铜合金的热处理

1、铜合金的热处理項目項目鏈接鏈接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項目鏈接鏈接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说明说明均匀化退火主要目

2、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

3、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

4、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470630；小直径线材(10%)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、TU24505

5、20 5005505305805506005806304050 50605060506050701.0 1.051.751.82.52. 64.04. 0棒材T2、TU1、TUP (软制品)5506206067带材T2290340 3403803504103804400.09 0.10.250.30.550.61.2线材T2、T3、T44104300.30.8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/5mm15 mm0.51 mm5 mm15 mm0.51mm5 mm15 mm0.51mm5mm15mm0.51mm0. 5mmBZn15-2

6、0250700750680730600700520600BA16-1. 5700750700730580700550600BA113-3700750700730580700550600BMn40-1. 5800850750800600750550600BMn3-12250375700750680730600700520600表9.2-3黄铜带材的制造与力学性能关系性 能 加工量及退火温度/抗拉强度 /MPa延伸率 (%)晶粒尺寸 /mm制耳高度 /mm极限拉 伸系数H7015% 加工400360570.040.20.45550320730.050. 30.40700300760.070.50.

7、4575% 加工400400490.020.50.49550330700.040.50.44700300650.081.20.45表9.2-3黄铜带材的制造与力学性能关系加工量 及退火温度/抗拉强度 /MPa延伸率 (%)晶粒尺寸 /mm制耳高度 /mm极限拉 伸系数H6515% 加工400340620.061.00.45550320740.060.30.42700280700.080.30.4475% 加工400470530.030.50. 44550320690.040. 50.45700290720.092.00. 45H6015% 加工400400450.031. 50. 505503

8、70520.031.20. 46700360520.052.00.4675% 加工400450400.021.50.46550380520.031. 20.46700380530.041.20.47注：1. 15%加工：0.94mm，退火15%冷轧0.8 mm，退火。2. 75%加工：3.2mm，退火75%冷轧0.8mm，退火。3. 制耳高度用外径25mm的坯料深冲成外径45 mm样品的制耳的峰谷之差表示，在轧制方向成45角的方向上生出4个耳子峰，d1 20.6 mm。4. 冷加工后退火保温为1h。表9.2-4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合金代号最佳退火规范 (预

9、冷变形60%)弹性极限/MPa硬度 HV电阻率/ (mm2/m)0.0020.0050.01QSn4-3150，30 min4545215812180.080 2QSn6.5-0.1150，30 min479539584QSi3-1275，1h4845546192100.262QA17275，30 min6177117742700.115H68200，1h4435095691900.086H80200，1h3824665271700.0567H85200，30 min3423974451550.048 6BZn15-20300，4 h5376025502300.256加工铜合金的强化热处理加工

10、铜合金的强化热处理说明说明加工硬化有些铜合金无法通过热处理进行强化，如黄铜、锡青铜、含铝量小于9%的铝青铜、锰青铜、铬青铜、白铜及锰白铜等，它们只能加工硬化。淬火加回火强化铜合金有一类铜合金通过淬火与回火得到强化，原理与钢的强化相似，其典型合金是含铝量大于9%的铝青铜，此合金高温加热出现相，淬火后相转变成亚稳组织马氏体，将其加热回火时会分解成细小的(+2)共析组织，使强度、硬度又有升高，铝青铜的淬火回火工艺见表9.2-5。表9.2-5 铝青铜的淬火与回火工艺合金代号淬 火回 火硬度 HBW温度/时间/h冷却温度/时间/h冷却QA19-279081012水3904101.52空气200 250Q

11、A19-484086012水3403601. 52空气160220QA110-3-1.583084012水3003501.52空气207289QA110-4-491093012水6406601.52空气250300加工铜合金的强化热处理加工铜合金的强化热处理说明说明固溶加时效强化铜合金有一类铜合金通过固溶与时效得到强化，原理与铝合金的强化相似，其典型合金是铍青铜。铍在铜中的最大溶解度为 2.7%，随温度下降而显著减少，且又有明显的沉淀硬化效果，能获得良好的综合机械性能，如强度、硬度、塑性、导电性、弹性极限、弹性模量，并减少合金的弹性滞后。时效前也可冷变形，时效后且能获得更高的强度和硬度。铍青铜

