一,黃銅的熱處理
黃銅即二元銅鋅合金,又稱普通黃銅,按組織可分為單黃銅和兩相黃銅。單黃銅也稱α黃銅,Cu含量在62.4%-100%(wt)之間。兩相黃銅即(α+β)黃銅,Cu含量在56.6%-62.4%(wt)之間,Zn在Cu中的固溶度隨溫度降低而增大。除含鋁黃銅外,黃銅一般無熱處理強(qiáng)化效果。故常采用退火來改善其冷加工(沖壓、拉深、機(jī)加工)性能。黃銅半成品退火后的力學(xué)性能及冷變形性能主要取決于晶粒尺寸,一般規(guī)律是晶粒小,硬度高。另外,冷變形量大,硬度高(冷作硬化);退火溫度低,硬度高。
冷變形后退火,同一溫度下,時(shí)間長則硬度低;相同時(shí)間下,溫度高則硬度低。
含鋅量低的黃銅,冷作硬化作用小,需要細(xì)化其晶粒來獲得較高的硬度。
含Zn大于20%(wt)的黃銅,冷變形后存在殘余應(yīng)力,在潮濕大氣(尤其是含有氨、銨鹽的大氣)、汞和汞鹽溶劑中,極易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕導(dǎo)致開裂,必須進(jìn)行去應(yīng)力退火。
黃銅冷加工過程中的中間退火溫度(℃)一般隨有效尺寸(mm)的減小需適當(dāng)降低,分列于下:
H96 :
560-600(>5mm) 540-580(1-5mm)
500-540(0.5-1mm) 450-500(<0.5mm)
H90:
650-700(>5mm) 620-680(1-5mm)
560-620(0.5-1mm) 450-560(<0.5mm)
H80:
650-700(>5mm) 580-650(1-5mm)
540-600(0.5-1mm)、500-560(<0.5mm)
H68:
580-650(>5mm) 540-600(1-5mm)
500-560(0.5-1mm) 440-500(<0.5)
H62、H59:
650-700(>5mm) 600-660(1-5mm
520-600(0.5-1mm) 460-530(<0.5mm)
HFe59-1-1:
600-650(>5mm) 520-620(1-5mm)
450-550(0.5-1mm) 420-480(<0.5mm)
HSn70-1:
600-750(>5mm) 560-620(1-5mm)
520-580(0.5-1mm) 450-500(<0.5mm)
HSn62-1:
600-650(>5mm) 550-630(1-5mm)
520-580(0.5-1mm) 500-550(<0.5mm)
HSn63-3:
600-650(>5mm) 540-620(1-5mm)
520-600(0.5-1mm) 480-540(<0.5mm)
HSn59-1:
600-650(>5mm) 580-630(1-5mm)
550-600(0.5-1mm) 480-550(<0.5mm)
管材、棒材隨其退火前的相對“硬、拉制半硬、軟”三種狀態(tài),退火溫度(℃)需要逐漸加高,分列于下:
管材:
H96 軟550-600
H80 軟480-550
H68、H62 硬340-380 拉制半硬400-450
HPb59-1、HSn70-1 拉制半硬420-450
H60圓形矩形導(dǎo)波管 硬200-250
棒材:
H96 軟550-620
H90、H80、H70 拉制半硬250-300 軟650-720
H68 拉制半硬350-400 軟500-550
H62、HSn62-1 拉制半硬400-450
H59-1、HFe59-1-1 拉制半硬350-400
HMn58-2 拉制半硬320-370
黃銅線材再結(jié)晶退火,需要隨退火前的相對“硬、半硬、軟”的三種狀態(tài)而逐漸提高退火溫度(℃),線徑不同也需要相應(yīng)調(diào)整,分列于下:
H96、H90、H80:
線徑0.3-0.6 軟390-410
線徑0.3-6.0 硬160-180 軟390-410
H68:
線徑0.3-6.0 硬160-180 半硬350-370 軟460-480
H62:
線徑0.3-1.0 硬160-180 半硬160-180 軟390-410
線徑1.1-4.9 硬160-180 半硬240-260 軟390-410
線徑5.0-6.0 硬160-180 半硬260-280 軟390-410
HPb59-1:
線徑0.3-6.0 硬160-250 半硬330-350 軟390-430
