4J36退火過程對力學性能的影響

絕大多數(shù)金屬和合金在加熱時膨脹，冷卻時收縮，但由于瓷磚合金(Invaralloy)由于其鐵磁性，在較大的溫度變化范圍內，由于瓷磚效應的異常熱膨脹，其膨脹系數(shù)很低，有時甚至為零或負值，對應于瓷磚合金的國內典型品牌為4J36合金,含35.0%~37.0%Ni,其余為Fe正是因為這個優(yōu)勢，低膨脹合金，4J36合金主要用于制造環(huán)境溫度變化范圍內尺寸精確的部件和溫度變化范圍內尺寸近似恒定的部件，如精密儀器、儀器部件、無線電頻率元件、天文儀器框架和時鐘擺輪裝置。在傳感器組件中，4J36合金也得到了更好的應用。

近幾年來隨4J36合金的深入研究也擴大了其應用領域。例如，它被用作一種特殊的結構材料，包括：光真空工業(yè)和長途海洋運輸?shù)囊夯烊粴?LNG)儲氣罐、特殊傳輸電纜、大型電子望遠鏡底座定位裝置、大型飛機復合材料模具，但開發(fā)研究主要集中在合金成分和熱軋板熱處理工藝上，但冷軋板熱處理工藝的研究報告較少。本文通過了4J研究36合金冷軋板退火工藝，探討不同退火工藝下冷軋板的組織狀態(tài)和性能。

試驗材料和方法試驗合金kg化學成分如表1所示。

退火過程對顯微組織的影響

圖1顯示了不同退火熱處理狀態(tài)下的金相組織。(a)可以看出,650C退火時，試樣組織無明顯變化，為冷軋變形后的纖維奧氏體組織。晶粒沿軋制方向明顯拉長，無再結晶。(b)可以看出，退火溫度為700C當纖維組織形狀發(fā)生顯著變化時，顆粒的長寬比降低，顆粒趨于等軸狀，開始再結晶。(c)可以看出,750C退火時，組織中基本沒有纖維狀變形顆粒，*由細小的等軸顆粒和少量雙晶組成，然后結晶。(c~f)可以看出，隨著退火溫度的升高和保溫時間的延長，再結晶顆粒的尺寸顯著增加。這是因為晶體邊界的遷移過程是原子的擴散過程，因此當形狀變量確定時，溫度越高，原子擴散越快，粒子生長越快。

退火過程對力學性能的影響

冷軋后的4J36合金具有較高的屈服強度(740)MPa)抗拉強度(768)MPa),兩者差別不大，但伸長率較差，在3%左右。經(jīng)700~750°C退火后,4J36合金組織有明顯的恢復和再結晶過程，導致顆粒內部位置錯誤減少，退火和軟化，屈服強度和抗拉強度顯著降低，屈服強度降低得更多(如圖2所示(a,b)所示)。隨著退火溫度的升高，保溫時間的延長，晶粒內部的位錯密度加速，再結晶顆粒開始粗化，屈服強度和抗拉強度進一步降低。800C以下退火時，4J36合金伸長率隨著保溫時間的延長而顯著增加，如圖2所示(c)所示。800~8509C退火時，隨著保溫時間的延長，伸長率呈先升高再降低的趨勢。隨著退火溫度的升高，伸長率增加，但保溫時間達到2h時,800~850C退火時的伸長率.低于750C退火的原因是800C上述退火、高溫和長期保溫使晶粒不斷粗化，導致伸長率下降。

斷口形貌分析

圖3為4.J36合金拉伸樣品的斷口顯微。從圖3可以看出，在650~750C退火后，樣品拉伸斷口的微觀形狀呈現(xiàn)出許多韌性窩結構，部分韌性窩沿深度方向呈錐形。隨著退火溫度的升高，韌性窩的數(shù)量和深度逐漸增加，說明塑性變形能力越來越強。~850C退火時韌窩數(shù)量和深度變化不明顯，說明退火在此溫度范圍內，塑性變化不大。

4J36因瓦合金冷軋后，700C上述退火組織由單個等軸奧氏體組成。隨著退火溫度的升高和保溫時間的延長，奧氏體顆粒逐漸生長，出現(xiàn)明顯的粗化現(xiàn)象。隨著退火溫度的升高和保溫時間的延長，4J由于瓦合金的屈服強度和抗拉強度明顯降低，伸長率逐漸增加。但保溫時間達到2h,800~850C退火后伸長率低于7509C退火的伸長率。拉伸后斷口為典型韌性斷口，750C隨著退火溫度的著退火溫度的升高，韌窩的數(shù)量逐漸增加，深度增加，750C上述退火時，韌窩的數(shù)量和深度變化不明顯。通過對樣品結果的比較分析，4J36因瓦合金冷.軋后在750C退火時間約為1。h,綜合力學性能最好，組織均勻細小。