铜合金的热处理技术
铜合金的热处理

对于能热处理强化的铜合金,中间退火后必须缓冷,其他铜合金冷却速度对性能影响不大。中间退 火的温度与预先的冷变形程度、金属的成分、加热速度、原始晶粒尺寸等有关。加热温度且在再结 晶温度以上,温度太低再结晶不完全,但太高又会使晶粒粗大,使下一道冷加工时,材料表面出现 “桔皮”状,这是十分有害的,尤其在单相材料中。在成形加工量小时,宜采用晶粒细小的坯料,当成 形加工量大时,宜采用晶粒粗大的坯料。铜合金再结晶后的力学性能不仅与其成分有关,还与退火 温度及退火前的冷加工量有关。
鏈接
項目
11 铍青铜固溶与时效工艺 铍青铜薄板、带材及薄件固溶
12 处理的保温时间
13 铍青铜固溶后要求的晶粒尺寸
硅青铜、铬青铜、锆青铜、铝 14 白铜固溶时效处理工艺 15 铜及加工铜合金加热保护气氛
铜与铜合金热处理保护气氛的 16 类型和成分
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铜合金的热处理--退火
均匀化退火
中间退火温度在再结晶温度以上,材料的软化程度取决于冷加工率、退火温度、保温时间。一般在 加工初期采用高温退火,加工后期采用较低温度退火,以保证晶粒度的均匀一致。合金再结晶温度 经验公式:T再=0.4T熔(k)=0.4t熔-164(℃)
通常中间退火时,采取快速升温,装炉量大,温度取上限.从而提高再结晶温度,细化晶粒,缩短加 热时间,减少氧化,提高生产率;最终退火,缓慢升温,控制装炉量,温度取下限,特别是薄壁零件, 以保证产品性能均匀。温度控制在±5℃之内,退火保温时黄铜为1.5~3h,锡青铜、铝青铜、铍青铜 为1~3h。
说明
主要目的: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℃)。
高性能铜合金的热处理及其加工技术

高性能铜合金的热处理及其加工技术发布时间:2023-02-23T06:23:28.590Z 来源:工程建设标准化》2022年第19期10月作者:余锡孟,程列鑫,黄翔[导读] 从二十世纪六十年代起,国外对高性能铜合金的研究越来越深入,并研制出了一批高性能铜合金余锡孟,程列鑫,黄翔绍兴市质量技术监督检测院浙江省绍兴市 312366摘要:从二十世纪六十年代起,国外对高性能铜合金的研究越来越深入,并研制出了一批高性能铜合金。
近十年来,我国的高性能铜合金技术大多是仿效国外,间接导致我国的高性能铜合金技术发展进入瓶颈期,我国合金处理加工技术面临着巨大的挑战。
因此,结合我国资源特点,开发出性能优良的高性能铜合金,对我国来说具有重大的战略和现实意义。
本文介绍了高性能铜合金技术的现状、热处理及加工技术、以及处理措施。
关键词:高性能铜合金;热处理;加工技术高性能铜合金是一种应用范围很广的功能材料。
但是,随着电子设备的迅速发展,高性能铜合金在强度和导电性能上已不能满足当前的需求,高性能铜合金由于强度高,在加工过程中会产生很大的导电损耗。
随着技术的进步,新的技术不断涌现,为高性能铜合金的生产开辟了一条新的途径。
本文以此为基础,对高性能铜合金的热处理及加工技术进行了较为深入的探讨,并提出了解决措施。
1.高性能铜合金研究现状通过高性能铜合金的研究发展,现如今高性能铜合金大致如下:1.沉淀型强化:通过固溶和时效后,高性能铜合金的固溶体沉淀出一种强化相,从而提高了铜合金的强度和导电性能。
但其时效温度高(400~650℃),加工技术较为复杂,对加工设备的要求也比较高。
2.弥散强化铜合金:将陶瓷颗粒添加到铜基体中,以提高其强度和稳定性。
在实际使用中,应注意其与CuJ基体的相容性,避免因选用强化相的不当而影响高性能铜合金的结构及性质。