Al、Ni、Fe、Sn、Si、Mn、Pb等主要元素融入α相和β相時(shí),能使α和β相的相對量發(fā)生變化。含Al量大于3%(wt)的黃銅可以進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化。
例如,HAl59-3.2的熱處理強(qiáng)化工藝是800℃固溶,350-450℃時(shí)效。
黃銅的標(biāo)準(zhǔn)晶粒度,是用平均晶粒尺寸(mm)表示的(詳見YS/T 347-2004《銅及銅合金 平均晶粒度測定方法》)。不同的標(biāo)準(zhǔn)晶粒度,適應(yīng)不同的加工工藝方法:
標(biāo)準(zhǔn)晶粒度0.015mm,實(shí)用于輕度變形件,如落料、彎曲。
標(biāo)準(zhǔn)晶粒度0.025mm,適用于輕沖壓件,如壓印等凸凹加工。
標(biāo)準(zhǔn)晶粒度0.035mm,適用于沖壓后要求高光滑度零件。
標(biāo)準(zhǔn)晶粒度0.050mm,適用于深沖件,如拉深、折彎零件。
標(biāo)準(zhǔn)晶粒度0.070mm,適用于厚件沖壓零件。
黃銅的力學(xué)性能及用途分列于下:
普通黃銅:
1,H96,退火,抗拉強(qiáng)度240MPa,延伸率52%,用于導(dǎo)波管、冷凝管、散熱片、導(dǎo)電零件。
2,H90,退火,抗拉強(qiáng)度260MPa,延伸率44%,用于水箱供排水管、電阻帽、獎(jiǎng) 章、供奉塑像等。
3,H80,退火,抗拉強(qiáng)度310MPa,延伸率52%,用于銅網(wǎng)、薄壁管、波紋管、房屋建筑用品等。
4,H68,退火,抗拉強(qiáng)度330MPa,延伸率56%,用于各種復(fù)雜的冷沖件、散熱器外殼、導(dǎo)波管、波紋管等,是用途最廣的黃銅合金。
5,H62,退火,抗拉強(qiáng)度360MPa,延伸率49%,用于各種銷釘、螺母、鉚釘、墊圈、導(dǎo)波管、夾線板、環(huán)形件及散熱器零件,制糖工業(yè)、船舶工業(yè)、造紙工業(yè)用 零件等。
錫黃銅:
1,HSn70-1,退火(冷變形50%),抗拉強(qiáng)度350MPa----延伸率60%;抗拉強(qiáng)度 700MPa----延伸率4%,用于海輪冷凝器管。
2,HSn62-1,退火,(冷變形50%),抗拉強(qiáng)度400MPa----延伸率40%;抗拉強(qiáng)度700MPa----延伸率4%,用于船舶零件。
3,HSn60-1,退火,(冷變形50%),抗拉強(qiáng)度380MPa----延伸率40%;抗拉強(qiáng)度560MPa----延伸率10%,用于船舶焊接件、焊條。
鉛黃銅:
1,HPb74-3,退火(冷變形50%),抗拉強(qiáng)度350MPa----延伸率50%;抗拉強(qiáng)度550MPa----延伸率5%,用于汽車、農(nóng)機(jī)上要求切削性能好的零件。
2,HPb64-2,退火(冷變形50%)抗拉強(qiáng)度350MPa----延伸率55%;抗拉強(qiáng)度600MPa----延伸率5%,用于鐘表、汽車行業(yè)要求切削性能好的零件。
3,HPb63-3,退火(冷變形50%),抗拉強(qiáng)度350MPa----延伸率55%;抗拉強(qiáng)度600PMa----延伸率5%,用于要求切削性能極好的鐘表零件。
4,HPb60-1,退火(冷變形50%),抗拉強(qiáng)度370MPa----延伸率45%;抗拉強(qiáng)度670MPa----延伸率4%,用于熱沖擊和切削性能好的加工件。
鋁黃銅:
1,HAl85-0.5,退火,抗拉強(qiáng)度350MPa,延伸率60%,用于海船冷凝管。
2,HAl77-2,退火(冷變形50%),抗拉強(qiáng)度400MPa----延伸率55%;抗拉強(qiáng)度650MPa----延伸率12%,用于海船冷凝管。
3,HAl60-1-1,退火(冷變形50%),抗拉強(qiáng)度450MPa----延伸率45%;抗拉強(qiáng)度750MPa-延伸率8%,用于在海水中工作的高強(qiáng)度零件。
4,HAl59-3-2,退火(冷變形50%),抗拉強(qiáng)度380MPa----延伸率50%;抗拉強(qiáng)度650MPa----延伸率15%,用于常溫下工作的高強(qiáng)度零件。
