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铅黄铜轧制裂边控制工艺研究，，，，，，，，涉及机械工程中各种连接件、阀门、阀杆轴承等

发布时间：2021-03-09点击：3119

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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