4J29合金金相組織和力學(xué)性能的研究

吳 琴，李文陽(yáng)，韓繼先，崔 清

(1.沈陽(yáng)興華航空電器有限責(zé)任公司，沈陽(yáng)，110114;2.駐一一七廠軍事代表室，沈陽(yáng)，110144)

1 引言

4J29合金，又稱可伐合金，該合金在20－450℃具有與硅硼玻璃相近的膨脹系數(shù)，經(jīng)常被用作電連接器中的玻璃封接材料［1］。針對(duì)工廠在生產(chǎn)中反映的不同狀態(tài)的4J29合金經(jīng)過(guò)熱處理后機(jī)加難易程度不一致的問(wèn)題，本文研究了不同狀態(tài)的4J29合金經(jīng)過(guò)相同熱處理工藝后的顯微組織及力學(xué)性能的變化，得出不同狀態(tài)的4J29合金經(jīng)過(guò)相同的熱處理工藝后金相組織和力學(xué)性能差異不大，排除了因原材料狀態(tài)不同導(dǎo)致熱處理后機(jī)加難易程度不同的見(jiàn)解，為其后期生產(chǎn)和使用提供了可靠的依據(jù)。

2 試驗(yàn)方法及內(nèi)容

2.1 試樣要求及處理?xiàng)l件

本實(shí)驗(yàn)選用的試樣為4J29線材，符合《YB/T定膨脹封接鐵鎳鈷合金標(biāo)準(zhǔn)》，編號(hào)、尺寸及硬度如下表1所示。將不同硬度、不同尺寸的4J29線材在920℃、真空狀態(tài)下保溫1小時(shí)［2］，處理后的合金進(jìn)行以下試驗(yàn)。

表1 4J29合金的尺寸及狀態(tài)

2.2 試驗(yàn)儀器

本實(shí)驗(yàn)用到的實(shí)驗(yàn)儀器:OLYMPDS GX51金相顯微鏡、金相拋光機(jī)、gotech Al－7000LA10拉伸機(jī)、顯微硬度計(jì)。

2.3 試驗(yàn)內(nèi)容

2.3.1 金相組織觀察

首先對(duì)試樣進(jìn)行鑲嵌，取大小適宜的試樣進(jìn)行鑲嵌，然后進(jìn)行金相制備，金相制備過(guò)程:用砂紙進(jìn)行打磨，從粗砂紙到細(xì)砂紙逐級(jí)打磨;用三氧化二鉻進(jìn)行拋光;用Marbel腐蝕液進(jìn)行腐蝕，腐蝕完用酒精擦拭，風(fēng)筒吹干;用光學(xué)顯微鏡觀察制備好的試樣。

2.3.2 力學(xué)性能

拉伸實(shí)驗(yàn):1#～3#合金各取3根進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

硬度實(shí)驗(yàn):用顯微硬度計(jì)對(duì)試樣進(jìn)行硬度測(cè)試。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 金相組織

習(xí)慣上，把平行于加工方向的截面稱為縱向截面?？v向截面主要用以觀察分析:

(1)晶粒的變形程度，鑒定退火后再結(jié)晶情況和晶粒度評(píng)定。

(2)鍍層的結(jié)合情況，局部缺陷的分析等。

(3)觀察非金屬夾雜物形態(tài)及加工后的分布情況，并作定性分析、定量(大小，數(shù)量)和分類評(píng)級(jí)。

如下圖1～3所示的是1#～3#合金熱處理前后的金相圖片，從圖中可得知本研究中的4J29合金始終是單相奧氏體，不存在相變的過(guò)程。圖1所示的是1#合金熱處理前后的金相組織，(a)中奧氏體晶粒非常細(xì)小，均勻，細(xì)小的夾雜均勻的分布在晶粒中，(b)中奧氏體晶粒明顯長(zhǎng)大，晶粒內(nèi)部出現(xiàn)孿生組織;圖2所示的是2#合金熱處理前后的金相組織，(c)中奧氏體晶粒比較細(xì)小，有少量的夾雜，(d)中奧氏體晶粒長(zhǎng)大，晶粒內(nèi)部有孿生組織;圖3所示的是3#合金熱處理前后的金相組織，(e)中奧氏體晶粒分布不均勻，晶粒大小不一，有少量的夾雜，(f)中奧氏體晶粒長(zhǎng)大并出現(xiàn)孿生組織。對(duì)比圖(a)、(c)、(e)可知1#合金熱處理前的晶粒比2#和3#的晶粒細(xì)小，均勻。對(duì)比圖(b)、(d)、(f)可知1#～3#合金熱處理后的晶粒大小差別不大，晶粒分布基本相同。

圖11 #合金縱向組織:(a)熱處理前 (b)熱處理后

圖22 #合金縱向組織:(c)熱處理前 (d)熱處理后

圖33 #合金縱向組織:(e)熱處理前 (f)熱處理后

3.2 力學(xué)性能

表2列出了1#～3#合金熱處理前后的力學(xué)性能。從表2可知，1#合金熱處理前的抗拉強(qiáng)度是729MPa，2#合金熱處理前的抗拉強(qiáng)度是585MPa，3#合金熱處理前的抗拉強(qiáng)度是608MPa。由以上數(shù)據(jù)可知，熱處理前，2#和3#合金的抗拉強(qiáng)度接近，均低于1#合金;熱處理后，1#～3#合金的抗拉強(qiáng)度均下降，均降至500MPa左右。1#合金熱處理前的維氏硬度是230，2#合金熱處理前的維氏硬度是180，3#合金熱處理前的維氏硬度是185。由以上數(shù)據(jù)可知，熱處理前，2#和3#合金的硬度接近，均低于1#合金;熱處理后，1#～3#合金的硬度均下降，均降至150左右。以上數(shù)據(jù)表示，熱處理后，1#～3#合金的抗拉強(qiáng)度和硬度相差不大;熱處理后，1#～3#合金的力學(xué)性能相近。

表2 1#～3#合金熱處理前后的力學(xué)性能

4 結(jié)論

從金相組織和力學(xué)性能這兩方面能得出，不同狀態(tài)的4J29合金經(jīng)過(guò)相同的熱處理工藝后，合金的金相組織基本相同，力學(xué)性能相近，機(jī)加的難易程度與4J29合金的來(lái)料狀態(tài)差異無(wú)關(guān)。

［1］ 燕峰，劉春麗.4J29膨脹合金晶粒長(zhǎng)大傾向的研究［J］.遼寧科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，34(4):337－340.

［2］ 董紅軍.4J29可伐合金真空熱處理代替"燒氫"凈化處理可行性理論分析［J］.機(jī)電元件，2007，27(4):30－33.