軸尖用Ni-40Cr-3.5Al-1.0Nb-B合金的性能和

介紹了高硬度軸尖用Ni-40Cr-3.5Al-1.0Nb-B合金的性能，研究了該合金加工工藝、熱處理工藝對硬度的影響，分析了合金的相組織和時(shí)效強化機理。
關(guān)鍵詞：軸尖；高硬度；Ni-40Cr-3.5Al-1.0Nb-B合金；相組織；時(shí)效強化

在一些高速或長(cháng)期運行的儀表中，常有一些轉動(dòng)部件，這些轉動(dòng)部件一般由兩端的軸尖來(lái)支承，可加工無(wú)磁超硬合金就是制造轉動(dòng)儀表軸尖不可或缺的材料，由于這類(lèi)儀表的運行精度要求非常高，因此，對儀表轉動(dòng)部件兩端的軸尖材料就提出了嚴格的要求。制造軸尖的材料至少應具備如下幾方面的性能：（1）高的硬度，HV≥800;(2)高的抗彎強度σbb≥1000MPa;（3）無(wú)磁、不銹，磁導率一般小于1.001;（4）較少的夾雜物，夾雜物等級≤1.0級。目前，典型的無(wú)磁軸尖材料有鈷基合金（Co40系列合金及Co75W25系列合金）和鉻基合金（如Cr40系列），只要工藝得當，這些材料基本都能滿(mǎn)足上述技術(shù)性能。特別是Cr40系列合金，前蘇聯(lián)在20世紀70年代初曾報道過(guò)40хню-ви合金φ0.5mm絲材的最高實(shí)驗室硬度可達HRC67，但大于0.5mm的絲材則遠低于這個(gè)硬度。國內，陜西精密合金研究所于20世紀80年代初仿制了該合金，取名為3J40，φ2.5mm以下絲材的最高硬度為HV880。然而，在一些特殊情況下，這些性能指標則不能滿(mǎn)足某些儀表（如陀螺儀）的需要，如直徑＞φ2.5mm的大軸尖，要求硬度HV≥900，抗彎強度σbb≥1300MPa，磁導率μ≤1.001，夾雜物≤1級等等。為此，我們在鉻基合金40хню-ви的基礎上，進(jìn)一步合金化，加入Nb≤1.5%、B≤0.5%，這些元素與基體金屬形成金屬間化合物，使合金形成大量、彌散的硬質(zhì)相，并優(yōu)化制備工藝，獲得了直徑φ2.8mm，時(shí)效后硬度908HV，抗彎強度≥1500MPa的軸尖材料。
2 試 驗
采用電解鎳、金屬鉻、電解鋁、電解錳、金屬鈮、硼鐵為原材料，在ZG-25A真空感應爐內熔煉，本實(shí)驗所熔煉的軸尖合金化學(xué)成份（質(zhì)量分數%）為：Cr≤41%、Al≤3.7%、Mn≤1.0%、Nb≤1.5%、B≤0.5%、0.002C、0.005S、0.008P、其余為Ni。鑄錠在柴油爐內加熱到1150℃，保溫1h，熱鍛成φ38mm自耗電極棒，經(jīng)砂磨外皮后，在ZH-5-15真空自耗爐內自耗成φ100mm合金錠，又于1150℃熱鍛成30mm×30mm方坯，于1150℃進(jìn)行熱軋，熱軋條尺寸為φ12mm~φ16mm，然后在1200℃保溫40min、水淬，進(jìn)行固溶處理，最終冷拉成φ2.8mm絲材，其間，截取不同變形量的樣品，并與成品絲材一起進(jìn)行各種熱處理試驗。
試樣首先在A(yíng)KASHI-703硬度計上測試其硬度，力學(xué)性能在DL-500拉伸試驗機上進(jìn)行，并在OLYMPUS-PM3光學(xué)顯微鏡下觀(guān)察和分析金相組織，同時(shí)對非金屬夾雜物進(jìn)行統計分析和評級。差熱分析是在德國產(chǎn)NETZSCH-STA-449C儀器上進(jìn)行的。最后在JCXA-733電子探針上進(jìn)行第二相的形貌觀(guān)察和分析。