錳黃銅:
1,HMn58-2,退火(冷變形50%),抗拉強(qiáng)度400MPa----延伸率40%;抗拉強(qiáng)度700MPa----延伸率10%,用于船舶及弱電工業(yè)用零件。
2,HMn57-3-1,退火(冷變形50%),抗拉強(qiáng)度550MPa----延伸率25%;抗拉強(qiáng)度700MPa----延伸率3%,用于耐蝕零件。
鐵黃銅:
1,HFe59-1-1,退火(冷變形50%),抗拉強(qiáng)度450MPa----延伸率50%;抗拉強(qiáng)度700MPa----延伸率7%,用于摩擦和海水腐蝕條件下的零件及墊圈。
2,HFe58-1-1,退火,抗拉強(qiáng)度450MPa,延伸率10%,用于熱壓和要求切削要求高的機(jī)加工零件。
鎳黃銅:
1,HNi65-5,退火,抗拉強(qiáng)度380MPa,延伸率65%,用于壓力計(jì)管、冷凝管等,
硅黃銅:
1,HSi80-3,退火,抗拉強(qiáng)度500MPa,延伸率40%,用于蒸汽管、水管配件,可代踢耐磨錫青銅。
2,HSi65-1.5-3,退火,抗拉強(qiáng)度300MPa,延伸率20%,用于整齊管、水管配件,可代替耐磨錫青銅。
二,青銅的熱處理
1、 錫青銅的熱處理
錫青銅凝固溫度范圍很寬,所以鑄錠、鑄件的枝晶偏析比較嚴(yán)重,經(jīng)常需要進(jìn)行均勻化退火。錫青銅通常不進(jìn)行固溶處理。含Zn≤7%(wt)的錫青銅線材、帶材進(jìn)行再結(jié)晶退火以及去應(yīng)力退火。退火時(shí)應(yīng)防止粘結(jié),卷批要松,加熱溫度應(yīng)適當(dāng)降低,保溫時(shí)間適當(dāng)延長。
用作彈簧的錫青銅QSn4-3、QSn5-0.4等牌號(hào)只進(jìn)行再結(jié)晶退火 ,退火溫度為250-300℃。
錫青銅中間退火溫度(℃)與材料有效厚度(mm)正相關(guān),如下所列:
QSn4-5
600-650(>5mm) 580-630(1-5mm)
500-600(0.5-1mm) 460-500(<0.5mm)
QSn4-4-2.5
580-600(>5mm) 550-620(1-5mm)
520-680(0.5-1mm) 450-520(<0.5mm)
QSn7-0.2
620-680 (>5mm) 600-650 (1-5mm)
530-620(0.5-1mm) 500-580(<0.5mm)
QSn6.5-0.1
600-660(>5mm) 600-650 (1-5mm)
520-580(0.5-1mm) 470-530(<0.5mm)
QSn6.5-0.4
600-650(>5mm) 600-650(1-5mm)
520-580(0.5-1mm) 470-530 (<0.5mm)
棒材、線材成品按退火前的“軟、硬”狀態(tài),退火溫度(℃)列于下:
QSn6.5-0.1棒材 硬250-300
QSn6.5-0.4線材 線徑0.3-0.6 軟420-440
QSn7-0.2 線材 線徑0.3-0.6 軟420-440
2 、鋁青銅的熱處理
Al在Cu中的溶解度最大為9.4%(wt)(565℃)。含Al低于9.4%(wt)的鋁青銅在極其緩慢的冷卻條件下,可獲得單一的α相固溶體。雜質(zhì)使α+β相左移。壓力加工用的單相鋁青銅含Al硬<7%(wt)。這種鋁青銅不能時(shí)效強(qiáng)化。用做彈性元件的鋁青銅在硬態(tài)制作彈性元件時(shí),為了保證性能的穩(wěn)定,需要進(jìn)行300-360℃的退火一消除應(yīng)力。
復(fù)雜鋁青銅可進(jìn)行固溶時(shí)效處理,顯著提高強(qiáng)度。幾種鋁青銅的固溶時(shí)效處理工藝及時(shí)效硬度如下:
QSn9-2 退火650-750 ℃ 固溶800℃ 時(shí)效350℃ HBW150-187
QSn9-4 退火700-750 ℃ 固溶950℃ 時(shí)效250-300(2-3h) HBW170-180
QSn10-3-1.5 退火650-750℃ 固溶830-860℃ 時(shí)效300-350℃ HBW 207-285
QSn10-4-4 退火700-750℃ 固溶920℃ 時(shí)效650℃ HBW200-240