目前,弥散强化铜合金的主要强化材料为氧化铝,使铜合金的强度和导电性能得到显著改善。
3.铜-镁合金,顾名思义,是将适量的镁加入到铜中,其优势在于加工技术简便,无需再进行任何热处理,就能达到比较高的标准,还降低了生产成本。
热处理工艺对铜合金材料的强度和塑性的调控

热处理工艺对铜合金材料的强度和塑性的调控热处理工艺是一种利用材料在一定温度下的相变和组织变化来改变其性能的方法。
在铜合金材料的热处理过程中,能够通过调控温度、时间和冷却速率等参数,有效地调控材料的强度和塑性。
强度是材料抵抗外力破坏的能力,通常以屈服强度和抗拉强度来表示。
热处理工艺可以通过改变合金的晶粒尺寸、形状和分布来调控材料的强度。
例如,在固溶处理中,通过加热合金到高温使其固溶体中原子扩散,然后迅速冷却,使得溶质原子无法回到晶格中,形成高强度的固溶体溶体。
这可以导致材料的抗拉强度和屈服强度的显著提高。
另外一种常用的热处理工艺是时效处理。
通过在合金处于一定温度下的时效过程中,溶质原子与基体原子之间的扩散作用会导致新的相的形成和晶粒长大。
这种相变和晶粒长大会影响材料的结构和力学性能。
例如,蒸汽渗碳处理是一种常用的铜合金时效处理方法,可以在分解时沿晶界生长出细小且高硬度的二次硬质相,从而提高合金的强度。
塑性是材料进行形变的能力。
在热处理工艺中,塑性和强度通常是相互矛盾的。
通过改变热处理过程中的参数,可以在一定程度上调节材料的塑性。
例如,在固溶处理时,快速冷却可以得到高强度的固溶体溶体,但同时也降低了材料的塑性。
而在时效处理中,较长的时效时间可以提高材料的强度,但会降低其塑性。
因此,在控制热处理参数时需要考虑到材料所需的强度和塑性之间的平衡。
此外,热处理工艺还可以改善材料的热稳定性和耐腐蚀性能。
例如,通过高温处理和快速冷却可以获得高强度的材料,同时提高其热稳定性。
而时效处理可以通过第二相的析出来增加材料的硬度和耐腐蚀性。
总结起来,热处理工艺对铜合金材料的强度和塑性具有明显的调控作用。
通过调整热处理工艺参数,可以改变材料的晶粒尺寸、形状和分布,从而调节材料的力学性能。
然而,需要注意的是,强度和塑性通常是相互矛盾的,因此需要在调节过程中寻找一个平衡点,以满足特定的工程要求。
同时热处理工艺还可以提高材料的热稳定性和耐腐蚀性能,使材料在特定环境中具有更好的性能。
铜及铜合金热处理标准

铜及铜合金热处理标准
《铜及铜合金热处理标准那些事儿》
嘿,咱今天就来说说铜及铜合金热处理标准这档子事儿。
我记得有一次啊,我去一个工厂参观。
那里面到处都是各种各样的铜制品和铜合金物件。
我就好奇地凑近去看,哇,那一个个铜零件被摆放得整整齐齐的。
我就问旁边的工人师傅,这些铜家伙都要怎么处理呀?师傅就笑着说,这可就有讲究啦,得按照标准来进行热处理呢。
他给我详细地讲,说铜及铜合金的热处理就像是给它们来一场特别的“变身之旅”。
不同的温度、时间和处理方式,能让这些铜玩意儿变得或硬或软,性能大不一样呢。
就好比做饭,火候和时间掌握好了,做出来的菜才美味。
他们得严格按照那个什么热处理标准来操作,不能有一点儿马虎。
要是弄错了,那可能这批铜制品就不达标啦,可就浪费啦。
我在那听着,觉得还挺有意思的。
原来这小小的铜里面还有这么多门道呀。
就像我们平时做事一样,得有个标准,按照标准来,才能把事情做好,做出高质量的成果。
所以说啊,铜及铜合金热处理标准真的很重要呢,它就像一个指挥棒,指引着大家把铜处理得恰到好处,让这些铜制品能更好地发挥它们的作用呀。
咱可不能小瞧了它哟!。
铜合金的热处理

2、合金相
Cu-Al合金相图
α—Cu基固溶体(FCC),铝青铜的基体相,存在退火栾晶; β—Cu3Al基固溶体,电子弄得3/2,bcc; γ2—Cu4Al9基固溶体,电子浓度21/13,复杂立方;
