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铜业知识总结之铜合金锻件

来源: 作者: 2019-04-11 04:28:28

铜业知识总结之铜合金锻件。播报有色会议报道、2017年有色会议通知,在这里,热烈欢迎大家的加入。

铜的特点是具有很高的导电、导热性能,以及良好的耐蚀性。但是,工业纯铜的强度不高(约200MPa),因而限制了它作为结构材料的使用。为了提高铜的强度,并赋予特殊的性能,在铜中加人适量的合金元素,从而获得铜合金。铜合金具有较高的强度、韧性、耐磨性以及良好的导电、导热性能,特别是在空气中耐腐蚀。因此,在电力、仪表、船舶等工业中得到了广泛的应用。一些要求强度高、耐热、耐压又耐蚀的轴类、凸缘类和阀体类零件都用钢合金锻件来制造。

紫铜

铜合金主要分为黄铜和青铜两大类。以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜;以锡为主要合金元素的铜合金称为青铜。此外,还有白铜等其它铜合金。

铜合金的锻造特点是:

1.多数铜合金在室温和高温下具有良好的塑性

大多数铜合金在室温和高温下塑性很好,可以顺利地进行锻造喷漆房厂家
,而且对应力状态和变形速度均不敏感,即使在高速变形或具有拉应力存在的条件下变形仍具有足够的塑性。

但是,有少数铜合金,例如,含锡较高的锡磷青铜(如QSn.2)和含铅较高的铅黄铜(如HPb、HPb),塑性较低,对拉应力状态较敏感。在静拉伸应力状态下变形时,QSn.2在室温呈单相固溶体,具有很高的塑性,可以进行冷变形,但在高温下塑性很低,其原因是在高温下有低熔点的(++Cu3P)共晶体存在。含铅较高的铅黄铜对变形速度很敏感,在静拉伸和动拉伸二种变形条件下的塑性有明显不同,这类铜合金适合在压力机上进行锻造。

黄铜的塑性图 铅黄铜的塑性图

青铜的塑性图 HPb铅黄铜在不同温度下的力学性能

2.存在中温脆性区

铜合金存在中温脆性区。以黄铜为例,在20~200℃和650~900℃两个温度范围内有很高的塑性,而在250~650℃之间是一个脆性区,合金的塑性显著降低,很容易锻裂。其原因是合金中有铅、铋等杂质存在,它们在固溶体中的溶解度极小,与铜形成Cu-Pb和Cu-Bi低熔点的共晶体,呈状分布于固溶体的晶界上,从而削弱了晶粒之间的联系,当加热到500℃以上时,发生+转变,铅和铋溶于固溶体中,于是塑性提高。表为几种铜合金的脆性温度区。由于中温脆性区的存在,很多铜合金的+双相区的塑性比单相区的塑性高。因此,锻造变形主要在+双相区的温度范围进行。

3.锻造温度范围窄

铜合金的锻造温度范围比碳钢窄。所有铜合金的锻造温度范围都不越过100~200℃,其中铅黄铜HPb、铝黄铜HAl、HAl、HAl及锡青铜QSn.2、QSn6..4等合金的锻造温度范围尚不足100℃。以HPb为例,当加热温度超过+转变温度(~700℃)时,晶粒急剧长大,使塑性降低;当变形温度低于650℃时,变形抗力迅速增大,并可能进人中温脆性区。

几种铜合金的脆性温度区(40%)

合金牌号  脆性(可低塑性)区/℃

H62250~650

H68250~650

H80400~500

H90400~650

HPb

HPb

QAl5370~530

QSn.5300

QSn6..1420~620

4.导热性好

钢具有很高的导热性,热导率为385.48W/m℃。铜中加入合金元素后,导热性有所降低。例如。H62黄铜的热导率为108.94W/m℃;QAl4铝青铜的热导率则更低些,为58.66W/m℃。但总的来说,铜合金的导热性比钢好,而且铜合金的导热性随温度升高而增加。所以,铜合金可以直接高温装炉,快速加热。由于铜合金的导热性好,,,锻造时应采取必要的工艺措施,以尽量减少金属的热量散失。

5.某些钢合金的热效应现象较显著

一些铜合金,例如锡磷青铜和锰青铜,锻造时热效应现象较显著。若变形速度过快,则由于热效应的作用,容易产生过热,甚至过烧。含铅量较高(超过2.5%)的铅黄铜模锻件,在变形程度较大的部位极易开裂。其原因也就是由于变形程度较大的部位热效应显著,,使合金的温度升高,引起合金中低熔点杂质的熔化,破坏了晶间的联系。另外,铜合金锻造时的外摩擦系数较大,所以流动性较差,模锻时难以成形。