QSn11-6-6 固溶925℃(1h) 時(shí)效400℃(24h 空冷) HV365
3 、彈性青銅合金的強(qiáng)化和熱處理
一些彈性銅合金的彈性極限高,抗蝕性好可作為彈性材料制造彈簧及一些彈性元件。鈹青銅、是著名的彈性材料,錫青銅、錫磷青銅也被廣泛用作彈性材料。此外,如單相鋁青銅、硅錳青銅、黃銅鋅白銅等也可用作彈性材料。對于這些單相合金,提高彈性極限的方法是冷塑型變形后低溫退火。冷塑型變形越大,低溫退火后彈性極限提高越大。
一般彈性銅合金獲得最好彈性極限及應(yīng)力松弛抗力的最佳退火工藝和和性能效果分列于下:
QSn4-3
成分wt%(4Sn、3Zn、Cu余)
預(yù)冷變形60%后的最佳退火溫度150℃,保溫30min
彈性極限 σ0.002463MPa σ0.005532MPa σ0.01 593MPa 硬度 HV218
QSn6.5-0.1
成分wt%(6.5%Sn、0.1%P、Cu余)
預(yù)冷變形60%后的最佳退火溫度150℃,保溫30min ,
彈性極限 σ0.002489MPa σ0.005550MPa σ0.01596MPa
QSn3-1
成分wt%(3%Si、1%Mn、Cu 余)
預(yù)冷變形60%后的最佳退火溫度275℃,保溫60min
彈性極限 σ0.002494MPa σ0.005565MPa σ0.01632 MPa
硬度HV210
QAl7
成分wt%(7%Al、Cu余 )
預(yù)冷變形60%后的最佳退火溫度275℃,保溫30min
彈性極限σ0.002630MPa σ0.005725MPa σ0.01790 MPa
硬度HV270
H68
成分wt%(32%Zn、Cu余)
預(yù)冷變形60%后的最佳退火溫度200℃,保溫60min
彈性極限σ0.002452MPa σ0.005519MPa σ0.01581MPa
硬度HV190
H80
成分wt%(20%Zn、Cu余 )
預(yù)冷變形60%后的最佳退火溫度200℃,保溫60min
彈性極限σ0.002390MPa σ0.005475MPa σ0.01538MPa
硬度HV170
H85
成分wt%(15Zn、Cu余)
預(yù)冷變形60%后的最佳退火溫度200℃,保溫30min
彈性極限σ0.002349MPa σ0.005405MPa σ0.01594MPa
硬度HV155
BZn15-20
成分wt%(15%Ni、20%Zn、Cu余)
預(yù)冷變形60%后的最佳退火溫度300℃,保溫4h
彈性極限σ0.002548MPa σ0.005614MPa σ0.01561MPa
硬度HV230
4 、鈹青銅的熱處理
鈹青銅一種典型的沉淀硬化型合金,經(jīng)固溶處理后,強(qiáng)度可達(dá)1250-1500MPa,硬度350-400HBW,接近于中等強(qiáng)度鋼的水平。鈹青銅的熱處理特點(diǎn)是,在固溶的狀態(tài)下具有極好的塑性,可進(jìn)行冷加工成形,隨后進(jìn)行時(shí)效,不僅可提高強(qiáng)度、硬度、同時(shí)可顯著提高彈性極限,減小彈性滯后值,這對儀表彈簧具有特別重要的意義。
4.1 鈹青銅的固溶處理
固溶處理加熱溫度及保溫時(shí)間長短的選擇原則是使強(qiáng)化相充分固溶,使晶粒度保持在0.015-0.045mm范圍內(nèi)。一般固溶加熱溫度在780-820℃之間,對用作彈性元件的材料,加熱受晶粒度限制,采用760-780℃。固溶加熱溫控精度嚴(yán)格控制在±5℃之內(nèi),保溫時(shí)間按1h/吋(約25mm)計(jì)算。
對于薄板、帶材,可參考如下所列數(shù)據(jù)選定:
厚度 <0.13 mm,保溫時(shí)間 2-6min
厚度0.11-0.25mm,保溫時(shí)間 3-9min
厚度0.25-0.70mm,溫度時(shí)間 6-10min
厚度0.70-2.30mm,保溫時(shí)間10-30min
鈹青銅在空氣爐或氧化氣氛中進(jìn)行固溶處理時(shí),表面會(huì)形成氧化膜。這種氧化膜連續(xù)而且堅(jiān)韌,雖然對材料時(shí)效強(qiáng)化后的力學(xué)性能影響不大,但具有研磨作用,在冷成型時(shí)會(huì)磨損模具。所以,在這種氣氛下固溶處理后,可以用酸洗的辦法將氧化膜去除。
