微組織的影響
圖1顯示了不同退火熱處理狀態(tài)下的金相組織。(a)可以看出,650C退火時,試樣組織無明顯變化,為冷軋變形后的纖維奧氏體組織。晶粒沿軋制方向明顯拉長,無再結(jié)晶。(b)可以看出,退火溫度為700C當(dāng)纖維組織形狀發(fā)生顯著變化時,顆粒的長寬比降低,顆粒趨于等軸狀,開始再結(jié)晶。(c)可以看出,750C退火時,組織中基本沒有纖維狀變形顆粒,*由細小的等軸顆粒和少量雙晶組成,然后結(jié)晶。(c~f)可以看出,隨著退火溫度的升高和保溫時間的延長,再結(jié)晶顆粒的尺寸顯著增加。這是因為晶體邊界的遷移過程是原子的擴散過程,因此當(dāng)形狀變量確定時,溫度越高,原子擴散越快,粒子生長越快。
退火過程對力學(xué)性能的影響
冷軋后的4J36合金具有較高的屈服強度(740)MPa)抗拉強度(768)MPa),兩者差別不大,但伸長率較差,在3%左右。經(jīng)700~750°C退火后,4J36合金組織有明顯的恢復(fù)和再結(jié)晶過程,導(dǎo)致顆粒內(nèi)部位置錯誤減少,退火和軟化,屈服強度和抗拉強度顯著降低,屈服強度降低得更多(如圖2所示(a,b)所示)。隨著退火溫度的升高,保溫時間的延長,晶粒內(nèi)部的位錯密度加速,再結(jié)晶顆粒開始粗化,屈服強度和抗拉強度進一步降低。800C以下退火時,4J36合金伸長率隨著保溫時間的延長而顯著增加,如圖2所示(c)所示。800~8509C退火時,隨著保溫時間的延長,伸長率呈先升高再降低的趨勢。隨著退火溫度的升高,伸長率增加,但保溫時間達到2h時,800~850C退火時的伸長率.低于750C退火的原因是800C上述退火、高溫和長期保溫使晶粒不斷粗化,導(dǎo)致伸長率下降。
斷口形貌分析
圖3為4.J36合金拉伸樣品的斷口顯微。從圖3可以看出,在650~750C退火后,樣品拉伸斷口的微觀形狀呈現(xiàn)出許多韌性窩結(jié)構(gòu),部分韌性窩沿深度方向呈錐形。隨著退火溫度的升高,韌性窩的數(shù)量和深度逐漸增加,說明塑性變形能力越來越強。~850C退火時韌窩數(shù)量和深度變化不明顯,說明退火在此溫度范圍內(nèi),塑性變化不大。
4J36因瓦合金冷軋后,700C上述退火組織由單個等軸奧氏體組成。隨著退火溫度的升高和保溫時間的延長,奧氏體顆粒逐漸生長,出現(xiàn)明顯的粗化現(xiàn)象。隨著退火溫度的升高和保溫時間的延長,4J由于瓦合金的屈服強度和抗拉強度明顯降低,伸長率逐漸增加。但保溫時間達到2h,800~850C退火后伸長率低于7509C退火的伸長率。拉伸后斷口為典型韌性斷口,750C隨著退火溫度的著退火溫度的升高,韌窩的數(shù)量逐漸增加,深度增加,750C上述退火時,韌窩的數(shù)量和深度變化不明顯。通過對樣品結(jié)果的比較分析,4J36因瓦合金冷.軋后在750C退火時間約為1。h,綜合力學(xué)性能最好,組織均勻細小。
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