含铅锌白铜材料的退火工艺研究

含铅锌白铜材料的退火工艺研究

白铜是铅、锌、铜的良好物理性和切削性。它是钢笔、墨水、镜子等行业的常用材料。这种材料被加工成零件，大小精确，颜色为银白，应用广泛。本文主要研究了含铅锌白铜材料的热处理工艺和拉拔工艺,并用金相显微镜和电子探针研究了研究了含铅锌白铜的显微组织,用拉伸试验测定其力学性能。1退火温度对含铅锌白铜材料力学性能的影响含铅锌白铜材料经挤压后会出现加工硬化现象,需进行退火,改善组织性能,获得较高的塑性变形能力,才能进一步加工。要使含铅锌白铜材料从挤压杆加工到线材,需经过多次拉拔,拉拔工艺不但会出现加工硬化现象,而且由于拉拔变形的不均匀而造成材料的应力集中,采用退火工艺可达到消除硬化及应力集中现象。ϕ7.25mm的含铅锌白铜园杆拉拔至ϕ6.6mm后,采用不同的退火温度,保温1h,炉冷却,测定其力学性能,如表1所示。从表1可以看出,含铅锌白铜材料的抗拉强度随退火温度的升高而降低,而延伸率则随退火温度的升高而增加。从退火工艺来看,既要考虑到含铅锌白铜有较大的延伸率,又要考虑到具有一定的抗拉强度,以满足后续加工的要求。因此,将退火温度控制在650℃~680℃之间有利于拉拔工序顺利进行。实验证明含铅锌白铜材料在此温度下退火是合适的。含铅锌白铜材料的退火是在罩式退火炉中进行,为防止氧化,采用氮气作保护气氛。室温→650℃~680℃,保温1~2小时→炉冷至200℃以下后,取出材料。2工艺参数的选择在含铅锌白铜材料的加工过程中,一般要有一道剥皮工序,目的在于尽可能地消除挤压工序带来的氧化皮及表面裂纹。剥皮道次和剥皮道次加工率等工艺参数的选择非常重要。道次少了,道次加工率不够,材料表面缺陷清除不完整,给后续拉拔过程留下断裂及裂纹隐患。道次加工率太大则会损坏材料表面,甚至使剥皮模崩刃、报废。通过实验,选择样品在ϕ7.25mm及ϕ5.0mm两次剥皮,剥皮加工率控制在12.5%~17%之间比较合适。3拉紧工艺3.1加工工艺的确定热挤压后的含铅锌白铜圆杆,无论其形状、尺寸都与线材存在很大差异,因而需要通过多道次拉拔才能获得表面光滑、性能优良的铅锌白铜圆线产品。拉拔工序是控制含铅锌白铜线材力学性能的关键工艺,拉拔过程既要使线材合理减径,又要使线材具有良好的力学性能,因此,必须严格控制各道次加工率及总加工率。铅锌白铜的拉力加工采用650型卧式辊筒拉丝机,三联拉丝机,德国EZC-500型拉丝机。经过多次试验,确定了工艺流程。采用确定的工艺可以将ϕ8.8mm的挤压杆拉拔至ϕ2.3mm的线材产品,各道次的加工率按下式计算,所得结果见表2。Q=[(F1﹣F2)/F1]×100%=(1-D2222/D2112)×100%式中:Q-加工率,%F1-拉拔前试样的截面积,mm2F2-拉拔后试样的截面积,mm2D1-拉拔前试样的直径,mm2D2-拉拔后试样的直径,mm2从表2可以看出,在加工中,每次拉拔的道次加工率都控制在20%以内,可防止加工硬化过大,有利于改善线材的塑性。3.2提高表面拉拔阻力拉拔速度也是影响含铅锌白铜材料的重要因素,速度过快,能造成线材表面拉拔阻力增加,加大线材心部与表面变形程度的差别。同时,线材的发热量增加,降低线材的韧性和塑性。根据经验,选择线材的拉拔速度为40m/s。4白铜的组织和性能4.1不同相含量对热性能的影响铅锌白铜材料的显微组织为α+β+Pb相,见图1和图2,但显微组织中的β相含量对材料的力学性能有较大影响,见表3。从图2和表3可以看出,当β相含量较高时,延伸率较低,冷加工塑性较差,不容易进行拉拔。含铅新白铜线材在拉拔时要经受很大的塑性变形,就要求材料具有良好的综合性能。当β相含量为27.4%~36.7%时,其变形抗力低,延伸率及强度性能较好,当β相含量大于48.5%时,延伸率降低,冷拉拔性能显著变差;拉拔变形抗力大,产生严重裂纹倾向,成材率降低,对于含铅新白铜园线,应控制其显微组织中的β相含量为28%~40%。4.2材料中铅、铜及其它晶界的分布,影响材料切削性能的好在含铅锌白铜材料中,改善切削性能的主要元素是铅,含有一定数量的铅是材料具有良好切削性能的基础,但切削性能的好坏受到材料中铅分布的影响,含铅量过多,铅在α相组织晶界间存在,破坏了材料的连续性使材料破裂倾向增加。经过实验,确定铅含量为1.2%~1.36%(w)之间,这样,就能改善切削性能,从电子探针分析可以看出,在含铅锌白铜材料中,铅粒细化,呈点状均匀分布,见图2。4.3微裂纹检测方法经过熔铸、挤压和拉拔工艺,消除了大部分夹心、起泡和裂纹。但线材中仍存在着一小部分微裂纹,严重影响线材的质量。对此,采用EEC-22智能金属涡流探伤仪探测微小裂纹,该仪器采用电磁感应原理,通过测定线圈阻抗的变化,就可以在线得出被测试件的缺陷,经过反复试验,确定主要检测参数为:70.175KH2~90.909KH2;相位:30~40°;拉拔速率:35~50r/min,能在拉拔ϕ6.2mm、ϕ4.22mm及ϕ2.3mm三道次时在线检测,进一步消除线材内部残留的微裂纹。通过试验,92%的线材料内部及表面缺陷可以通过涡流探伤仪发现并采取措施排除。5拉拔性能及加工率的确定(1)本实验通过热处理-拉拔组合工艺成功地将ϕ8.7mm的挤压杆拉拔至ϕ2.3mm线材。(2)含铅锌白铜材料的