热处理对4J42冷轧板组织及力学性能

4J42合金属于精密合金中的膨胀合金,含镍量约为42%,其余主要为铁,具有稳定的低膨胀系数(常温下平均膨胀系数为1.6×10~6/℃),在航空航天、精密仪器、电子行业有着广泛的应用于电光源电子管及半导体器件等行业,目前还没有其它材料可以取代这种传统的真空封接材料。

退火处理是4J42生产过程中的一个重要工艺环节,在很大程度上会对最终产品的质量造成影响。研究了热处理温度和保温时间对4J42冷轧板组织及性能的影响规律,旨在为工业生产中合理制定4J42合金冷轧板的热轧工艺提供实验依据。

选用材料为工业生产的4J42冷轧板,板厚为2mm,其成分见表l(质量分数)。

从下图可以看到,在不同热处理温度及保温时间时,随着热处理温度的升高及保温时间的延长,4J42合金的抗拉强度均呈下降趋势。当热处理温度为900℃时,随着保温时间的延长,抗拉强度先明显下降,至保温时间为5min时,再延长保温时间,抗拉强度不再发生变化;当热处理温度为1050℃时,抗拉强度的变化规律与900℃时基本相同;而当热处理温度为975℃时,随着保温时间的延长,4J42合金的抗拉强度一直呈下降趋势,且当保温时间延长至6min时,抗拉强度的下降速率变大。

从图可以看到,当热处理温度为900℃、保温时间为3min和4min时,4J42合金的延伸率变化不大,但当保温时间超过4min 以后,延伸率明显增大,从4min时的 39.0%上升到5min时的40.1%,最后到6min时的41.0%,上升幅度达5.1%。同时从图还可以看到,在不同保温时间下,热处理温度为975℃时4J42合金的延伸率均要高于热处理温度为1050℃的延伸率,表明热处理温度从900℃升高到1050℃.4J42合金的延伸先增大后减小。

从图可以看到,当热处理温度为900℃时,随着热处理时间的延长,4J42合金的硬度值呈下降趋势,但变化不大,从3rnin时的78.3降低为6min时的76.4，下降幅度为2.4%;当热处理温度为975℃时,样品的硬度也基本呈下降趋势,但中间有小的波动,从3min时的76.4降低为6min时的73.1，下降幅度为4.3%﹔当热处理温度为1050℃时,随着保温时间的延长,4J42合金的硬度先降低,到保温时间为4min时最小而后又升高,当保温时间为5min时,再延长保温时间,硬度值变化不大。结合之前的金相组织分析,当热处理温度为1050℃时,晶粒尺寸明显增加,晶内孪晶组分增多,并有较多的孪晶贯穿整个晶粒,至保温时间为6min时又出现过烧现象,这些应该是导致硬度出现此规律的原因,表明该热处理温度过高,不再适合现场轧制。

鉴于现场轧制要求退火后4J42合金的抗拉强度控制在约490MPa,硬度值在76以下,综合本实验结果发现,热处理温度为975℃、保温时间为3～4min时适合退火后续的轧制生产。