发布时间：2021-03-09点击：3118
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