為避免氧化,可以在真空爐或者有氨氣、惰性氣體或還原氣氛的設(shè)備中加熱,以獲得光亮熱處理效果。不能在鹽浴爐中加熱,因?yàn)榇蠖鄶?shù)熔鹽都有去鈹作用,會(huì)引起晶間腐蝕和鈹?shù)拿撌А?/span>
固溶處理的淬火,應(yīng)盡量縮短淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間,以免時(shí)效后達(dá)不到性能要求。厚度較薄的零件一般不超過3s,一般零件不得超過5s,淬火介質(zhì)一般用水,變形要求嚴(yán)格的也可用油。
鑄造鈹青銅的固溶處理可以與均勻化退火相結(jié)合,保溫時(shí)間要長,最少3h以上,這樣可以消除鑄造形成的枝晶偏析。
4.2 鈹青銅的時(shí)效
含Be<2.1%(wt)的合金均可以進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化。對于含Be>1.7%(wt)的合金,最佳時(shí)效溫度是300-350℃,保溫1-3h。近年來發(fā)展了雙級和多級時(shí)效,先在高溫下短時(shí)時(shí)效,而后在低溫下長時(shí)間保溫充分時(shí)效。這樣可以得到更好的性能和更小的變形。
一些鈹青銅固溶及時(shí)效溫度列于下:
成分wt%(Cu+1.9-2.2%Be+0.2-0.5%Ni)
固溶780-790℃,時(shí)效320-330℃
成分wt%(Cu+2.0-2.3%Be+(<0.4%)Ni )
固溶790-800℃,時(shí)效300-345℃
成分wt%(Cu+1.6-1.85%Be+0.2-0.4%Ni+0.1-0.25%Ti)
固溶780-800℃,時(shí)效320-330℃
成分wt%(Cu+1.85-2.1%Be+0.25-0.35%Co)
固溶780-800℃,時(shí)效320-330℃
成分wt%(Cu+1.9-2.15%Be+0.25-0.35%Co)
固溶785-790℃,時(shí)效305-325℃
成分wt%(Cu+1.6-1.8%Be+0.25-0.35%Co)
固溶溫度785-790℃,時(shí)效溫度305-325℃
成分wt%(Cu+0.45-0.6Be+2.35-2.6Co)
固溶920-930℃,時(shí)效450-480℃
成分wt%(Cu+0.25-0.5%Be+1.4-1.7%Ni+0.9-1.1%Ag)
固溶925-930℃,時(shí)效450-480℃
成分wt%(Cu+0.2-0.3%Be+1.4-1.6%Ni )
固溶950-960℃,時(shí)效450-500℃
成分wt%(Cu+0.63%Be+2.48%Ti)
固溶780-800℃,時(shí)效450-500℃
成分wt%(Cu+0.2-2.3%Be+0.35-0.45%Co+0.07-0.11%Fe)
固溶800-820℃,時(shí)效295-315℃
在時(shí)間相同的條件下,鈹青銅時(shí)效硬度隨時(shí)效溫度的升高而提高。溫度一定時(shí),時(shí)效硬度隨時(shí)間延長而提高,隨后趨于穩(wěn)定。但溫度過高時(shí),時(shí)效硬度短時(shí)間內(nèi)升到最大值,隨后隨時(shí)間延長,硬度開始下降,這就是過時(shí)效現(xiàn)象。
圖一是QBe2的時(shí)效曲線,可以從曲線的變化中看到這一趨勢。
圖一 QBe2的時(shí)效曲線
圖二是幾種鈹青銅在320℃溫度下的時(shí)效硬化曲線,可以看出,QBe2.0和QBe2.5,時(shí)效時(shí)間超過約90min后,開始出現(xiàn)過時(shí)效現(xiàn)象,硬度隨時(shí)間延長而降低。QBe1.9隨著時(shí)效時(shí)間延長硬度緩慢上升,但超過4-5h后,也出現(xiàn)過時(shí)效現(xiàn)象。這一規(guī)律在實(shí)際生產(chǎn)中需要切實(shí)注意。
圖二 幾種鈹青銅在320℃溫度下的時(shí)效硬化曲線
不同的固溶處理工藝,在相同時(shí)效條件下有相應(yīng)的性能差異。鈹青銅QBe2及QBe1.9在不同固溶工藝、相同時(shí)效條件(320℃×2h)下,性能差異如下:
QBe2 厚0.33mm:
固溶760℃×5min,晶粒0.015-0.025mm ,σb1165MPa ,δ10.5%,HV0.2360