铜合金锻造过程中的缺陷与对策

1.过热、过烧

铜合金加热温度超过始锻温度时要产生过热,黄铜和(+)黄铜的过热倾向较大。这类黄铜,如加热温度超过转变温度,晶粒会剧烈长大,锻造时坯料形成桔皮表面,甚至开裂。过热的(+)黄铜和(+)铝青铜等快冷时,要出现魏氏组织。为避免过热这类铜合金的加热温度不宜超过转变温度,即在(+)两相区锻造为宜。

所以为防止过热、过烧,应严格控制加热温度和时间。在油炉和煤炉中加热时,更应准确控制炉温以保证加热质量。为避免火焰直接喷射到坯料上引起局部过烧,可以在坯料上面覆盖一层薄铁皮。

2.锻造裂纹

铜合金锻裂的原因主要有下列几方面:

①坯料内部或表面有缺陷;

②锻造温度不合适,材料塑性低;

③变形程度过大或拉应力过大。

钢锭的表面质量较差,内部也常常有较严重的偏析,锻造时常易开裂。因此,钢锭需经均匀化退火,锻前要进行车皮。锻造温度对铜合金的塑性影响很大。铜合金中由于加人了大量合金元素,始锻温度低,锻造温度范围窄,并存在中温脆性区。加热温度过高,容易产生过热、过烧,引起锻裂或粗晶。锻造温度过低时,有些铜合金(例如铁青铜),由于再结晶不充分,塑性降低,也常常产生裂纹。

3.切边撕裂

铜合金锻件在胎模锻和模锻后,如立即进行切边,往往会在切边处有撕裂锻件本体的现象。当锻件冷却后再切边时,就可避免这种缺陷。

4.折叠

铜合金变形时,表面容易起皱。因此,较易产生折叠。例如,拔料时,如变形后的台阶较尖锐,在第二次锤击时就容易产生折叠。又例如,当阀体锻件的大本体上有小管接时,如采用压肩倒角的成形工艺,小管接处会由于变形不均匀产生缩孔;若再用镦粗法将其端面拍平,便会在管接与本体交接处形成折叠。因此吸顶灯价格
,锻造铜合金时,工具和模具转角处的圆角半径要大一些,并要注意润滑;对于一些高度与直径比例不大的管接,适于采用在漏盘中挤压成型;对较易产生折叠的铜合金锻件,要考虑到以后的清理,在确定加工余量和计算用料时,应比碳钢取得大些。

5.晶粒粗大

铜合金晶粒长大后不能像碳钢那样通过热处理加以细化,因此,晶粒粗大将使产品性能下降玉石批发批发
。铜合金晶粒粗大的原因:①坯料过热;②终锻温度过高;③锻造时的变形程度处于临界变形程度范围(10%~15%)内。为了避免形成上述粗大晶粒。

应当注意以下几点:①锻造时每次变形程度应大于10%~15%;②为保证适宜的终锻温度,应根据成形方式和变形量大小选择合适的始锻温度。例如,QAl合金胎模锻时900℃始锻,而自由锻时850℃始锻,原因是胎模锻较自由锻散热快。③(+)黄铜和青铜的加热温度应稍低+的转变温度。

6.应力腐蚀开裂

如果铜合金锻件内存在残余应力,则在潮湿大气中,特别是在含氮盐的大气中会引起应力腐蚀开裂,也称季裂。防止这种缺陷的对策是:

①锻造时,应使锻件上各处的变形量和变形温度比较均匀。例如,锻造长轴类锻件时,应将工件经常调头变形,使各部分的变形温度相近,以减小内应力;

②铜合金锻造后,要及时在260~300℃范围内进行消除应力退火。

7.氢气病

所有高铜的铜合金(如H90),铝青铜及铜镍合金,在高温下极易氧化。含有氧的铜合金,如在含有H2、CO、CH4等的还原气氛中加热,则这些气体会向金属内扩散,与Cu2O化合而生成不溶于铜的水蒸气或CO2。这种水蒸气具有一定的压力,力图从金属内部逸出,结果在金属内部形成微小裂纹,使合金变脆,即所谓氢气病。因此,加热铜合金时,炉子气氛是中性的。

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