Cu-Sn相图
α—Cu基固溶体(FCC)青铜的基体相,存在退火栾晶; β—Cu5Sn基固溶体,电子浓度3/2,bcc; γ—Cu3Sn基固溶体,电子浓度7/4,fcc; δ—Cu31Sn8基固溶体,电子浓度21/13,复杂立方; ε—Cu3Zn基固溶体,电子浓度7/4,密排六方; 注意:δ→α+ε(反应慢)一般不出现 所以:(1)一般合金RT组织通常为α+(α+δ)共晶组织
一、锡青铜
早期青铜仅指锡青铜。现在青铜这个名词以成为除黄铜和 白铜之外的铜合金的总称。
1、牌号
• QSn+x(x表示Sn含量)-y(第三组元含量)-z(第四 组元含量)……
• 例如QSn4-3表示含Sn约4%,其它元素约3%的青铜。
•
QH Sn4-3表示含Sn约4%,其它元素约3%的铸造青
铜。
2、合金相
3、时效特点
(1)脱溶序列 过饱和的α-固溶体—γ’’(片状GP区)—γ’— γ2 其中γ’’(片状GP区)—γ’发展时强度最高;
4. 工业铝青铜
二元合金 QAl5,、QAl7(属于单相α组织,枝晶和栾晶,耐蚀、耐磨
、弹性材料,如弹簧) 多元合金(通常加Fe、Mn、Ni等)
Qal9-4(Fe):Fe加入,细化组织,HB↑,耐磨性↑,防止自回火 ,可热处理强化,用于船舶电器零件; QAl9-2(Mn):Mn加入,耐蚀性↑,防止自回火,用于海轮上的 零件; QAl11-6-6(Fe、Ni):综合性能最佳,主要用于重要的重型零 件,应用与机械,航空工业的高强耐磨齿轮,可用温度高达 500℃。
热处理工艺对铜合金材料的电导率和热导率的调控

热处理工艺对铜合金材料的电导率和热导率的调控热处理工艺对铜合金材料的电导率和热导率的调控铜合金材料在众多行业中都有广泛的应用,因为其具有良好的导电性和热导性。
然而,不同的应用场景对材料的导电性和热导性要求不同。
为了调控铜合金材料的导电性和热导性,热处理工艺被广泛用于铜合金材料的制备和改性。
热处理是指通过加热和冷却等工艺操作,使材料的组织结构和性能发生相应的变化。
针对铜合金材料,常用的热处理工艺包括时效处理、固溶处理和淬火等。
这些热处理工艺可以对铜合金材料的晶体结构、晶界结构和孪晶结构等进行调控,从而影响材料的导电性和热导性。
首先,热处理工艺对铜合金材料的晶体结构有重要影响。
晶体是材料中基本的结构单元,不同的晶体结构对电流和热流的传导方式存在差异。
例如,铜合金材料常见的晶体结构有面心立方(FCC)结构和体心立方(BCC)结构。
通过热处理工艺,可以改变铜合金材料的晶体结构,从而对导电性和热导性进行调控。
例如,通过固溶处理可以将固溶体中的固溶元素溶解在铜合金的原子晶格中,使其晶体结构由原来的FCC结构转变为固溶体的BCC结构。
这样的晶体结构变化使得铜合金材料的电导率和热导率发生了明显的变化。
其次,热处理工艺对铜合金材料的晶界结构也产生了影响。
晶界是晶体的边缘区域,其结构和性质对材料的导电性和热导性具有重要影响。
通过热处理工艺,可以改变材料的晶界结构,从而影响铜合金材料的导电性和热导性。
例如,通过时效处理可以在晶界形成细小的析出物,这些析出物在晶界上形成了障碍,减弱了电子和热流的传导,从而降低了材料的导电率和热导率。
最后,热处理工艺还可以对铜合金材料的孪晶结构进行控制。
孪晶是晶体中具有特殊晶界结构的区域,对材料的导电性和热导性有重要影响。
通过热处理工艺,可以控制材料的孪晶比例和孪晶尺寸,从而对铜合金材料的导电性和热导性进行调控。
例如,通过淬火等工艺可以使材料中的孪晶比例增加,从而提高了材料的导电率和热导率。
铬锆铜热处理工艺

