发布时间：2021-03-09点击：3158
摘要：黄铜中添加一定量铅元素 ，，，，，，，显著提升了材料的切削性能、耐磨性能 ，，，，，，，广泛应用于机械工程中各种连接件、阀门、阀杆轴承保持中 ，，，，，，，其中阀门坯料、制锁业、钟表业是三大重要市场。。。。。。。。而铅几乎不固溶于铜锌二元合金 ，，，，，，，以游离状态弥散地分布固溶体中 ，，，，，，，沿晶界聚集分布易导致铅黄铜在热加工、冷加工过程中出现开裂现象 ，，，，，，，本文主要是通过研究铅黄铜HPb59-1冷、热加工过程中裂边形成机理 ，，，，，，，进而控制或减轻裂边的产生。。。。。。。。
关键词：铅黄铜；；；；； ；；；成分；；；；； ；；；热加工；；；；； ；；；裂边控制
中图分类号：TF811文献标识码：A文章编号：1002-5065（2020）13-0143-2
铅黄铜 ，，，，，，，俗称易切削黄铜 ，，，，，，，具有优良的润滑和减磨性能 ，，，，，，，其机械加工零件表面精度很高。。。。。。。。长期以来 ，，，，，，，行业内对铅黄铜的使用多以板材为主 ，，，，，，，加工效率低下 ，，，，，，，而且板材的生产精度较低 ，，，，，，，因此如何开发出铅黄铜带材来替代板材使用时提***
率的有效手段 ，，，，，，，生产工艺采用铸造、热加工、冷加工的传统三段式加工工艺 ，，，，，，，铅黄铜的熔炼、铸造生产并不困难 ，，，，，，，可以使用感应熔炼 ，，，，，，，坩埚熔炼等方式 ，，，，，，，铸造生产可采用半连续铸锭、砂模、铁模等；；；；； ；；；但铅黄铜热轧、冷轧则易产生裂边现象。。。。。。。。
因此 ，，，，，，，如何控制或减少铅黄铜裂边是提高铅黄铜带成材率 ，，，，，，，后期零件加工的可持续性的首要攻克的难点。。。。。。。。就铅黄铜HPb59-1而言 ，，，，，，，含铅量0.9%~1.8% ，，，，，，，冷、热压力加工尚可 ，，，，，，，是目前市场上应用较广的铅黄铜 ，，，，，，，它的特点是可切削性好 ，，，，，，，有良好的力学性能 ，，，，，，，能承受冷、热压力加工 ，，，，，，，易焊接 ，，，，，，，钎焊好 ，，，，，，，对一般腐蚀有良好的稳定性 ，，，，，，，但有腐蚀破裂倾向 ，，，，，，，主要用于空调阀门、五金机械等。。。。。。。。常用铅黄铜的成分如下表1。。。。。。。。
1.铅黄铜裂边控制工艺研究
1.1化学成分控制
黄铜中添加1%的Pb ，，，，，，，Pb几乎不溶于铜锌合金 ，，，，，，，不溶铅质点导致材料的热加工性能不佳 ，，，，，，，但双相黄铜依靠相变重结晶（a-b） ，，，，，，，可使铅分布在晶粒内部而不是在晶界上 ，，，，，，，加入一些微量元素 ，，，，，，，能有效细化晶粒 ，，，，，，，使铅分布更加均匀。。。。。。。。为此 ，，，，，，，通过在铸锭里添加不同微量元素 ，，，，，，，以达到改善铸锭组织和成分均匀分布的目的 ，，，，，，，见下表2。。。。。。。。
按照以上成分 ，，，，，，，笔者单位***轮铸造4批次坯料（添加稀土和铜硼各2批次） ，，，，，，，在同一加热条件下进行热轧试验 ，，，，，，，其中添加稀土锭坯展现较良好的热加工特性 ，，，，，，，轧至12mm厚度 ，，，，，，，未出现明显裂边现象 ，，，，，，，而添加铜硼锭坯均出现开裂 ，，，，，，，无
法继续加工。。。。。。。。
第二轮铸锭试验 ，，，，，，，主要验证添加稀土元素对铸锭的影响 ，，，，，，，共生产14块铸锭 ，，，，，，，其中添加稀土元素10块 ，，，，，，，未添加稀土元素4块 ，，，，，，，热轧后添加稀土元素的铸锭有8块全部通过 ，，，，，，，通过率为80%；；；；； ；；；而未添加稀土元素的4块铸锭有3块裂边 ，，，，，，，通过率仅为25%。。。。。。。。
