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4J45膨胀合金冲击性能和退火温度分析
■材料特性与实验条件
4J45膨胀合金(Fe-Ni29-Co17)在20-400℃区间具备0.6×10^-6/℃线性膨胀系数,本实验选取冷轧态试样(厚度1.2mm)进行系列测试。采用ZBC2302-D型摆锤冲击试验机,依据GB/T229-2020标准制备V型缺口试样,每组数据取5个有效样本均值。
■冲击性能量化分析
图1显示不同退火温度下冲击功变化曲线:未退火试样冲击功仅12J,400℃退火后提升至28J,600℃处理达到峰值42J(±1.5J)。当温度超过750℃时,冲击功开始下降至35J水平。金相分析表明,600℃退火使晶粒尺寸由冷轧态的8.2μm均匀化至15.3μm,位错密度降低76%。
■退火温度窗口验证
表1对比不同工艺参数:退火温度
硬度HV
抗拉强度(MPa)
延伸率(%)
未退火
320
980
5.2
450℃
285
820
18.6
600℃
235
680
32.4
750℃
210
610
28.7XRD物相分析显示,600℃退火后残余奥氏体含量从12.3vol%降至4.1vol%,马氏体相变完全。温度超过700℃时出现σ相析出,导致韧性下降。
■工程应用建议仪表弹簧件建议采用580-620℃/2h退火,空冷处理
密封元件适用600-650℃/1.5h工艺,控制冷却速率≤30℃/min
高温服役部件需进行750℃/1h稳定化处理