铬锆铜热处理工艺铬锆铜热处理工艺1. 简介铬锆铜是一种特殊合金,广泛应用于航空航天、电子设备和化工等领域。
它具有良好的导电性、热传导性和耐腐蚀性,因此在一些特殊环境下具有重要的作用。
铬锆铜的热处理工艺是为了改善合金的性能和延长其使用寿命。
2. 热处理工艺的基本原理热处理是通过控制合金的加热和冷却过程,改变其晶体结构和物理性能。
铬锆铜的热处理工艺主要包括固溶处理和时效处理。
2.1 固溶处理固溶处理是将铬锆铜加热到固溶温度,使合金中的固溶体均匀溶解,然后迅速冷却。
这样可以使合金中的溶质原子重新分散,减少晶界和亚晶界的敏感性,提高合金的塑性和强度。
固溶处理的温度和时间需要根据具体的合金成分和要求进行调整。
2.2 时效处理时效处理是将固溶体经过适当的加热保温时间后迅速冷却。
时效处理可以改善铬锆铜的机械性能,特别是抗拉强度和硬度。
时效处理的温度和时间也需要根据具体的合金成分和要求进行调整。
3. 热处理工艺的操作步骤铬锆铜的热处理工艺包括以下几个步骤:3.1 清洗和去除氧化物在进行热处理之前,首先需要将铬锆铜的表面清洗干净,并去除氧化物和杂质。
这可以通过化学清洗、喷砂或酸洗等方法来实现。
3.2 加热和保温将清洗后的铬锆铜放入热处理炉中,加热到固溶温度并保持一段时间,以便固溶体完全溶解。
加热的速度和保温时间需要根据具体的合金成分和要求来确定。
3.3 快速冷却在保温结束后,需要迅速将铬锆铜冷却到室温。
可以使用水、风扇或其他冷却介质进行快速冷却。
3.4 时效处理固溶处理后的铬锆铜需要进行时效处理,以获得更好的机械性能。
将固溶体加热到适当的时效温度,并保持一定的时间,然后迅速冷却。
4. 热处理后的性能改善通过铬锆铜的热处理,可以显著改善合金的机械性能和抗腐蚀性能。
固溶处理可以提高合金的塑性和强度,时效处理可以进一步提高抗拉强度和硬度。
另外,热处理还可以改善铬锆铜的晶界和亚晶界敏感性,提高合金的耐腐蚀性。
5. 我对铬锆铜热处理工艺的理解铬锆铜热处理工艺是一项复杂而关键的加工工艺,对于合金的性能和质量具有重要影响。
热处理工艺对铜合金材料的导电性和热膨胀性的调控

热处理工艺对铜合金材料的导电性和热膨胀性的调控热处理是一种常用的金属材料加工技术,通过调整材料的结构和性能来满足不同的工程要求。
对于铜合金材料而言,热处理工艺可以对其导电性和热膨胀性进行有效的调控。
热处理工艺对铜合金材料的导电性有着显著的影响。
导电性是金属材料的重要性能指标之一,对于电子行业和电气工程等领域的应用至关重要。
一般来说,提高铜合金材料的导电性可以通过两种方式进行调控。
首先,通过固溶处理可以改善铜合金材料的导电性能。
铜合金中常添加其他金属元素以形成固溶体,如锌、铝、镍等。
这些元素的加入可以提高材料的强度和硬度,同时对导电性的影响相对较小。
例如,铝对铜的固溶体形成能够减少晶界阻力和杂质的形成,从而改善导电性。
其次,热处理过程中的过热和退火处理也可以对铜合金材料的导电性进行调控。
过热处理是将材料加热到超过其再结晶温度,通过晶界迁移和晶界控制来改善导电性能。
退火处理是将材料加热到较高的温度,然后缓慢冷却至室温,通过晶粒长大和重结晶来改善导电性能。
这两种方法都可以消除材料中的晶间固溶体和杂质,提高晶界的连续性和电子的传导性。
除了导电性,热处理工艺对铜合金材料的热膨胀性也有着显著的影响。
热膨胀性是材料在温度变化时长度、体积或形状发生变化的特性。
对于需要在不同温度下使用的铜合金材料,热膨胀性的调控至关重要。
通过热处理工艺可以调节铜合金材料的晶粒尺寸和晶粒形态,从而影响其热膨胀性能。
晶粒尺寸的增大可以减小热膨胀系数,使材料在温度变化时产生较小的体积变化。
晶粒形态的调控也可以影响热膨胀性能,例如通过控制晶界的连续性来改变材料的热膨胀系数。
