銅合金的熱處理技術(shù)
2020-02-11 來自: 沈陽市中聯(lián)銅鋁業(yè)有限公司 瀏覽次數(shù):2294
銅合金的熱處理主要是加熱和不同目的的退火，只有個(gè)別牌號(hào)的合金 軟化退火：即兩次冷軋之間以軟化為目的的再結(jié)晶退火，亦稱中間退火 成品退火：即冷軋到成品尺寸后 坯料退火：是熱軋后的坯料 2退火 退火工藝制度是根據(jù)合金性質(zhì) ①保證退火材料的加熱均勻 ②保證退火材料不被氧化，表面光亮 ③節(jié)約能源 確，調(diào)整容易等 退火溫度的選擇：除合金性質(zhì)、硬化程度外 退火的升溫速度：要根據(jù)合金性質(zhì) 保溫時(shí)間：爐溫設(shè)計(jì)時(shí)，為提高加熱速度，加熱段的溫度比較高，當(dāng)加熱到一 定溫度后，要進(jìn)行保溫，此時(shí)爐溫與料溫相近。保溫時(shí)間是以保證退火材料均勻熱透為準(zhǔn)。 冷卻方式：成品退火大都是進(jìn)行空冷，中間退火有時(shí)可采用水冷，這對(duì)于有嚴(yán)重氧化的合金料 表1 部分常用銅合金的退火工藝制度 合金 牌號(hào) 退火溫度/℃ 保溫時(shí)間/min 中間退火 成品退火 HPb59-1 600~750 500~600 30~40 HPb63-3 QSn7-0.2 600~650 530~630 30~40 BFe3-1-1 700~850 630~700 40~60 QMg0.8 500~540 - 30~40 B19 780~810 500~600 40~60 H80、H68、HSn62-1 500~600 450~500 30~40 H95、H62 600~700 550~650 30~40 BMn3-12 700~750 500~520 40~60 TU1、TU2、TP1、TP2 500~650 380~440 30~40 T2、H90、HSn70-1、HFe59-1-1 500~600 420~500 30~40 QCd1.0、QCr0.5、QZr0.4、QTi0.5 700~850 420~480 30~40 3固溶-時(shí)效 固溶(淬火)-時(shí)效(回火)的工藝參數(shù)主要決定于加熱溫度、加熱速度、保溫時(shí)間、冷卻速度、加熱介質(zhì)和水冷時(shí)的轉(zhuǎn)移時(shí)間間隔等。淬火溫度的上限要低于共晶溫度，下限要高于固溶度線溫度，保溫時(shí)間主要決定于強(qiáng)化相的溶解速度。為了保持好的淬火效果，淬火的轉(zhuǎn)移時(shí)間越短越好，水溫一般不高于25℃。冷卻速度主要考慮兩個(gè)因素，一是速度太慢強(qiáng)化粒子會(huì)被析出，太快會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力或裂紋?div id="4qifd00" class="flower right"> 表2 部分銅合金固溶(淬火)-時(shí)效(回火)的工藝制度 合金 牌號(hào) 固溶(淬火) 時(shí)效(回火) 加熱溫度/℃ 保溫時(shí)間/min 冷卻介質(zhì) 加熱溫度/℃ 保溫時(shí)間/min QBe2 700~800 15~30 水 300~350 120~150 QCr0.5 920~1000 15~60 400~450 120~180 QZr0.2 900~920 15~30 420~440 120~150 QTi7.10 850 30~60 400~450 120~180 Bal6-1.5 890~910 120~180 495~505 90~120 4熱處理爐內(nèi)氣氛控制 根據(jù)熱處理時(shí)爐內(nèi)介質(zhì)與材料表面作用的特點(diǎn)，把熱處理分為普通（即空氣為介質(zhì)）熱處理，保護(hù)性氣氛熱處理（即通常稱的光亮退火）和真空熱處理。 （1）火焰加熱爐氣氛 這是一種老式的普通熱處理方式，是采用如煤氣等為燃料的燃燒加熱。 氧化性氣氛，就是燃料在過?div id="jfovm50" class="index-wrap">？諝獾那闆r下燃燒 還原性氣氛 中性氣氛是爐內(nèi)控制在氧化與還原之間的氣氛 爐內(nèi)氣氛的控制是根據(jù)合金的性質(zhì)和技術(shù)要求來進(jìn)行的。銅及銅合金一般都不用氧化性氣氛，因?yàn)椴坏茐谋砻嫫焚|(zhì)、氧化燒損大，而且合金內(nèi)的低熔點(diǎn)的成分，如Sn、Pb、Sn、Zn、Cd等容易被蒸發(fā)等。因此，大多采用還原性或中性爐內(nèi)氣氛。對(duì)于熱處理時(shí)容易吸氫產(chǎn)生“氫脆”、滲硫的合金通常采用微氧化氣氛，如含鎳的合金、純銅等?div id="d48novz" class="flower left"> （2）保護(hù)性氣氛 由于密封技術(shù)和保護(hù)性氣體制造技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在大多是采用保護(hù)性氣氛中加熱。