不同種類的銅及其熱處理方式介紹
鑄銅件往往會(huì)因?yàn)榧庸ざ不?,雖然硬化可以提高銅和銅合金的強(qiáng)度和硬度,,但也降低了材料的塑性和韌性,冷加工(冷軋,、冷沖或冷拔)后的型材(線材,、棒材、板材)再作進(jìn)一步冷變形時(shí)將成為困難,。所以,,材料冷軋或冷拔的過(guò)程中,一道與一道之間須進(jìn)行再結(jié)晶退火,,恢復(fù)其塑性,,使銅件變軟,以便于冷加工,,此類再結(jié)晶退火為中間(再結(jié)晶)退火。 改變材料的組織,,且使材料均勻化,,以滿足使用條件的要求,成品要進(jìn)行一次再結(jié)晶退火,,即為再結(jié)晶退火,。退火工藝還有另一個(gè)重要的作用——退火除應(yīng)力!其作用是去除鑄件及冷成形件的內(nèi)應(yīng)力,,以防止零件變形與開裂,,也能提高抗蝕性(因零件存在拉應(yīng)力時(shí),在腐蝕介質(zhì)中,,極易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕),。去應(yīng)力退火也能提高冷成形黃銅,、鋅白銅、L青銅的彈性和強(qiáng)度,。
純銅:純銅呈紫紅色,,又稱紫銅。導(dǎo)電性次于金銀位于第三,,在的溫度下仍有很好的塑性和韌性,。熔點(diǎn)1083℃,電阻系數(shù)1.67-1.68×10??Ω?cm(20℃),,熱導(dǎo)率391w/(m2?k),,線脹系數(shù)17.0×10??/℃,在淡水及海水中有良好的穩(wěn)定性,。工業(yè)純銅牌號(hào)中代號(hào)T,。
銅合金:銅合金按工藝分類有變形銅合金和鑄造銅合金,按化學(xué)成分分類又可分為黃銅,、青銅和白銅三類,。在銅合金中,黃銅代號(hào)H,,青銅代號(hào)Q,,白銅代號(hào)B。以鋅為主要合金的為黃銅,,以錫,、鋁、鈹,、硅,、鉻為主要合金的為青銅,以鎳為主要合金的為白銅,。各類銅合金又根據(jù)主要添加元素不同又有分類,,因此銅及銅合金很多。
純銅常用的熱處理方式為再結(jié)晶退火,。
銅合金常用的熱處理方式有均勻化退火,、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火,、固溶及時(shí)效處理,。
均勻化退火:主要目的是使鑄錠、鑄件的化學(xué)成分均勻,,主要在冶金廠,、鑄造車間進(jìn)行。
去應(yīng)力退火:主要目的是除掉變形加工、H接,、鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力,,穩(wěn)定冷變形或H接件的尺寸與性能,防止工件在切削加工時(shí)產(chǎn)生變形,。冷變形黃銅,、鋁青銅、硅青銅,,其應(yīng)力腐蝕破裂傾向嚴(yán)重,,要進(jìn)行去應(yīng)力退火。銅合金去應(yīng)力退火溫度比再結(jié)晶退火溫蒂低30-100℃,,約為230-300℃成分復(fù)雜的銅合金溫度稍高,,一般為300-350℃。保溫時(shí)間為30-60分鐘,。去應(yīng)力退火對(duì)銅合金的強(qiáng)度和硬度霧明顯影響,,而要很大的銅合金去應(yīng)力退火時(shí)會(huì)出現(xiàn)退火硬化現(xiàn)象,Zn含量大于0.1,、Al含量大于0.04的鋁青銅,,Mn含量大于0.05的黃青銅這種現(xiàn)象尤為明顯。這與形成有序固溶體或溶質(zhì)原子在位錯(cuò)周圍集聚有關(guān),。
再結(jié)晶退火:(包括工序間的退火和產(chǎn)品的退火)目的是除掉加工硬化,,恢復(fù)塑性和獲得細(xì)晶粒組織。黃銅的晶粒度對(duì)其加工性能有較大影響,,細(xì)晶粒組織,,加工表面質(zhì)量好,但變形抗力大,,成型難度大,。粗晶粒組織易于加工,但表面質(zhì)量差,,疲勞性能差因此,,用于壓力加工的黃青銅,要根據(jù)需要控制晶粒度,。