固溶780℃×15min,晶粒0.025-0.030mm,σb1220MPa,δ9.5%,HV0.2380
固溶800℃×10min,晶粒0.035-0.040mm,σb1250MPa,δ7.5%,HV0.2400
固溶820℃×15min,晶粒0.040-0.045mm,σb1260MPa,δ6.0%,HV0.2405
固溶840℃×120min,晶粒0.055-0.065mm,σb1210MPa,δ4.0%,HV0.2380
固溶740℃×25min,晶粒0.008-0.012mm,σb1220MPa,δ11.5%,HV0.2355
固溶760℃×25min,晶粒0.012-0.018mm,σb1280MPa,δ9.5%,HV0.2370
QBe1.9 厚00.85mm:
固溶780℃×25min,晶粒0.016-0.025mm,σb1310MPa,δ9.0%,HV0.2380
固溶800℃×25min,晶粒0.025-0.035mm,σb1310MPa,δ8.0%,HV0.2395
固溶820℃×25min,晶粒0.035-0.045mm,σb1280MPa,δ7.0%,HV0.2388
固溶840℃×25min,晶粒0.045-0.055mm,σb1265MPa,δ6.0%,HV0.2380 、
時(shí)效溫度(℃)對QBe2力學(xué)性能的影響如下:
300℃,σb1205MPa,δ11.5%, HV0.2360
310℃,σb1250MPa,δ19.0%, HV0.2380
320℃,σb1255MPa,δ8.5%,HV0.2380
330℃,σb1200MPa,δ8.5%,HV0.2355
340℃,σb1130MPa,δ8.0%,HV0.2330
時(shí)效時(shí)間對QBe2力學(xué)性能的影響如下:
780℃×25min水淬+320℃×60min,σb1225MPa,δ10.0%,HV0.2375
780℃×25min水淬+320℃×120min,σb1245MPa,δ9.0%,HV0.2380
780℃×25min水淬+320℃×180min,σb1240MPa,δ9.0%,HV0.2380
780℃×25min水淬+320℃×240min,σb1240MPa,δ9.0%,HV0.2380
780℃×25min水淬+320℃×300min,σb1200MPa,δ8.0%,HV0.2365
780℃×25min水淬+320℃×360min,σb1190MPa,δ7.0%,HV0.2355
為保證鈹青銅工件時(shí)效后的尺寸精度,可采用夾具夾持時(shí)效,有時(shí)還采用兩段時(shí)效,即線進(jìn)行一段不裝夾時(shí)效,然后用夾具裝夾充分時(shí)效。當(dāng)工件形狀允許時(shí),夾具設(shè)計(jì)上應(yīng)使工件疊裝。形狀復(fù)雜的工件,熱處理時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)工件中心及邊沿都受到約束的夾具。
4.3 去應(yīng)力退火
鈹青銅去應(yīng)力退火溫度為150℃-200℃,保溫1-1.5h。可用于消除切削、校直、冷成形等產(chǎn)生的應(yīng)力,穩(wěn)定零件長期使用中的形狀和尺寸精度。
5 其它青銅的熱處理
5.1 硅青銅的熱處理
Si在Cu中的最大溶解度為5.3%(wt),溫度降低時(shí)溶解度有明顯變化,但已被證實(shí)無明顯的時(shí)效硬化效應(yīng)。所以,二元Cu-Si合金一般不進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化處理。
工業(yè)上硅青銅QSi3-1在用作彈性元件時(shí),只進(jìn)行去應(yīng)力退火,溫度275-325℃。
含Ni的硅青銅可出現(xiàn)Ni?Si金屬化合物,有顯著的時(shí)效強(qiáng)化效果,并具有較高的高溫強(qiáng)度和較高的導(dǎo)電性。
QSi1-3的時(shí)效強(qiáng)化工藝為850℃保溫2h水淬,450℃保溫1-3h。
5.2 鉻青銅、鋯青銅的熱處理
Cr在Cu中的最大溶解度僅有0.63%(wt),但隨溫度的下降溶解度劇烈變化,400℃時(shí)僅為0.02%(wt),可以時(shí)效強(qiáng)化。
工業(yè)鉻青銅QCr0.5,固溶時(shí)效后強(qiáng)度顯著提高,工藝為:
