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3J3 锅炉用耐热钢
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一、概述 3J3合金是铁-镍-铬系奥氏体沉淀强化型高性合金。固溶处理后具有良好的塑性，硬度低，易加工成型。经固溶或冷应变后时效处理，获得高的力学性能和性性能。 该类合金具有较高的强度、高的性模量，较小的性后效和滞后、弱磁性、良好的耐蚀性和热稳定性等特点，能在较高的温度、较大的应力或腐蚀性介质条件下工作。3J3是在3J1合金的基础上，加入8%钼的合金，具有更高的耐热性，使用温度可提高到450℃。该类合金也能在低温（如近-200℃）下使用。 1.1 3J3材料牌号 3J3(Ni36CrTiAlMo8)。 1.2 3J3相近牌号 ЭИ53,36HXTЮM8()。 1.3 3J3材料的技术标准 3J3合金按企业标准或临时技术协议供货。 1.4 3J3化学成分 见表1-2。 1.5 3J3热处理制度 见表1-3。 1.6 3J3品种规格与供应状态 见表1-4。 1.7 3J3熔炼与铸造工艺 合金采用真空感应炉熔炼或真空感应炉熔炼加真空自耗炉重熔。 1.8 3J3应用概况与特殊要求 该类合金是20世纪60年代的老牌号，国内生产与应用多年。主要用于制造各种航空用性敏感元件及耐或其他腐蚀介质的零件，如膜盒、膜片、波纹管、传送杆、挡板和其他性结构件等。 二、3J3物理及化学性能 2.1 3J3热性能 2.1.1 3J3线膨胀系数 该组合金在固溶加时效状态下，其平均线膨胀系数(20～100℃)=(12.0～14.0)×10-6℃-1[1,3,4]。 2.2 3J3密度 冷应变加时效状态合金的密度ρ=8.3g/cm3[1,4]。 2.3 3J3电性能 在固溶＋时效状态下ρ=1.0～1.2μΩ·m[3]。 2.4 3J3磁性能 固溶加时效状态的3J3合金，其磁化率χm=(12.5～205)×10-11[4,5]。 2.5 3J3化学性能 该类合金对和润滑油等腐蚀介质，以及在海洋和热带气候条件下，具有较好的耐腐蚀性[4，5]。 三、3J3力学性能 3.1 3J3技术标准规定的性能 3.1.1 3J3交货状态合金材的力学性能 见表3-1。 3.1.2 3J3交货状态合金材经时效处理后的力学性能 见表3-2。 3.2 3J3室温及各种温度下的力学性能 不同状态的合金室温力学性能见表3-3。 3.3 3J3持久和蠕能 3.4 3J3性能 3.5 3J3性性能 见表3-4。 四、3J3组织结构 4.1 3J3相变温度 合金在900℃以上（980～1150℃）固溶处理后，为单相奥氏体组织，在含钼的3J3合金中除了奥氏相外，还有少量Fe2Mo拉氏相。固溶或经冷应变后时效处理，约在500℃，从奥氏体中开始析出γ′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]沉淀强化相，600℃以上析出迅速，650～750℃析出量达大值（含钼的合金温度偏上限）。在750℃以上析出相开始溶解，900℃以上溶解完毕。 4.2 3J3时间-温度-组织转变曲线 4.3 3J3合金组织结构 使用状态的合金基本组织为；奥氏体基体加γ′[(Ni,Fe)3(Al,Ti)]型强化相，并含有少量的碳化物和Fe2Mo拉氏相（含Mo合金）。 五、3J3工艺性能与要求 5.1 3J3成形性能 合金的热应变温度，3J3为1000～1150℃，进行锻、轧等热加工，其加工性能良好。 固溶处理后，合金塑性良好，可冷应变加工制成薄带和细丝，或用冲压、挤压等方法制成形状复杂的性元件。 5.2 3J3焊接性能 合金在固溶状态下比在时效状态下有更好的焊接性能，可进行点焊、缝焊、氩弧焊、电子束焊，以及铜、银基硬钎焊。在时效处理后，点焊、缝焊性能较差。在合金表面镀镍后可进行低温锡、铅软钎焊。 合金在固溶状态下焊接，焊后时效处理。在时效后焊接，应注意不要使零件温度X过时效温度，以免降低合金性能。 5.3 3J3零件热处理工艺 为防止合金表面氧化，成品热处理宜在真空或保护气氛条件下进行。 固溶处理：固溶温度对合金的加工性能和时效处理后的性能影响较大。温度低于900℃固溶 时，合金为两相组织；X过1100℃后，将引起晶粒长大，而且不均匀。含钼的合金热稳定性较高，可适当提高固溶温度。固溶温度根据合金成分、品种和不同性能要求等因素合理选择（见1.5），一般在保证完全固溶条件下，应尽量选择较低的温度。 经不同温度固溶处理的3J1合金，其强度与时效温度的关系见图5-1，从图可见，随固溶温度的升高，时效后的强度下降。 时效处理：合金经时效处理后获得高的力学性能和性性能。应根据时效前的合金品种、状态和使用性能等因素合理选择时效处理制度（见1.5）。 固溶处理后的时效，随时效温度的提化效果增强。含钼的合金在达到时效强化的峰值，温度继续升高，强化效果很快降低。见图5-2。 经应变形后的合金时效，亦称硬时效。因冷应变促进时效析出过程，提高时效强化效果。冷应变使合金的时效强化峰值温度向低温方向移动。冷应变率越大，时效温度也越偏低。较合适的冷应变率一般为50%～70%。合金经一定的冷应变加工，并在稍低的温度下时效，对减少性滞后和后时效有利[6]。
3J3.1917年埃尔门(G.W.Elmen)发现(30~90)Ni-Fe合金在低、中磁场下具有较好的软磁性能,其中78Ni-Fe的起始磁导率(μ0)X高,称为坡莫合金(Permalloy)。1921年他又发现了含一定量钴的Ni-Fe合金Perminvar，其剩磁(Br)和矫顽力低，在低磁场下磁导率几乎不变,磁滞回线为蜂腰状。1924年史密斯(W.S.Smith)制成了含铜的高Ni-Fe合金Mumetal。1931年埃尔门又在78Ni-Fe合金中加入4%Mo以提高电阻率(ρ)，并改进了磁性能,简化了热处理操作，制成4-79钼坡莫合金。1933年德国达尔(O.Dahl)等制成Isoperm(50Ni-Fe)恒导磁合金。
例如，淬火时，若在加热时生产过热，不但会使此工件脆性过大，而且在冷却时容易引起变形和开裂，使耐用度降低。3J3因此在制造冲压模具时，必须合理的掌握热处理工艺。3J3钛的熔点比碳素钢和不锈钢高，熔点为1650℃～1704℃退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。3J3 淬火将圆钢加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却。3J3碳：钢中含碳量增加，镍基合金，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%X过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不X过0.20%。3J3