光亮退火:銅及銅合金在加工過(guò)程中容易氧化為了防止氧化,,提高工件表面質(zhì)量許在保護(hù)氣氛或真空爐中退火,此即光亮退火,。常用保護(hù)氣有水蒸氣、氨氣,、氮?dú)飧稍锏臍錃?。具體應(yīng)用詳見(jiàn)表一。
固溶處理及時(shí)效:銅合金固溶處理的目的是為了獲得成分均勻的過(guò)飽和固溶體,,并通過(guò)隨后的時(shí)效處理獲得效果,。有些合金(如鈹青銅,、硅青銅等)固溶處理可提高塑性便于進(jìn)行冷變形加工。復(fù)雜鋁青銅固溶處理后可獲得類馬氏體組織,。銅合金固溶處理要嚴(yán)格控制爐溫,。溫度過(guò)高會(huì)使合金晶粒粗大,嚴(yán)重氧化和過(guò)燒,,變脆,。溫度過(guò)低,固溶不充分,,又會(huì)影響隨后的時(shí)效,。爐溫精度應(yīng)該控制在±5℃以內(nèi),加熱后一般采用水冷,。銅合金時(shí)效一般采用人工時(shí)效或熱加工后直接人工時(shí)效,。已經(jīng)時(shí)效過(guò)的,為了除掉某種原因而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,,還需要進(jìn)行再時(shí)效(溫度比前段略低),。溫度控制精度也要求高,一般不超出±3℃的范圍,。
工業(yè)純銅熱處理主要是再結(jié)晶退火,,目的是改變晶粒度、除掉內(nèi)應(yīng)力,、使金屬變軟,。退火溫度為500-700℃。為了防止氫病,,要將工件清洗干凈,。對(duì)于含氧銅,特別是含氧量大于0.02(質(zhì)量)的純銅,,退火應(yīng)在弱還原環(huán)境下進(jìn)行,,要在真空爐中進(jìn)行,或?qū)⑼嘶饻囟瓤刂圃?00℃一下,。退火完畢,,工件贏水冷,以減少氧化,。
銅及銅合金的退火操作:
① 凡退火的零件,、半成品或原材料表面應(yīng)潔凈無(wú)油污,也沒(méi)有腐蝕性物質(zhì),。
② 退火應(yīng)在帶有自動(dòng)控溫裝置的箱式電爐或空氣循環(huán)電爐中進(jìn)行,。
③ 對(duì)形狀復(fù)雜的薄壁零件、細(xì)長(zhǎng)桿等易變形零件或?qū)ψ冃瘟坑袊?yán)格要求的零件要排列整齊或裝夾具后進(jìn)行退火。
④ 為了減少純銅零件的高溫氧化,,零件可裝入盛有舊鑄鐵屑或焙燒過(guò)的硅砂鐵箱中進(jìn)行密封退火,,保溫后取出鐵箱,空冷至200℃以下再開箱取出零件,。
⑤ 為了避免黃銅零件的高溫氧化或脫鋅現(xiàn)象,,零件可在含微氧的氮?dú)饣騼艋陌睔夥罩型嘶稹?br/>青銅的熱處理操作
以QAl9-4鋁青銅為例,QAl9-4具有良好的力學(xué)性能,、耐蝕性能和能,,經(jīng)淬火+時(shí)效處理之后的硬度為110~178HBW。
(1) 熱處理前的準(zhǔn)備
① 選擇加熱設(shè)備,,箱式電阻爐或鹽浴爐均可,。開爐前對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查,確認(rèn)爐子及電控部分正常之后方可開爐,。
② 溫度校正(由儀表工進(jìn)行),。
③ 對(duì)工件進(jìn)行清洗或清理,去掉油垢和金屬屑,。
(2) 淬火操作
① 裝爐,。工件裝爐要整齊,工件間要有間隙,,不阻礙氣流加熱,,溫度均勻。工件應(yīng)裝入爐內(nèi)加熱區(qū)內(nèi),,即工件距發(fā)熱體不少于100mm,,距爐門不少于200mm。一般鑄銅件毛坯處理時(shí)可不加保護(hù),,如工件屬于工件則要采用保護(hù)氣氛,,可采用氨氣氛。
② 加熱溫度,。QAl9-4的淬火溫度可以采用840~860℃,,亦可以采用950℃。
③ 保溫時(shí)間,。一般為2~3h,。
④ 可采用水作為淬火介質(zhì),。
(3) 時(shí)效操作
選用RJJ井式回火爐即可,,溫度為500~550℃,,時(shí)間為2~2.5h,出爐空冷,。