熱處理對4J42冷軋板組織及力學(xué)性能

4J42合金屬于精密合金中的膨脹合金,含鎳量約為42%,其余主要為鐵,具有穩(wěn)定的低膨脹系數(shù)(常溫下平均膨脹系數(shù)為1.6×10~6/℃),在航空航天、精密儀器、電子行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用于電光源電子管及半導(dǎo)體器件等行業(yè),目前還沒有其它材料可以取代這種傳統(tǒng)的真空封接材料。

退火處理是4J42生產(chǎn)過程中的一個(gè)重要工藝環(huán)節(jié),在很大程度上會(huì)對最終產(chǎn)品的質(zhì)量造成影響。研究了熱處理溫度和保溫時(shí)間對4J42冷軋板組織及性能的影響規(guī)律,旨在為工業(yè)生產(chǎn)中合理制定4J42合金冷軋板的熱軋工藝提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

選用材料為工業(yè)生產(chǎn)的4J42冷軋板,板厚為2mm,其成分見表l(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

從下圖可以看到,在不同熱處理溫度及保溫時(shí)間時(shí),隨著熱處理溫度的升高及保溫時(shí)間的延長,4J42合金的抗拉強(qiáng)度均呈下降趨勢。當(dāng)熱處理溫度為900℃時(shí),隨著保溫時(shí)間的延長,抗拉強(qiáng)度先明顯下降,至保溫時(shí)間為5min時(shí),再延長保溫時(shí)間,抗拉強(qiáng)度不再發(fā)生變化;當(dāng)熱處理溫度為1050℃時(shí),抗拉強(qiáng)度的變化規(guī)律與900℃時(shí)基本相同;而當(dāng)熱處理溫度為975℃時(shí),隨著保溫時(shí)間的延長,4J42合金的抗拉強(qiáng)度一直呈下降趨勢,且當(dāng)保溫時(shí)間延長至6min時(shí),抗拉強(qiáng)度的下降速率變大。

從圖可以看到,當(dāng)熱處理溫度為900℃、保溫時(shí)間為3min和4min時(shí),4J42合金的延伸率變化不大,但當(dāng)保溫時(shí)間超過4min 以后,延伸率明顯增大,從4min時(shí)的 39.0%上升到5min時(shí)的40.1%,最后到6min時(shí)的41.0%,上升幅度達(dá)5.1%。同時(shí)從圖還可以看到,在不同保溫時(shí)間下,熱處理溫度為975℃時(shí)4J42合金的延伸率均要高于熱處理溫度為1050℃的延伸率,表明熱處理溫度從900℃升高到1050℃.4J42合金的延伸先增大后減小。

從圖可以看到,當(dāng)熱處理溫度為900℃時(shí),隨著熱處理時(shí)間的延長,4J42合金的硬度值呈下降趨勢,但變化不大,從3rnin時(shí)的78.3降低為6min時(shí)的76.4，下降幅度為2.4%;當(dāng)熱處理溫度為975℃時(shí),樣品的硬度也基本呈下降趨勢,但中間有小的波動(dòng),從3min時(shí)的76.4降低為6min時(shí)的73.1，下降幅度為4.3%﹔當(dāng)熱處理溫度為1050℃時(shí),隨著保溫時(shí)間的延長,4J42合金的硬度先降低,到保溫時(shí)間為4min時(shí)最小而后又升高,當(dāng)保溫時(shí)間為5min時(shí),再延長保溫時(shí)間,硬度值變化不大。結(jié)合之前的金相組織分析,當(dāng)熱處理溫度為1050℃時(shí),晶粒尺寸明顯增加,晶內(nèi)孿晶組分增多,并有較多的孿晶貫穿整個(gè)晶粒,至保溫時(shí)間為6min時(shí)又出現(xiàn)過燒現(xiàn)象,這些應(yīng)該是導(dǎo)致硬度出現(xiàn)此規(guī)律的原因,表明該熱處理溫度過高,不再適合現(xiàn)場軋制。

鑒于現(xiàn)場軋制要求退火后4J42合金的抗拉強(qiáng)度控制在約490MPa,硬度值在76以下,綜合本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),熱處理溫度為975℃、保溫時(shí)間為3～4min時(shí)適合退火后續(xù)的軋制生產(chǎn)。