4J29合金金相組織和力學性能的研究

吳 琴，李文陽，韓繼先，崔 清

(1.沈陽興華航空電器有限責任公司，沈陽，110114;2.駐一一七廠軍事代表室，沈陽，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，經常被用作電連接器中的玻璃封接材料［1］。針對工廠在生產中反映的不同狀態的4J29合金經過熱處理后機加難易程度不一致的問題，本文研究了不同狀態的4J29合金經過相同熱處理工藝后的顯微組織及力學性能的變化，得出不同狀態的4J29合金經過相同的熱處理工藝后金相組織和力學性能差異不大，排除了因原材料狀態不同導致熱處理后機加難易程度不同的見解，為其后期生產和使用提供了可靠的依據。

2 試驗方法及內容

2.1 試樣要求及處理條件

本實驗選用的試樣為4J29線材，符合《YB/T定膨脹封接鐵鎳鈷合金標準》，編號、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℃、真空狀態下保溫1小時［2］，處理后的合金進行以下試驗。

表1 4J29合金的尺寸及狀態

2.2 試驗儀器

本實驗用到的實驗儀器:OLYMPDS GX51金相顯微鏡、金相拋光機、gotech Al－7000LA10拉伸機、顯微硬度計。

2.3 試驗內容

2.3.1 金相組織觀察

首先對試樣進行鑲嵌，取大小適宜的試樣進行鑲嵌，然后進行金相制備，金相制備過程:用砂紙進行打磨，從粗砂紙到細砂紙逐級打磨;用三氧化二鉻進行拋光;用Marbel腐蝕液進行腐蝕，腐蝕完用酒精擦拭，風筒吹干;用光學顯微鏡觀察制備好的試樣。

2.3.2 力學性能

拉伸實驗:1#～3#合金各取3根進行拉伸試驗。

硬度實驗:用顯微硬度計對試樣進行硬度測試。

3 試驗結果與分析

3.1 金相組織

習慣上，把平行于加工方向的截面稱為縱向截面。縱向截面主要用以觀察分析:

(1)晶粒的變形程度，鑒定退火后再結晶情況和晶粒度評定。

(2)鍍層的結合情況，局部缺陷的分析等。

(3)觀察非金屬夾雜物形態及加工后的分布情況，并作定性分析、定量(大小，數量)和分類評級。

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小，均勻，細小的夾雜均勻的分布在晶粒中，(b)中奧氏體晶粒明顯長大，晶粒內部出現孿生組織;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小，有少量的夾雜，(d)中奧氏體晶粒長大，晶粒內部有孿生組織;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)中奧氏體晶粒長大并出現孿生組織。對比圖(a)、(c)、(e)可知1#合金熱處理前的晶粒比2#和3#的晶粒細小，均勻。對比圖(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 力學性能

表2列出了1#～3#合金熱處理前后的力學性能。從表2可知，1#合金熱處理前的抗拉強度是729MPa，2#合金熱處理前的抗拉強度是585MPa，3#合金熱處理前的抗拉強度是608MPa。由以上數據可知，熱處理前，2#和3#合金的抗拉強度接近，均低于1#合金;熱處理后，1#～3#合金的抗拉強度均下降，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。由以上數據可知，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。以上數據表示，熱處理后，1#～3#合金的抗拉強度和硬度相差不大;熱處理后，1#～3#合金的力學性能相近。

表2 1#～3#合金熱處理前后的力學性能

4 結論

從金相組織和力學性能這兩方面能得出，不同狀態的4J29合金經過相同的熱處理工藝后，合金的金相組織基本相同，力學性能相近，機加的難易程度與4J29合金的來料狀態差異無關。

［1］ 燕峰，劉春麗.4J29膨脹合金晶粒長大傾向的研究［J］.遼寧科技大學學報，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］.機電元件，2007，27(4):30－33.