固溶950℃-980℃×30min(鹽浴或氨分解氣氛),時(shí)效400-450℃×60min。
鉻青銅QCr0.5,含Cr0.5%-1%(wt)具有較高的力學(xué)性能和導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能,再結(jié)晶溫度高,因而耐熱性能好,能在不高于400℃的高溫環(huán)境下工作。故常用于電機(jī)的換向器,電焊機(jī)的電極。
Zr(鋯)在Cu中的溶解度最大為0.15%(wt),隨溫度下降急劇降低,有時(shí)效強(qiáng)化效果。一般在固溶后進(jìn)行冷變形,然后再進(jìn)行時(shí)效,可得到較好的綜合性能。含Zr0.24%(wt)的鋯青銅熱處理工藝為:
920℃固溶→冷變形→450℃時(shí)效
含Cr0.35%-0.6%+Zr0.2-0.35%(wt)的鋯青銅,導(dǎo)電率為純銅的70%-90%,時(shí)效強(qiáng)化效果很好,是目前耐熱最好的高導(dǎo)電材料。熱處理工藝為:
950℃×90min固溶→冷變形→460-470℃×3-4h時(shí)效
以下是常用的四種鑄造鈹青銅的時(shí)效工藝與性能:
化學(xué)成分wt%(Cu+Be0.5+Co2.5) ,時(shí)效480℃×3h,σb720MPa,δ10%,
化學(xué)成分wt%(Cu+Be1.4+Ni1.8) ,時(shí)效480℃×3h,σb720MPa,δ9% ,
化學(xué)成分wt%(Cu+Be1.7+Co0.3) ,時(shí)效345℃×3h,σb1120MPa,δ2.5% ,
化學(xué)成分wt%(Cu+Be2.0+Co0.5) ,時(shí)效345×3h,σb1160MPa,δ2%,
6 青銅的力學(xué)性能及用途
錫青銅:
1)QSn4-5
退火態(tài),600℃退火,抗拉強(qiáng)度350MPa,延伸率40%,
用于扁彈簧、圓彈簧,管件、化工機(jī)械件、耐磨件、抗磁件等。
2)QSn4-4-2.5
退火態(tài),600℃退火,抗拉強(qiáng)度300-350MPa,延伸率35-40%,
用于航空、汽車、農(nóng)機(jī)等承受摩 的零件,襯套、圓盤、軸套等。
3)QSn6.5-0.1
退火態(tài),600-650℃退火,抗拉強(qiáng)度350-450MPa,延伸率60-70%,
用于導(dǎo)電性好的彈性件,精密儀器里的耐磨件抗磁元件 。
4)QSn6.5-0.4
退火態(tài),600-650℃退火,抗拉強(qiáng)度350-450MPa,延伸率60-70%,
用于 金屬網(wǎng)、耐磨件、彈性件。
5)QSn4-0.3
退火態(tài),600-650℃退火,抗拉強(qiáng)度340MPa,延伸率52%,
用于儀器、儀表、各種機(jī)械的各種 尺寸測的管件 。
鑄造錫青銅 :
1)ZQSn10
金屬模鑄態(tài),420℃退火,抗拉強(qiáng)度200-250MPa,延伸率3-10%,
用于連桿、襯套、軸瓦、渦輪等高速運(yùn)行的耐磨件。
2)ZQSn10-2
金屬模鑄態(tài),420℃退火,抗拉強(qiáng)度200-250MPa,延伸率2-10%,
用途同上。
3)ZQSn8-4
金屬模鑄態(tài),420℃退火,抗拉強(qiáng)度200-250MPa,延伸率4-10%,
用途同上。
4)ZQSn6-6-3
金屬模鑄態(tài),420℃退火,抗拉強(qiáng)度180-250MPa,延伸率4-8%,
用途同上。
5)ZQSn10-1
金屬模鑄態(tài),420℃退火,抗拉強(qiáng)度250-350MPa,延伸率7-10%,
用途同上。
6)ZQSn8-12
金屬模鑄態(tài),420℃退火,抗拉強(qiáng)度150-200MPa,延伸率3-8%,
用途同上。
7)ZQSn2-25
金屬模鑄態(tài),420℃退火,抗拉強(qiáng)度140-180MPa,延伸率6-8%,
用途同上。
鋁青銅:
1)QAl5
退火態(tài) ,600-700℃退火,抗拉強(qiáng)度370MPa---延伸率65%;抗拉強(qiáng)度750MPa---延伸率5%,
用于制造耐蝕彈性元件。
2)QAl7
