铜合金的热处理

铜合金的热处理項目鏈接1均匀化退火2中间再结晶退火3去应力退火4时效硬化&固溶淬火5纯铜的再结晶退火温度及保温时间6加工铜合金去应力退火温度及再结晶退火工艺7黄铜带材的制造与力学性能关系8铜合金弹性材料获得最好的弹性极限及其应力松弛的低温退火规范9加工铜合金的强化热处理10铝青铜的淬火与回火工艺目錄項目鏈接11铍青铜固溶与时效工艺12铍青铜薄板、带材及薄件固溶处理的保温时间13铍青铜固溶后要求的晶粒尺寸14硅青铜、铬青铜、锆青铜、铝白铜固溶时效处理工艺15铜及加工铜合金加热保护气氛16铜与铜合金热处理保护气氛的类型和成分1718192021说明均匀化退火主要目的：消除铸造时锭坯的成份偏析。主要用于铜合金铸锭。锡青铜、铍青铜及白铜铸件通常都要进行均匀化退火。加热温度以不发生熔化为度（白铜为1000℃）。黄铜铸件在高温下加热时表面易于脱锌，一般不进行均匀化退火。均匀化退火多在燃料炉中加热，炉气成分应控制在弱还原性和弱氧化性之间。溶质的扩散速度与扩散系数D成正比，D=D0exp(-Q/RT)，【R气体常数、Q激活能、D0频率因子cm2/s】，Q表示原子从一个位置移动到另一个位置所需的能量，原子移动必须克服能量壁垒。纯相的激活能大，扩散系数小，但如果只是浓度上的不均匀则相对Q较小。温度升高，原子借助热起伏，克服能量壁垒的原子倍数不断增多，高温下的空位也有助于原子扩散，一般均匀化温度要比退火温度高100℃。扩散速度与时间呈抛物线关系即：r2=kt（r扩散距离、k常数），一般锡青铜的结晶区间大，成份偏析严重，需要均匀化退火。铜合金的热处理--退火说明中间再结晶退火主要目的：在于消除加工硬化。加工硬化可以提高铜和铜合金的强度和硬度，但也降低了材料的塑性和韧性。冷加工(冷轧、冷冲或冷拔)后的型材(线材、棒材、板材)再作进一步冷变形时将成为困难。所以，材料冷轧或冷拔的过程中，一道与一道之间须进行再结晶退火，恢复其塑性，以便于冷加工，此类再结晶退火为中间(再结晶)退火。纯铜主要用来制作管材、线材、板材和棒材。这类制品都要经过冷轧和冷拔，在生产过程中要在各道冷变形工序中间进行再结晶退火，制成品一般也都要进行再结晶退火，以保证材料具有良好的塑性、导电性及导热性。纯铜管材、棒材及线材再结晶退火可选择的温度范围相当宽：管材为470～630℃；小直径线材(1mm)为290～440℃；大直径纯铜棒材为550～620℃、保温时间大致为1h；纯铜线材再结晶退火温度为410～430℃。中间退火温度在再结晶温度以上，材料的软化程度取决于冷加工率、退火温度、保温时间。一般在加工初期采用高温退火，加工后期采用较低温度退火，以保证晶粒度的均匀一致。合金再结晶温度经验公式：T再＝0.4T熔（k）＝0.4t熔－164（℃）通常中间退火时，采取快速升温，装炉量大，温度取上限.从而提高再结晶温度，细化晶粒，缩短加热时间，减少氧化，提高生产率;最终退火，缓慢升温，控制装炉量，温度取下限，特别是薄壁零件，以保证产品性能均匀。温度控制在±5℃之内，退火保温时黄铜为1.5～3h，锡青铜、铝青铜、铍青铜为1～3h。对于能热处理强化的铜合金，中间退火后必须缓冷，其他铜合金冷却速度对性能影响不大。中间退火的温度与预先的冷变形程度、金属的成分、加热速度、原始晶粒尺寸等有关。加热温度且在再结晶温度以上，温度太低再结晶不完全，但太高又会使晶粒粗大，使下一道冷加工时，材料表面出现“桔皮”状，这是十分有害的，尤其在单相材料中。在成形加工量小时，宜采用晶粒细小的坯料，当成形加工量大时，宜采用晶粒粗大的坯料。铜合金再结晶后的力学性能不仅与其成分有关，还与退火温度及退火前的冷加工量有关。铜合金的热处理--退火说明去应力退火黄铜冷加工产生残余应力，会导致应力腐蚀，产生季节性碎裂现象。主要目的：1.在于消除残余应力，因此低温退火温度应尽量低，以避免材料的软化。2.去除铸件、焊接件及冷成形件的内应力，以防止零件变形与开裂，也能提高抗蚀性(因零件存在拉应力时，在腐蚀介质中，极易产生应力腐蚀)。对于锡磷和锌白铜低温退火还可显著提高硬度。也能提高冷成形黄铜、锌白铜、磷青铜的弹性和强度。用作弹性元件的各种青铜及白铜制品去应力退火的目的是稳定元件的弹性。冷变形黄铜工件，用作弹性元件的锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜及白铜线材或板材，都要进行去应力退火。锌含量大于20%的黄铜冷变形工件，在潮湿大气，特别是在含氨的大气中以及汞和汞盐溶液中，经常会发生应力腐蚀开裂。为了避免出现这种现象，必须进行去应力退火。退火温度为500～700℃。锡青铜去应力退火温度为250～300℃；铝青铜为300～360℃；铍青铜为150～200℃；硅青铜为275～325℃；白铜为325～375℃。去应力退火一般合金去应力退火保温时间为1～3h，铍青铜为15～20min，去应力退火温度见表9.2-2。为了检查工件退火后是否仍有残余内应力，可将样品置于硝酸亚汞水溶液中浸泡2h。用放大镜观察样品表面是否出现龟裂。铜合金的热处理--退火说明时效硬化&固溶淬火时效硬化目的：固溶、淬火后，析出溶质原子强化合金。时效温度要求较为严格，炉温必须尽量保持均匀。固溶淬火是时效前的热处理工艺。目的在于：在固溶温度下保温后急速冷却，以获得最大限度的过饱和固溶体，通常与时效析出热处理共同应用，提高材料性能。在铜合金中，固溶热处理和时效处理的主要对象是铍青铜。另外，铝黄铜，含有Si和Ni的铝青铜，含Ni的硅青铜，含Si和Zr的高强度铬青铜，都可以采用这种热处理力法提高强度。HA160-2的固溶热处理温度为800℃，时效处理温度为350～450℃。含C、Ni的铝青铜固溶热处理温度为800～900℃，时效处理温度为400～450℃。QSil-3固溶热处理温度为850℃，时效温度为450℃。高强度铬青铜固溶热处理温度为1000℃，时效处理温度为525℃。退火有些金属型铸造的铝青铜(Al10%)工件，由于凝固后冷速较高，一些硬脆的化合物不能析出。