12、的固溶时效工艺见表9.2-6，对一般棒材、条材和截面厚度较大的零件，加热保温时间按每25.4mm/h计算，对于薄件加热保温时间见表9.2-7;严格控制固溶温度，既要保证合金元素的溶解，又不能使晶粒急剧长大，铍青铜固溶处理后晶粒尺寸要求见表9.2-8;固溶加热后，应立即淬入低于25的水中，转移时间不得超过35 s。铍青铜的时效分高温时效与低温时效，低温时效易于控制，并能获得最大的强度和硬度;但高温时效能更好地去除内应力，获得更高的疲劳强度、抗零点飘移和抗松弛能力。不论高、低温时效，含铍量较多、经过冷加工的材料时效的温度和时间均取下限，反之取上限。固溶加热应在真空炉或保护气氛炉中，而决不能在盐浴炉

13、中进行，以免发生晶界腐蚀与脱铍。铍青铜型材一般以固溶状态(软态)供货，可直接冷作成形，然后作时效处理。时效过程中随着强化相的析出，以及应力的释放，零件将发生变形，因此须将零件固定在夹具中作时效处理。夹具的重量要尽量轻，用力要适当。在零件形状允许的情况下，夹具可将零件重叠装夹(图9.2-1)。时效处理可叠加进行，因此可把时效分成两次进行，第一次不上夹具，第二次用夹具，且在第一次时效后快速冷却。表9.2-5 铝青铜的淬火与回火工艺合金代号淬 火回 火硬度 HBW温度/时间/h 冷却温度/时间/h冷却QA19-2790810 12水390410 1.52空气 200 250QA19-4840860

14、12水340360 1. 52 空气 160220QA110-3-1.5 830840 12水300350 1.52空气 207289QA110-4-4910930 12水640660 1.52空气 250300表9.2-6 铍青铜固溶与时效工艺合金代号固溶温度 /时 效温 度/时 间/hQBe2780800(320350)5 (350380)313 0.251. 5QBe1.9780800(315340)5 (350380)313 0.251.5QBe1.7780790(300320)5 (350380)313 0.251.5表9.2-7 铍青铜薄板、带材及薄件固溶处理的保温时间材料厚度/m

15、m保温时间/min材料厚度/mm保温时间/min0. 11 0.110. 2526 390.250.76 0.742. 30610 1030表9.2-8 铍青铜固溶后要求的晶粒尺寸材料厚度/mm最大平均晶粒尺寸/mm0.250.750.0350.752. 290.0432.294.780.060表9.2-9 硅青铜、铬青铜、锆青铜、铝白铜固溶时效处理工艺合金代号固 溶时 效温度/时间冷却介质温度/时间/hQSi1-385087512 h水45047524QCr0.51 0001020 2040min水42547023QZr0.29009201530 min水420450235001QZr0.4

16、9209501535 mm水42046023BA113-39001000500600BA16-1.59005005502铜及加工铜合金加热保护气氛铜及加工铜合金加热保护气氛铜和加工铜合金的热处理须在保护气氛或真空中进行。各种铜与加工铜合金因成分不同，加热时的保护气氛的成分也不同。紫铜采用中性或微还原性气氛，也可在微氧化性气氛中加热 (表9.2-10中的1、7)，均要限制硫、氧、氢的含量;黄铜采用还原性的气氛(表9.2-10中的2、3、4、5);高锌黄铜(含锌量大于30%) 为了防止脱锌和变色要限制CO2及H2O的含量;硅青铜、铝青铜的气氛必须纯净干燥，采用表中的气氛2、4、5;铍青铜淬火时一般采用表中气氛5;白铜采用表中气氛1、3、4、5。表9.2-10 铜与铜合金热处理保护气氛的类型和成分编号名 称类 型