高强高弹性合金的应用雷祖圣(北京材料工艺研究所100076)3J33是一种高强高弹性合金 ,已获得广泛应用。这类合金钢基本特点是高塑性、超高强度和高韧性,具有良好的综合性能。本 文从3J33材料在挠性陀螺上应用遇到抗振性问题作初步分析。3J33合金是在超低碳铁一镍 马氏体基础上利用钻、铝、钛等合金元素产生时效强化的一种合金。钻和钥在铁一镍马氏体中产生 非常有效的强化作用,使合金具有超高强度、高屈强比和较高KI。值。钻、铝的含量对其性能影 响是十分显著的。该合金的热处理工艺很简单。冷加工成型性能好,便于加工和制造。该合金在马 氏体时效处理时尺寸变化或变形很小。具有较低的膨胀系数。上述合金基本特性在精密仪表的加工 制造中显得更加可贵。该合金的强度和破断韧性要获得理想配合,其成分元素的调整很重要。镍、 钻成分含量及其配比对性能影响十分重要。Ti含量提高可增加屈服强度,但破断韧性要下降。C O可提高屈服强度而不明显影响破断韧性。认为应避免MO的偏析,限制C、S、P和合理热处理 工艺以达到改善塑性与韧性,增强抗脆断扩展性。时效硬化元素作用,一般认为,Ni是提高基体 韧性和强度的元素。低于18%Ni左右,则强度和韧性降低。C。是提高屈服强度元素。M。是 高强化元素之一。但高MO对韧性不利。Ti可增加抗张强度,但韧性大大下降。因此,时效机理 认为,MO和Ti可使18Ni钢硬化提高,但使韧性下降。其次,本文对3J33合金断裂作了 分析,该合金应用在挠性陀螺接头上,发生断裂是在接头截面处。从断裂情况分析,接头受到的应 力是一种复杂应力,有弯曲应力,也有扭转应力。断裂位置具有随机性。对材料进行金相组织分析 ,指出在同批次材料同一生产工艺条件和同一振动环境应力条件下的接头,其金相组织具有大的差 异性。固溶状态是奥氏体组织,但时效后转变成马氏作组织情况就不同了。从观察中发现:组织中 马氏体的形态、分布和数量以及马氏体显微硬度值也随接头生产批次不同而不同。随材料批次不同 也不同。它们差别很大。实验说明:该合金的金相组织有较大离散性和析出相的分布不均匀性。从 接头显微成分分析结果发现:材料合金元素的含量和配比对接头断裂是有影响的。振断的接头MO 元素含量偏高,MO/CO配比偏离标准成分大。在接头断口处,M。元素的含量更高,MO/C 。配比偏差更大。最后本文指出,该合金的疲劳强度和韧性有关。合金的显微组织——马氏体的形 态分布具有很大的分散性,接头显微成分元素含量和分布也较明显地存在差异性,因此影响了合金的抗振性能。高强高弹性合金的应用@雷祖圣$北京材料工艺研究所
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