此外,热处理工艺还可以通过调节材料的相组成来影响其热膨胀性能。
例如,在铜锡合金中,通过固溶处理可以调节材料的相组成,从而改善其热膨胀性能。
通过选择适当的热处理参数和合金元素,可以实现铜合金材料热膨胀性能的优化。
总之,热处理工艺对铜合金材料的导电性和热膨胀性具有重要的调控作用。
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铜合金的热处理技术,方法涉及退火、固溶-时效、光亮退火和真空热处理等一、热处理方法1.概述铜合金的热处理主要是加热和不同目的的退火,只有个别牌号的合金,如铍青铜可进行淬火、回火热处理。
不同目的的退火有:软化退火、成品退火和坯料退火。
软化退火:即两次冷轧之间以软化为目的的再结晶退火,亦称中间退火。
冷轧后的合金产生纤维组织并发生加工硬化,经过把合金加热到再结晶温度以上,保温一定的时间后缓慢冷却,使合金再结晶成细化的晶粒组织,获得好的塑性和低的变形抗力,以便继续进行冷轧加工。
这种退火是铜合金轧制中的最主要的热处理。
成品退火:即冷轧到成品尺寸后,通过控制退火温度和保温时间来得到不同状态和性能的最后一次退火。
成品退火有控制状态和性能的要求,如获得软(M)状态、半硬(Y2)状制品以及通过控制晶粒组织来得到较好的深冲性能制品等。
成品退火除再结晶温度以上退火,还有再结晶温度下的低温退火。
坯料退火:是热轧后的坯料,通过再结晶退火来消除热轧时不完全热变形所产生的硬化,以及通过退火使组织均匀为目的的热处理方法。
淬火一回火(时效):即对某些具有能溶解和析出的以及发生共析转变的固溶体合金,在高于相变点温度时,经过保温使强化相充分溶解,形成均匀固溶体后又在急冷中形成过饱和固溶体的淬火状态,再经过低温或室温,使强化相析出或相变来控制合金性能的热处理方法。
2.退火退火工艺制度是根据合金性质、加工硬化程度和产品技术条件的要求决定的。
退火的主要工艺参数是退火温度、保温时间、加热速度和冷却方式。
退火工艺制度的确定应满足如下三方面的要求:①保证退火材料的加热均匀,以保证材料的组织和性能均匀;②保证退火材料不被氧化,表面光亮;③节约能源,降低消耗,提高成品率。
因此,铜材的退火工艺制度和所采用的设备应能具备上述条件。
如炉子设计合理,加热速度快,有保护气氛,控制精确,调整容易等。
表1列出了部分常用铜合金的退火工艺制度。
退火温度的选择:除合金性质、硬化程度外,还要考虑退火目的,如对中间退火则退火温度取上限,并适当缩短退火时间;对成品退火则侧重于保证产品品质和性能均匀,退火温度取下限,并严格控制退火温度的波动;对厚规格的退火温度应比薄规格的退火温度要高一些;对装料量大的要比装料量小的退火温度高一些;板材要比带材的退火温度高一些。
退火的升温速度:要根据合金性质、装料量、炉型结构、传热方式、金属温度、炉内温度差及产品的要求确定。
因为快速升温可提高生产率、晶粒细、氧化少,半成品的中间退火,大都采用快速升温;对于成品退火、装料量少、厚度薄,都采用慢速升温。
保温时间:炉温设计时,为提高加热速度,加热段的温度比较高,当加热到一定温度后,要进行保温,此时炉温与料温相近。
保温时间是以保证退火材料均匀热透为准。
冷却方式:成品退火大都是进行空冷,中间退火有时可采用水冷,这对于有严重氧化的合金料,可以在急冷下使氧化皮爆裂脱落。
但有淬火效应的合金不允许进行急冷。
3.固溶-时效固溶(淬火)-时效(回火)的工艺参数主要决定于加热温度、加热速度、保温时间、冷却速度、加热介质和水冷时的转移时间间隔等。
淬火温度的上限要低于共晶温度,下限要高于固溶度线温度,保温时间主要决定于强化相的溶解速度。