退火態(tài) ,650-750℃退火,抗拉強(qiáng)度470MPa----延伸率70%;抗拉強(qiáng)度980MPa----延伸率3%,
用于制造高強(qiáng)度零件 。
3)QAl9-2
退火態(tài) ,650-700℃退火,抗拉強(qiáng)度450MPa----延伸率20-40%;抗拉強(qiáng)度600-800MPa----延伸率4-5%,
用途同上。
4)QAl9-4
退火態(tài) ,700-750退火,抗拉強(qiáng)度500-600MPa----延伸率40%;抗拉強(qiáng)度800-1000MPa----延伸率5%,
用于制造高強(qiáng)度耐磨零件,如軸承、軸套、齒輪、渦輪等,還可制造管嘴、法蘭、搖臂、支架等。
5)QAl10-3-15
退火態(tài)(冷變形),650-750℃退火,抗拉強(qiáng)度500-600MPa----延伸率20-30%;抗拉強(qiáng)度700-900MPa----延伸率9-12%,
用于制造高強(qiáng)度零件及標(biāo)準(zhǔn)件,如齒輪、軸承、圓盤、導(dǎo)向臂襯套、飛輪、固定螺母、管嘴等。
6)QAl10-4-4
退火態(tài)(冷變形), 600-750 ℃退火,抗拉強(qiáng)度600-700MPa----延伸率/;抗拉強(qiáng)度900-1100MPa----延伸率9-15%,
用于制造高強(qiáng)度耐磨零件和400℃以下的高溫條件下的零件,如襯套、齒輪、球形座、螺母、法蘭等。
鈹青銅:
1)QBe2
固溶,抗拉強(qiáng)度400-600MPa,延伸率≥30%,
固溶+冷變形,抗拉強(qiáng)度≥650MPa,延伸率≥2.5%,
固溶+時(shí)效,抗拉強(qiáng)度≥1150MPa,延伸率≥2.0%
冷變形+時(shí)效,抗拉強(qiáng)度≥1200MPa,延伸率 ≥ 2.0 %,
用于制造重要的彈簧和彈性元件、各種耐磨零件、膜片、膜盒、波紋管、微型開關(guān)、礦山和煉油廠用是沖擊不生火花的工具及各種深沖零件。
2)QBe1.9、QBe1.7
固溶,抗拉強(qiáng)度400-600MPa,延伸率≥30%,
固溶+冷變形,抗拉強(qiáng)度≥650MPa,延伸率≥2.5%
固溶+時(shí)效,抗拉強(qiáng)度≥1150MPa,延伸率≥2.0%,
冷變形+時(shí)效,抗拉強(qiáng)度≥1200MPa,延伸率≥1.5%,
固溶+冷變形,抗拉強(qiáng)度 ≥600MPa,延伸率≥2.5%,
固溶+時(shí)效,抗拉強(qiáng)度 ≥1100MPa,延伸率≥2.0%,
用于重要的彈簧、精密儀表彈性元件、敏感元件以及承受高變向載荷的彈性元件等。
硅青銅:
1)QSi3-1
固溶 ,抗拉強(qiáng)度350-380MPa,延伸率40-45%,
固溶+冷變形,抗拉強(qiáng)度700-750MPa,延伸率1-2%,
用于制造各種彈性元件和在腐蝕條件下工作的零件以及渦輪、蝸桿、齒輪、襯套、制動(dòng)銷和桿等耐磨件。
2)QSi1-3
擠壓成型,抗拉強(qiáng)度600MPa,延伸率12%,
用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種重要零件,如溫度300℃以下工作的零件、潤滑不良零件、壓力不大的零件、氣門導(dǎo)向套等。
鉻青銅:
QCr0.8
固溶時(shí)效,抗拉強(qiáng)度430MPa,延伸率18%,
電機(jī)換向器、電焊機(jī)電極。
鋯青銅:
QZr0.4
固溶+冷變形+時(shí)效,抗拉強(qiáng)度420MPa,延伸率16%,
電阻焊接零件及高導(dǎo)電、高強(qiáng)度電極材料。
附:銅及銅合金的牌號(hào)及化學(xué)成分列于表1——表7中。表中數(shù)據(jù)僅供參考,詳細(xì)了解請查閱相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。
? 請關(guān)注 微信公眾號(hào): steeltuber. 轉(zhuǎn)載請保留鏈接: http://www.bviltd.cn/Steel-Knowledge/qtdrclhhtdrcljj.html
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