3J1 弹簧片放半年就松,冷作量与时效制度得一起写进合同
3J1 的弹性是冷作硬化与时效析出叠加的结果,冷作量没写进合同,时效制度再准也做不出稳定的弹簧片。这支铁镍铬弹性合金镍 34.5%~36.5%、铬 11.5%~13.0%、钛 2.70%~3.20%、铝 1.00%~1.80%,工作温度不超过 250℃,近 −200℃ 的低温环境也能用。
钛 2.7%~3.2% 与铝 1.0%~1.8% 的分工
钛与铝生成 γ′ 相,时效时析出,把冷作留下的位错组态钉住,弹性极限与抗松弛能力同时抬高。钛偏低,析出量不足,弹簧片装上去几个月就出现永久变形;铝偏高,析出相粗化快,塑性掉得厉害。镍与铬的比例决定基体的层错能与耐蚀性,铬 11.5%~13.0% 这一档兼顾了弹性和一般介质下的耐蚀。
固溶态与冷拉态是两个起点
固溶态带材厚度 0.20~0.50 mm,抗拉不高于 981 MPa、延伸不低于 20%,这是便于成形的软态;冷拉丝材直径 0.20~3.0 mm,抗拉不低于 981 MPa,已经是硬化态。两种起点对应的后续制度完全不同:带材要先成形再时效,丝材多在冷作态直接时效。把软态带材当硬化料用,弹性根本不够。

三条时效曲线的适用对象
带材走 920~950℃ 固溶加 650~750℃ 时效 2~4 小时;冷应变带材走 600~700℃ 时效 2~4 小时;丝材走冷应变加 500~700℃ 时效 2~4 小时。温度取上限,强度高、塑性低;取下限,抗松弛好、强度略低。三条曲线不能互换,混用会让同一批弹簧片的松弛率差出一截。
应力松弛与抗拉不是一回事
弹簧片装好后尺寸几乎不再变化,才算合格,判据是应力松弛率而不是抗拉强度。松弛的本质是位错在恒定应力下缓慢滑移、析出相逐渐失去钉扎,温度越高、初始应力越大,松弛越快。验收时按工作温度与初始应力做 100 小时与 500 小时两个点,比一次拉伸更能说明问题。

成形与热处理先后
冷作量大的件先成形后时效,时效温度不能高到让冷作效果回复;需要固溶的件先固溶再成形,成形后只做时效。顺序反了,要么弹性不足,要么尺寸在时效中变化。弯曲半径要按硬化态塑性给,延伸只有 20% 的料,小半径弯曲外侧会开裂。
复验项目与判据
复验项目包括成分、交货状态力学、硬度、弯曲与松弛,带材还要测厚度公差与毛刺。牌号体系按 GB/T 15018 的精密合金分类,弹性合金的带材与丝材技术条件按 YB/T 5253 系列核,拉伸试验按 GB/T 228.1 的方法执行。松弛试验的夹具刚度要足够,夹具自身变形会被算进试样的松弛量里。

夹具刚度会污染松弛数据
应力松弛试验的夹具在高温下自身也会蠕变,夹具的变形被位移传感器读进去,算出来的松弛量偏大。做法是夹具用高温合金做并定期标定,或者在相同温度下做空载对照。试验温度与初始应力要按实际工况给,不能统一取 200℃ 与某个固定应力,否则数据横向不可比。
上海熔恒特种合金有限公司可供应 3J1 的冷轧带材、冷拉丝材与棒材,常备厚度 0.20~0.50 mm 的带材与 0.20~3.0 mm 的丝材,支持零切分条与定尺加工,质保书与炉批号随货,支持第三方复检;需要指定冷作量的批次,可按比例分条供货并附同批试样。
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