为了保持好的淬火效果,淬火的转移时间越短越好,水温一般不高于25℃。
冷却速度主要考虑两个因素,一是速度太慢强化粒子会被析出,太快会产生残余应力或裂纹。
回火(时效)时主要保证强化粒子析出均匀和分布状态等。
表2为部分铜合金固溶(淬火)-时效(回火)的工艺制度。
4.热处理炉内气氛控制根据热处理时炉内介质与材料表面作用的特点,把热处理分为普通(即空气为介质)热处理,保护性气氛热处理(即通常称的光亮退火)和真空热处理。
(1)火焰加热炉气氛这是一种老式的普通热处理方式,是采用如煤气等为燃料的燃烧加热。
氧化性气氛,就是燃料在过剩空气的情况下燃烧,使炉内有较多的氧。
还原性气氛,燃烧过程中炉内空气不足,由于燃料的未充分燃烧而CO和CO2较多。
中性气氛是炉内控制在氧化与还原之间的气氛。
微氧化气氛,是炉内含有微量的氧,有一定的氧化作用。
炉内气氛的控制是根据合金的性质和技术要求来进行的。
铜及铜合金一般都不用氧化性气氛,因为不但破坏表面品质、氧化烧损大,而且合金内的低熔点的成分,如Sn、Pb、Sn、Zn、Cd等容易被蒸发等。
因此,大多采用还原性或中性炉内气氛。
对于热处理时容易吸氢产生“氢脆”、渗硫的合金通常采用微氧化气氛,如含镍的合金、纯铜等。
火焰加热炉将逐渐被电加热、保护气体连续加热的退火炉所代替。
(2)保护性气氛由于密封技术和保护性气体制造技术的进步,现在大多是采用保护性气氛中加热。
保护性气体成分要求在加热时与合金不发生反应;对炉子的部件、热电偶、电阻器件无侵蚀作用;成分稳定,制造简单、供应方便。
保护性气氛加热大多采用电加热方式。
是20世纪90年代后采用电感应加热的连续退火炉,都是用保护性气氛、强制循环风式在线退火,简化了工序,提高了表面品质和生产效率。
过去的保护性气氛是采用氮、二氧化碳,煤气燃烧后的净化气体或水蒸气等,由于炉子的密封性差,使用的保护气体浓度低、成本高等原因,没有取得满意的效果。
现在的保护气体成分,主要是氮加氢。
根据不同的合金采用不同的氮、氢比,加氢保护对黄铜尤为有效。
由于氢的导热系数是氮的1.7倍,可以大大提高热的传导速度。
加氢后可缩短加热时间,尤其在强风的作用下,对流传热效果更好,使退火材料加热均匀,保证了热处理铜材组织性能的均匀。
在强风的作用下,带走了润滑剂的挥发物,提高了表面品质。
制造保护性气体的几种方法:①氨分解气体:液氮汽化后进入填充有镍触媒剂的裂化器内,在750~850℃的温度下,裂化生成氨和氢,经净化除水除残氨后送入炉内。
这种保护性气体适用于黄铜的退火。
按计算lkg氨可生成1.97m3的氢和0.66m3的氮。
②氨分解气体燃烧净化:如果需要降低氨的比例,可烧掉部分氢,在燃烧过程中增加氮。
③氨分解气体加入空分氮(或液氮汽化),经净化后送入炉内,可根据需要得到不同比例的氢加氮的保护性气体。
④用量较少时,可用瓶装氮和瓶装氢做保护性气体。
⑤煤气燃烧后的气体,一般含96%的氮和小于4%的一氧化碳和氢,需净化后使用。
⑥纯氮,空分法制氮一般纯度可达99.9%。
焦炭分子筛变压吸附空分制氮新工艺,采用了无油压缩机,氮中含氧小于5×10-6,露点为-65℃。
这对于含氧量较高的纯铜、锡磷青铜的退火是最适宜的。
(3)真空热处理在退火加热时,将装料的空间抽成真空,退火材料不与任何介质接触的一种退火方式。
真空退火有两种形式:外热式和内热式。
外热式是加热元件置于炉胆外面,采用电加热,外热式真空炉结构简单,容易制造,装出料方便。
但升温慢,热损失大,炉胆寿命低。
内热式是加热元件在炉胆内,热处理材料也放在炉胆内,常采用钨、钼、石墨等材料作加热元件。
特点是升温快、加热温度高、炉胆寿命长。
但炉的结构复杂,投资大,降温慢。
