熱處理對4J42冷軋板組織及力學性能

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,具有穩定的低膨脹系數(常溫下平均膨脹系數為1.6×10~6/℃),在航空航天、精密儀器、電子行業有著廣泛的應用于電光源電子管及半導體器件等行業,目前還沒有其它材料可以取代這種傳統的真空封接材料。

退火處理是4J42生產過程中的一個重要工藝環節,在很大程度上會對最終產品的質量造成影響。研究了熱處理溫度和保溫時間對4J42冷軋板組織及性能的影響規律,旨在為工業生產中合理制定4J42合金冷軋板的熱軋工藝提供實驗依據。

選用材料為工業生產的4J42冷軋板,板厚為2mm,其成分見表l(質量分數)。

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

從圖可以看到,當熱處理溫度為900℃、保溫時間為3min和4min時,4J42合金的延伸率變化不大,但當保溫時間超過4min 以后,延伸率明顯增大,從4min時的 39.0%上升到5min時的40.1%,最后到6min時的41.0%,上升幅度達5.1%。同時從圖還可以看到,在不同保溫時間下,熱處理溫度為975℃時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,當熱處理溫度為900℃時,隨著熱處理時間的延長,4J42合金的硬度值呈下降趨勢,但變化不大,從3rnin時的78.3降低為6min時的76.4，下降幅度為2.4%;當熱處理溫度為975℃時,樣品的硬度也基本呈下降趨勢,但中間有小的波動,從3min時的76.4降低為6min時的73.1，下降幅度為4.3%﹔當熱處理溫度為1050℃時,隨著保溫時間的延長,4J42合金的硬度先降低,到保溫時間為4min時最小而后又升高,當保溫時間為5min時,再延長保溫時間,硬度值變化不大。結合之前的金相組織分析,當熱處理溫度為1050℃時,晶粒尺寸明顯增加,晶內孿晶組分增多,并有較多的孿晶貫穿整個晶粒,至保溫時間為6min時又出現過燒現象,這些應該是導致硬度出現此規律的原因,表明該熱處理溫度過高,不再適合現場軋制。

鑒于現場軋制要求退火后4J42合金的抗拉強度控制在約490MPa,硬度值在76以下,綜合本實驗結果發現,熱處理溫度為975℃、保溫時間為3～4min時適合退火后續的軋制生產。