在这种情况下，材料塑性过高，切削加工性能不良。将这些铸件加热至800℃，保温透烧后随炉缓冷至500℃出炉空冷，可使化合物析出，材料塑性降低，强度提高，使切削加工性能得到改善。铜合金的热处理--退火表9.2-1纯铜的再结晶退火温度及保温时间产品类型代号退火温度/℃保温时间/min直径或厚度/mm管材T2、T3、T4、TUP、TU1、TU2450～520500～550530～580550～600580～63040～5050～6050～6050～6050～70≤1.01.05～1.751.8～2.52.6～4.04.0棒材T2、TU1、TUP(软制品)550～62060～67—带材T2290～340340～380350～410380～440—≤0.090.1～0.250.3～0.550.6～1.2线材T2、T3、T4410～430—0.3～0.8表9.2-2加工铜合金去应力退火温度及再结晶退火工艺牌号去应力退火/℃下列厚度再结晶退火温度/℃5mm1～5mm0.5～1mm0.5mmH96200560～600540～580500～540450～550H90200650～720620～680560～620450～560H85160～220————H80260650～700580～650540～600500～560H70260～270600～650580～620540～580520～550H68260～270580～650540～600500～560440～500H62270～300650～700600～660520～600460～530H59200～300650～700600～660520～600460～530HSn90-1200～350650～720620～680560～620450～560HSn62-1350～370600～650550～630520～580500～550HSn60-1350～370600～650550～630520～580500～550HPb63-3200～350600～650540～620520～600480～540HPb59-1285600～650580～630550～600480～550HA160-1-1300～350————HA159-3-2350～400600～650550～620540～580450～500表9.2-2加工铜合金去应力退火温度及再结晶退火工艺牌号去应力退火/℃下列厚度再结晶退火温度/℃5mm1～5mm0.5～1mm0.5mmHMn58-2250～350600～660580～640550～600500～550HMn57-3-1200～350————HFe59-1-1200～350600～650520～620450～550420～480HNi65-5300～400620～680610～660590～630570～610QSn4-3200～250600～650580～630500～600460～500QSn4-4-2.5200～250580～650550～620520～680450～520QSn4-4-4200～250590～610540～580510～560440～490QSn6.5-0.1180～250600～660580～620520～580470～530QSn6.5-0.4200～250600～660580～620520～580470～530QSn7-0.2200～250620～680600～650530～620500～580QSn4-0.3200～250600～650570～610500～560450～500QA15200～250700～750650～720620～680550～620QA17275～300700～750650～720620～680550～620QA19-2275～300680～740650～700600～650550～620QA19-4275～300680～740650～700600～650550～620表9.2-2加工铜合金去应力退火温度及再结晶退火工艺牌号去应力退火/℃下列厚度再结晶退火温度/℃5mm1～5mm0.5～1mm0.5mmQA110-3-1.5275～300650～750630～700600～680550～620QA110-4-4275～300650～750620～700600～650550～610QA111-6-6275～300700～750650～720620～670550～620QCd1.0280～320680～750570～590560～580540～560QBe2150～200—670～720650～700640～680QBe1.7150～200680～750670～720670～720640～680QBe1.9150～200680～750670～720670～720640～680QSi1-3280650～700600～650500～600480～520QSi3-1290650～700600～650500～600480～520QMn1.5—650～700600～650500～600480～520QMn5—650～700600～650500～600480～520QMg0.8280～320600～660570～590560～580540～560QCr0.5—80～620570～600530～580500～550B19250750～780700～750620～700530～620B25—750～780700～750620～700530～620表9.2-2加工铜合金去应力退火温度及再结晶退火工艺牌号去应力退火/℃下列厚度再结晶退火温度/℃5mm1～5mm0.5～1mm0.5mmBZn15-20250700～750680～730600～700520～600BA16-1.5—700～750700～730580～700550～600BA113-3—700～750700～730580～700550～600BMn40-1.5—800～85075