采用真空退火时,纯铜采用(10-1~10-2)×133.3Pa,大多铜合金采用(10-2~10-3)×133.3Pa的真空度。
真空退火时,料出炉时要在温度降至100℃以下才能破坏真空,防止退火料氧化。
近年来,铜合金的热处理不推荐采用真空退火,因为真空是热的不良导体,它只靠热辐射传热,特别是表面光亮的材料,以辐射加热更是困难。
除了热效率低外,还难于得到性能均匀的热处理成品。
因此,有逐渐被保护气氛、气垫式连续退火所代替。
5.热处理炉热处理设备主要是热处理炉。
选择热处理炉应考虑如下条件:即满足热处理工艺的要求,保证品质和性能;选择合适的热源,满足生产的需要;炉子结构简单、温度控制准确、耐用、投资少;自动化程度高,生产效率高,劳动条件好,操作方便。
(1)普通铜及铜合金热处理炉铜合金的常用的退火炉:按结构分有箱式炉、井式炉、步进式炉、车底式炉、辊底式炉、链式水封炉、单膛炉、双膛炉、罩式炉等。
按生产方式分有:单体分批式退火炉、气垫式连续退火炉等。
按炉内气氛分有无保护气氛退火炉、有保护性气氛退火炉和真空退火炉等,按热源分有:煤炉、煤气炉、重油炉、电阻炉和感应炉等。
淬火炉有立式、卧式和井式三种。
(2)常用的铜合金热处理炉目前,热处理炉方面发展的主要趋势:改进设计,寻找新工艺,提高热利用效率;采用低温或高温快速退火,减少氧化、脱锌;采用保护性气体退火和强制循环通风,使之快速加热、温度均匀,提高退火产品品质;增强封闭效果,简化工序提高集成度和连续化水平。
气垫式炉是现代常用的铜合金单条带材的退火炉,有在线退火,也有单独退火。
现在的气垫式退火炉,往往将酸洗、水洗、烘干、表面涂层、钝化处理等结合在一起。
它和钟罩式退火炉比,炉温高、退火时间短,可以实现高温快速退火,如对厚0.05~1.5mm的带材,只需几秒钟的加热时间,对于厚带也只需一分多钟。
加热速度可调、加热均匀,退火表面品质好,组织性能均匀。
气垫式炉退火带材的最大厚度和最小厚度之比为10:15,最大宽度和最小宽度之比为2,同一条带厚与宽的比小于1/250。
目前,可实现厚度0.05~1.5mm,宽度250~1100mm带材的退火,退火速度为(4~100)m/min,生产能力5t/h,热效率85%,热源采用电或燃气加热均可。
气垫式炉由开卷、焊接、脱脂、炉子、酸洗、剪切、卷取及辊、控制辊、活套塔等组成。
气垫式退火炉是连续热处理的新技术。
它是将带材通过炉子时,上下表面被均匀喷射的高温气流托起悬浮在热处理炉中,上下喷气相距80mm,被托浮的带材达到无接触。
为了退火连续的进行,设有两套开卷机和两套卷取机。
为提高带材表面品质,清除带材表面的轧制油或乳液,带材进入退火炉要经过脱脂、水洗和干燥。
在退火纯铜或青铜带材时,为带材的表面不发生氧化,也不进行酸洗,加热区和冷却区要充入成分为2%~5%H2,含95%~98%N2的保护气体。
在退火黄铜带材时,加热区和冷却区不充保护性气体,但需要进行酸洗、水洗和干燥。
对某些特殊用途的铜合金,退火后进行涂层和干燥。
为了防止带材跑偏,在加热区和冷却区上下两排的喷嘴处设有光电对中装置和纠偏辊,带材卷取后的边缘不齐率小于±1mm。
有的气垫式退火连续炉还带张力矫平装置。
采用气垫式连续炉大大提高了表面品质和制品组织性能的均匀度。
6.酸洗与表面清理01酸洗酸洗工艺在铜合金热轧和热处理的加工过程中,板坯或带坯的表面容易发生氧化,为了清除表面的氧化皮,需酸洗。
通常酸洗程序是:酸洗-冷水洗-热水洗-烘干。
对于目前采用的酸洗机列工作过程也是要经过这个程序。
生产车间的酸洗工艺有如下要求:对材料表面酸洗要干净,采用有效的酸和酸液的浓度,酸洗时间要短,酸液的利用效率高,要有防污染的措施,以及注意对人身体的防护,考虑废液及产物的回收再利用。