保護(hù)性氣體成分要求在加熱時(shí)與合金不發(fā)生反應(yīng)；對(duì)爐子的部件、熱電偶、電阻器件無侵蝕作用；成分穩(wěn)定，制造簡(jiǎn)單、供應(yīng)方便 保護(hù)性氣氛加熱大多采用電加熱方式 制造保護(hù)性氣體的幾種方法： ①氨分解氣體：液氮汽化后進(jìn)入填充有鎳觸媒劑的裂化器內(nèi)，在750~850℃的溫度下，裂化生成氨和氫，經(jīng)凈化除水除殘氨后送入爐內(nèi)。這種保護(hù)性氣體適用于黃銅的退火。按計(jì)算lkg氨可生成1.97m3的氫和0.66m3的氮 ②氨分解氣體燃燒凈化：如果需要降低氨的比例，可燒掉部分氫 ③氨分解氣體加入空分氮（或液氮汽化），經(jīng)凈化后送入爐內(nèi) ④用量較少時(shí)，可用瓶裝氮和瓶裝氫做保護(hù)性氣體 ⑤煤氣燃燒后的氣體 ⑥純氮 （3）真空熱處理 在退火加熱時(shí) 5熱處理爐 熱處理設(shè)備主要是熱處理爐 （1）普通銅及銅合金熱處理爐 銅合金的常用的退火爐：按結(jié)構(gòu)分有箱式爐、井式爐、步進(jìn)式爐、車底式爐、輥底式爐、鏈?zhǔn)剿鉅t、單膛爐、雙膛爐、罩式爐等 表3 各種熱處理爐對(duì)比 （2）常用的銅合金熱處理爐 目前，熱處理爐方面發(fā)展的主要趨勢(shì)：改進(jìn)設(shè)計(jì) 氣墊式爐是現(xiàn)代常用的銅合金單條帶材的退火爐 氣墊式爐退火帶材的極 大厚度和極小厚度之比為10：15，極 大寬度和極小寬度之比為2，同一條帶厚與寬的比小于1/250。目前，可實(shí)現(xiàn)厚度0.05~1.5mm，寬度250~1100mm帶材的退火，退火速度為(4~100)m/min，生產(chǎn)能力5t/h，熱效率85%，熱源采用電或燃?xì)饧訜峋伞?/span> 氣墊式爐由開卷、焊接、脫脂、爐子 圖1 帶材連續(xù)生產(chǎn)線的退火與酸洗機(jī)列示意圖 圖2 各種銅合金氣墊式爐連續(xù)退火示意圖 氣墊式退火爐是連續(xù)熱處理的新技術(shù)。它是將帶材通過爐子時(shí)，上下表面被均勻噴射的高溫氣流托起懸浮在熱處理爐中，上下噴氣相距80mm，被托浮的帶材達(dá)到無接觸。為了退火連續(xù)的進(jìn)行，設(shè)有兩套開卷機(jī)和兩套卷取機(jī)。為提高帶材表面品質(zhì)，清除帶材表面的軋制油或乳液，帶材進(jìn)入退火爐要經(jīng)過脫脂、水洗和干燥。在退火純銅或青銅帶材時(shí)，為帶材的表面不發(fā)生氧化，也不進(jìn)行酸洗，加熱區(qū)和冷卻區(qū)要充入成分為2%~5%H2，含95%~98%N2的保護(hù)氣體。在退火黃銅帶材時(shí)，加熱區(qū)和冷卻區(qū)不充保護(hù)性氣體，但需要進(jìn)行酸洗、水洗和干燥。對(duì)某些特殊用途的銅合金，退火后進(jìn)行涂層和干燥。為了防止帶材跑偏，在加熱區(qū)和冷卻區(qū)上下兩排的噴嘴處設(shè)有光電對(duì)中裝置和糾偏輥，帶材卷取后的邊緣不齊率小于±1mm。有的氣墊式退火連續(xù)爐還帶張力矯平裝置。采用氣墊式連續(xù)爐大大提高了表面品質(zhì)和制品組織性能的均勻度。表4列出了連續(xù)退火爐與氣墊式爐技術(shù)參數(shù)對(duì)比。 表4 連續(xù)退火爐與氣墊式爐技術(shù)參數(shù)對(duì)比 酸洗與表面清理 酸洗工藝 在銅合金熱軋和熱處理的加工過程中，板坯或帶坯的表面容易發(fā)生氧化，為了清除表面的氧化皮，需酸洗。通常酸洗程序是：酸洗-冷水洗-熱水洗-烘干。對(duì)于目前采用的酸洗機(jī)列工作過程也是要經(jīng)過這個(gè)程序 生產(chǎn)車間的酸洗工藝有如下要求：對(duì)材料表面酸洗要干凈 酸洗時(shí)主要采用硫酸或與硝酸混合的水溶液，反應(yīng)過程是：氧化皮被溶解 CuO+H2SO4→CuSO4+H2O Cu2O+H2SO4→Cu+CuSO4+H2O Cu+2HNO3→Cu(NO3)2+H2 銅及其合金的表面氧化 K2Cr2O7+2H2SO4+3Cu2O→CuSO4+Cu5(CrO 4)2+2H2O+K2SO4 4HNO3+H2SO4+CuO→CuSO4+Cu(NO3)2+2NO2+3N2O 對(duì)于表面不易洗凈的純銅、青銅、鋅白銅等合金，以及含Be、Si、Ni的銅合金，與稀酸液作用緩慢，可加入0.5%~1%的重鉻酸鉀。有的為了凈化油污和強(qiáng)化酸洗效果，在酸洗液中再加0.5%~1%的鹽酸或氫氟 酸。 酸洗時(shí)間與酸洗液的濃度及溫度有關(guān)。一般酸洗液的濃度為5%~20%，溫度為30~60℃，時(shí)間為5~30min。具體可根據(jù)酸洗的效果調(diào)整，如夏天多為室溫，冬天用蒸汽加熱 酸洗時(shí)產(chǎn)生的缺陷有：過酸洗
1酸洗