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1、第23卷第3期平原大学学报2006年6月Vol.23No.3JOURNALOFPINGYUANUNIVERSITYJune.20063退火处理对紫铜组织和性能的影响郭贵中(平原大学机电工程学院,河南新乡453003)摘要:对紫铜进行了退火处理,并进行了力学性能试验和金相组织分析,结果表明退火处理能改善紫铜的组织和性能,对后续的锻造生产有指导意义。关键词:紫铜;退火处理;显微组织;力学性能+中图分类号:TG146.11文献标识码:A文章编号:1008-3944(2006)03-0129-03紫铜(即纯铜)具有优良的导电、导热性和塑性及良好的耐腐蚀性,在电子工业,仪器仪表和高压开关等工业
2、中有广泛的应用。工业生产中,对紫铜制件的表面硬度和内部晶粒度要求比较苛刻,通常的退火处理工艺难以满足要求。高压开关元件———触指(如图1所示)。锻造生产过程中,由于其使用工况的特殊性,厂方对其组织性能和硬度指标有极严格的要求:合格的元件要求组织晶粒细小,硬度达到HB70以上。应用通常的退火处理工艺,会出现一些如晶粒粗大、硬度不够等缺陷,严重影响元件的寿命和工作效率。为解决此难题,我们对紫铜在各温度下的退火处理工艺进行了研究。通过试验,观察了试样的金相组织结构,测定了试样硬度,作出了硬图1触指零件度曲线,掌握了T2紫铜在不同温度下退火处理的金相组织及其硬度变化规律,并对紫铜的微观组织一
3、、材料制备及实验方法作了一定的研究和分析说明,分别从晶粒度和硬度(一)试验材料与设备两方面综合考虑,找到了最佳的退火处理工艺方案,试验中采用T2紫铜作试验材料,其化学成分为触指零件的生产做好准备。如表1。表1紫铜化学成分CuPbBiFeSnAs质量分数(%)>99.90.0050.0020.0050.0050.002取试样ф12×15的铜棒,经50%拉拔变形,28微镜及IAS-4图像分析仪系统;箱式电阻炉;布氏个,分7组。经退火处理后,每组中两个进行力学性硬度实验机(HB3000)。能试验,两个进行金相试验,取其平均值。(二)试验方法试验设备:OLYMPUS(PMG3型)光学金相显退
4、火处理工艺如表2所示。3收稿日期:2006-01-18修回日期:2006-03-17作者简介:郭贵中(1978-),男,河南新乡人,主要从事机电技术的教学与研究。·129·表2试验方法晶粒的位错源开动,因而粗晶粒的屈服强度低,即在序列热处理工艺规范较低的外力下就开始塑性变形,因而强度较低。1300℃退火,保温60min,水淬或炉冷2350℃退火,保温60min,水淬或炉冷3400℃退火,保温60min,水淬或炉冷4450℃退火,保温60min,水淬或炉冷5500℃退火,保温60min,水淬或炉冷6550℃退火,保温60min,水淬7720℃退火,保温60min,水淬二、试验结果及分析
5、(一)力学性能测量试样的布氏硬度,测量结果见表3和图2。由图表可知,退火处理使紫铜的硬度有所降低,其中在300℃～360℃区域,硬度曲线陡直,硬度随退火图2硬度曲线温度的升高而快速降低;360℃～550℃区域,硬度曲线开始变缓,退火温度升高对材料的硬度影响变小;(二)金相组织550℃～720℃区域,硬度曲线近似平行与温度轴线,用3%FeCL3+10%HCL水溶液作腐蚀剂侵蚀即这一阶段退火温度对材料硬度变化的影响微弱。金相试样后,观察结果如图3所示。实验表明,退火表3硬度测试结果温度低时,保温时间的影响较小;若退火温度高时则温度(℃)压痕d(mm)硬度(HB)保温时间对晶粒度影响较大。
6、所以在高温下退火应3001.716105.3尽量缩短保温时间,以避免晶粒粗大。为了避免出3502.28057.9现再结晶织构,退火前的冷变形度不应大于40%～4002.28557.660%。冷变形度大,退火温度越高,再结晶织构越明4502.33854.95002.28157.8显。从金相试验照片可看出,400℃退火与700℃退5502.29557.1火后金相组织有很大差别,前者比后者组织要细很7202.34254.7多,适合压力加工。变形退火影响紫铜硬度的主要因素是晶粒度。影响晶粒度大小的因素主要有:退火温度,保温由于细晶强化的作用,晶粒越细,强度越高。通常用时间。实际晶粒度的大小,
7、取决于具体的加热温度和晶界位错塞积模型,位错塞积后,便对晶粒中间的位保温时间,但主要取决于加热温度。在某一加热温度错源有一反作用力或背应力,这个反作用力随位错塞下,随保温时间的延伸晶粒不断长大,但长大到一定积的数目而增大,当增大到某一数值时,可使位错源尺寸后,晶粒长大就极其缓慢了。在最高加热温度相停止动作。细晶粒的反作用力大,因为离位错源近,同时,加热速度越快,晶粒越小。这是因为:加热速度这样,当细晶粒中心的位错源已被迫停止时,粗晶粒快,转变温度高,形核率
