加熱工藝對(duì)銅合金擠壓成型后組織性能的影響.pdf

1、錫青銅具有較高的彈性和耐磨性，可用于加工中等滑動(dòng)速度和載荷下承受摩擦的零件，如軸承、軸套、渦輪等。以錫青銅為原料加工的連桿襯套具有良好的綜合力學(xué)性能，表面硬度高，能滿足高速柴油機(jī)對(duì)連桿襯套的要求。但錫青銅在鑄造時(shí)，易出現(xiàn)反偏析現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)在鑄件表面出現(xiàn)白色的“錫汗”瘤;磷的加入能改善銅錫合金的鑄造性能，提高流動(dòng)性，并有效地進(jìn)行脫氧，但缺點(diǎn)是加大鑄錠的反偏析程度。當(dāng)錫、磷達(dá)到一定含量時(shí)Cu3P與(α+δ)形成三元共晶(α+δ+ Cu3P)

2、，其熔點(diǎn)為628℃。三元共晶體的存在使得合金表現(xiàn)出熱脆性。因此，錫磷青銅一直被認(rèn)為只能在冷態(tài)下加工，但在冷態(tài)下加工成型有很多缺點(diǎn)，例如合金強(qiáng)度高、變形抗力大、工具磨損快、操作困難且不安全。那么，研究含磷量較高的錫磷青銅熱加工工藝就顯得尤為必要了。本文以錫青銅QSn7-0.2為研究對(duì)象，利用反擠壓成型技術(shù)，研究變形前材料的加熱溫度、加熱方式和保溫時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)成型后材料組織性能的影響。利用金相顯微鏡(OM)、布氏硬度計(jì)、拉伸試驗(yàn)機(jī)、X射

3、線衍射儀(XRD)和掃描電鏡(SEM)等設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，探討加熱工藝對(duì)其組織性能的影響規(guī)律。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)不同的加熱溫度對(duì)錫青銅擠壓成型后組織性能的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:加熱至720℃擠壓后坯料的組織性能最佳（尤指斷面收縮率ψ），從而為下一步旋壓工藝提供最佳的毛坯;并對(duì)加熱至780℃擠壓開裂的原因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):在加熱至780℃時(shí)坯料表面邊部有“錫汗”冒出，隨后擠壓成型的杯形件端面在“錫汗”區(qū)域產(chǎn)生裂紋，對(duì)

4、其組織進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)此區(qū)域顯微組織呈鑄態(tài)樹枝晶，晶內(nèi)偏析明顯，并發(fā)現(xiàn)三元共晶組織(α+δ+ Cu3P)，三元共晶體的存在引起合金的熱脆，這是錫青銅杯形件熱擠壓時(shí)產(chǎn)生裂紋的主要原因。
　　(2)不同的加熱方式對(duì)錫青銅擠壓成型后組織性能的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在加熱溫度相同的條件下，感應(yīng)加熱速度快、材料氧化程度小、熱透性良好并且加熱后擠壓所得杯形件組織均為α單相等軸孿晶再結(jié)晶組織，發(fā)生完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶;隨爐加熱與到溫加熱成型的杯形件組織均為纖

5、維狀、帶狀組織，小部分發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，且存在大量滑移帶。同時(shí)，由于加熱方式的不同，導(dǎo)致材料實(shí)際的加熱溫度與設(shè)備顯示溫度有所差距，進(jìn)而影響動(dòng)態(tài)再結(jié)晶程度。
　　(3)不同的保溫時(shí)間對(duì)錫青銅擠壓成型后組織性能的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在加熱溫度相同的條件下，隨著保溫時(shí)間的增加杯形件強(qiáng)度和硬度降低，而塑性則升高，且材料發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的比例增大。這是由于加熱設(shè)備使材料加熱的實(shí)際溫度比顯示溫度低，導(dǎo)致保溫過程成為了材料的加熱升