3J21钴基合金带 Co40NiCrMo钢带成份 性能 硬度

3J21钴基合金带 Co40NiCrMo钢带成份 性能 硬度

Elgiloy高弹性合金带材（3J21）

对应牌号 [3J240、Co40NiCrMo（中国）、UNS R30003、Elgiloy、NAS604PH（美国）、Nivaflex（德国）、NAS604PH（日本）、Phinox（法国）、K40HXM、40KHXM（俄罗斯）]
产品描述：
3J21 是一种变形强化的钴基合金。它是一种 Co-Cr-N-Mo 系列高弹性合金。该合金无磁性、耐腐蚀、高弹性、高强度，具有良好的抗疲劳性。具有高硬度、强度、弹性极限、储能比和疲劳强度等特点。主要用于制作各种工作在 400°C 以下的仪表弹簧和其他弹性部件。

一、化学成分

3J21钴基合金（对应牌号Co40NiCrMo）的化学成分设计以钴（Co）为基体，结合铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）等关键元素，辅以少量碳（C）、锰（Mn）、硅（Si）等微量元素。其主要成分范围如下：

• 钴（Co）：39.0%~41.0%

• 铬（Cr）：19.0%~21.0%

• 镍（Ni）：14.0%~16.0%

• 钼（Mo）：6.5%~7.5%

• 铁（Fe）：余量

• 碳（C）：0.07%~0.12%

• 锰（Mn）：1.70%~2.30%

• 硅（Si）：≤0.60%

• 磷（P）、硫（S）：均≤0.010%

关键元素作用：

• 钴：提供高温稳定性和抗氧化性，增强基体强度。

• 铬和钼：协同提升耐腐蚀性、抗蠕变性能，并通过固溶强化提高高温强度。

• 镍：稳定面心立方结构（FCC），改善低温韧性和抗磁性。

二、物理与机械性能

1. 物理性能

• 密度：8.3~8.4 g/cm³。

• 熔点：1372~1405℃。

• 热导率：16 W/(m·K)（室温）。

• 电阻率：0.92 μΩ·m

• 弹性模量：196~216 GPa，切变模量74~83 GPa。

2. 机械性能

• A组：1177~1471 MPa（带材厚度0.20~2.50 mm）。

• B组：1471~1765 MPa（更高强度，但延伸率略低）。

• 抗拉强度：冷轧带材的强度因加工状态不同分为两组：

• 延伸率：A组≥5%，B组≥3%。

• 高温性能：可在400℃以下稳定工作，600℃以上仍保持较高屈服强度和抗蠕变能力。

3. 硬度

• 冷轧+时效处理后，硬度可达30~40 HRC（对应抗拉强度约900~1800 MPa）。

• 形变强化机制（如冷加工和时效处理）显著提升硬度，通过位错密度增加和析出相（如碳化物、硼化物）强化实现。

三、核心功能特性

1. 高强度与弹性：

• 高弹性极限和储能比，适用于精密弹性元件（如弹簧、游丝）。

2. 耐腐蚀与无磁性：

• 铬和钼形成的氧化膜提供优异耐蚀性，无磁性适合电子和医疗设备。

3. 耐磨与抗疲劳：

• 高硬度和碳化物析出增强耐磨性，疲劳强度高，适用于高载荷环境。

四、应用领域

• 航空航天：弹性元件（轴尖、膜片）、高温部件。

• 精密仪器：无磁弹簧、张丝、游丝。

• 工业制造：特殊轴承、冲压模具、耐蚀阀门零件。

五、加工与供货

• 产品形态：带材（0.05~2.0 mm）、丝材（0.10~6.0 mm）、棒材（直径20~100 mm）。

• 加工工艺：需通过冷变形（如冷轧、冷拉）结合时效处理（450~550℃保温4小时）实现性能优化。

总结

3J21钴基合金带（Co40NiCrMo）通过精确的成分配比和形变强化机制，兼具高强度、耐腐蚀、无磁性和优异高温性能，是航空航天及精密工业的关键材料。其性能可通过冷加工和热处理进一步调控，满足不同应用场景需求。具体技术参数可参考相关标准（如YB/T 5253-1993、ASTM F1058）