根据第二轮的试验效果 ，，，，，，，进一步明确稀土元素的添加对铸造组织的改善 ，，，，，，，在同样的热加工条件下 ，，，，，，，***终确定添加稀土元素能有效改变铅黄铜铸态组织 ，，，，，，，提升材料的热加工性能。。。。。。。。
1.2热轧工艺研究
虽然稀土元素的添加能有效提升铅黄铜的热加工性能 ，，，，，，，但在热轧期间 ，，，，，，，仍有部分铸锭出现开裂 ，，，，，，，在成分上无明显差别的情况下 ，，，，，，，对热加工工艺进行探讨 ，，，，，，，在不同温度下进行均匀化热处理 ，，，，，，，对比铸态组织 ，，，，，，，高倍分析结果如下：
试样组织均为基体β+α+Pb相 ，，，，，，，1#、4#样为铸态组织 ，，，，，，，Pb相大部分呈网状分布α相内。。。。。。。。经600℃退火后 ，，，，，，，α相由原始态的条状转变为圆块状,随时间的增加 ，，，，，，，α相圆块状有所长大 ，，，，，，，Pb相大部分呈网状分布在晶界中 ，，，，，，，如图1。。。。。。。。
通过以上组织高倍分析 ，，，，，，，初步确定了铸锭热加工工艺 ，，，，，，，先低温均匀化退火 ，，，，，，，使铅质点尽可能多的分布在晶界中 ，，，，，，，可有效地减少裂边。。。。。。。。
1.3冷加工工艺研究
通过对铅黄铜的成分及热加工工艺进行探讨 ，，，，，，，有效地控制了热加工裂边的产生 ，，，，，，，但铅黄铜具有较高的冷变形抗力 ，，，，，，，加工硬化速度快 ，，，，，，，当冷加工总加工率达到50%以上时 ，，，，，，，材料仍会出现碎裂 ，，，，，，，因此对热轧后带坯与退火后的热轧带坯进行组织分析对比 ，，，，，，，以此来调整工艺。。。。。。。。
试样高倍制样并侵蚀后显微观察 ，，，，，，，组织均为β基体+α相+强化相。。。。。。。。1#和2#试样为热轧后 ，，，，，，，显微组织基本一致；；；；； ；；；3#试样为热轧带坯经罩式炉退火 ，，，，，，，显微组织基本一致 ，，，，，，，其中1#和2#试样的β相呈链条状沿加工方向分布。。。。。。。。3#试样（也就是1#和2#试样退火后）β相方向性消失 ，，，，，，，呈网状分布。。。。。。。。（图2）
通过以上分析 ，，，，，，，热轧后进行均匀化退火能有效改善热轧带坯组织 ，，，，，，，铣面后一次初轧至6.0mm可保持不裂边 ，，，，，，，保证了后续冷加工边部质量 ，，，，，，，保证了成品组织均匀性。。。。。。。。
对轧制的2.0mm带材退火后进行高倍组织分析 ，，，，，，，材料组织均为α+β+颗粒相 ，，，，，，，β相以不规则块状与α相相间分布 ，，，，，，，黑色颗粒相分布较为均匀弥散 ，，，，，，，α基体已再结晶 ，，，，，，，晶粒平均直径为0.040mm ，，，，，，，未观察到高倍组织缺陷 ，，，，，，，成品性能满足用户使用要求。。。。。。。。
2.结语
笔者通过对铅黄铜成分、热加工、冷加工工艺研究 ，，，，，，，查找了造成铅黄铜热、冷加工过程中产生裂边的主要原因 ，，，，，，，并针对性了进行成分改变、热加工工艺的改变 ，，，，，，，形成了稳定的铅黄铜生产工艺 ，，，，，，，较大程度上减轻了铅黄铜轧制裂边的产
生 ，，，，，，，但因为含铅黄铜的合金特性 ，，，，，，，批量生产中仍会出现一些轻微的裂边 ，，，，，，，在后续生产中 ，，，，，，，进一步对铸锭的成分均匀性、铸造工艺的稳定性以及热处理温度的均匀性上加以控制 ，，，，，，，是控制铅黄铜裂边的主要考虑。。。。。。。。
来源：中国知网作者：朱明益 张娟
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