铜-铬-锆合金(C18150)棒材新工艺的研究.pdf

第40卷第2期
有色金属加工
Vol 40 No. 2
2011年4月
NONFERROUS METALS PROCESSING
April 2011
铜一铬一錯合金(C18150)棒材新工艺的研究
刘关强
(中铝沈阳有色金属加丁有限公司,辽宁沈阳110102)
摘要:本文主要记述了铜一铬-错合金(C18150)棒材的新工艺开发生产过程。通过对铜一铬-错合金
(C18150)棒材新工艺的试验及结果分析,制定出利用水封挤压实现铜一络-锆合金(C18150)棒材的开坯与
淬火、时效前后的冷加工率及时效工艺参数合理控制等一套切实可行的生产方法。
关键词:铜一铬一错合金;新工艺;水封挤压;淬火;时效;加工率
中图分类号:TG376
文献标识码:A
文章编号:1671-6795(2011)02-0008-02
C18150合金系美国材料协会ASTM标准中的牌
化学成份按表1规定执行。
号。2001年前还末将该合金牌纳入国家标准,该合金
表1C18150化学成分
生产工艺复杂,目前国内只有少数企业可以生产,但
主成份%
杂质不大于%
牌号
由于生产工艺比较落后,生产成本较高,还没有形成
Pb
Si
大批量生产能力。
C181500.6~1,20.05~0.25余量0.100.050.10
该合金具有高强度、高导电率的特点,主要用于
产品规格及允许偏差
制作自动焊机的电极,电机的笼条,以及在高温环境
圆棒及六角棒的尺寸及允许偏差应符合表2
下工作要求具有高强度、高导电率的零部件。尤其是规定。
作为汽车制造业自动焊机的电极材料,该合金将随着
表2圆棒及六角棒的尺寸及允许偏差单位:m
我国及世界汽车制造业的迅猛发展具有广阔的市场
产品规格≥9~15.875≥15.875~25.,4≥25.4~63.5≥63.5
前景。目前,国内市场需求量4000吨/年,欧美市场圆棒(直径)0.051
士0.076
士0.10土0.152
需求更大,极具有开发价值。
六角棒(最小
士0.10
士0.127
士0.I52
た0.305
平行面距离
目前的生产技术水平和产品要求
矩形截面的尺寸及允许偏差应符合表3规定。
目前国内生产技术水平
表3矩形截面的尺寸及允许偏差单位:mm
铜一铬-锆合金(C18150)是铬青铜合金
允许偏差宽度≤12.7宽度>12.7-25.4宽度>25.4~50.8
(C18200)的升级换代产品,具有更高的强度、硬度和
厚度
厚度宽度厚度宽度厚度宽度
耐热性,同时具有良好的导电性。据资料报导,目前
15.875土0.127土0.127±0.178土0.178土0.178土0.203
15.875~25.4
土0.152土0.178土0.1780.229
国内外普遍采用真空熔铸→热挤压(热轧、热锻)→加
≥25,4~63.5
土0.178±0.229
热→淬火→拉伸→时效拉伸的生产方式。我公司
目前采用工艺为:真空熔铸一水封挤压、溶火→拉伸
3机械性能
→时效→拉伸。在国内首次采用水封挤压生产工艺
圆棒性能应符合表4规定。
生产C18150合金棒材,并通过控制挤压温度、速度
表4圆性能
水温等工艺参数形成该合金固溶效果最佳化的生产
直径(m)
9-25.4
>25.450.8
>50,8
≥65
工艺,实现了挤压与淬火两道工序合二为一。其生产
硬度(HRB)
电量率(%IACS)
≥75
≥75
技术达到了国内先进水平
1.2产品主要技术条件
矩形及六角形截面的性能应符合表5规定。
美国牌号:C18150
表5矩形及六角形截面的性能
最小平行面距离(mn)
9~25.4
>
硬度(HRB)
75
收稿日期:2010-08-1
电导率(%IACS
第2期
有色金属加工
1.4表面质量
术资料的基础上,对此合金性质进行了认真研究,制
应洁净、无氧化皮、无含硫残留物。允许有轻微定工艺研制方案。
的残存无渍斑油层。
2.1铜一铬一错合金的性质
1.5长度及弯曲度要求
铜一铬一锆合金系“固溶一时效”强化效果十分
除非有特殊要求或在定货单上有约定,否则,所显著的合金,此合金可借助沉淀硬化米提高合金的机
有供货产品长度均为3657.6m,长度公差+12.7/0械性能,时效后固溶体的溶质原子(Cr及Zr)形成的
m。圆棒必须足够直,能在平面上滚动。矩形棒和六金属化合物Cr2Zzr或Cr+Cr2zr及CuZr从铜基体中
角棒的全长最大弯曲度为9.52m
析出,使合金的硬度和电导率显著提高。这一点从铜
2生产工艺试验研究与制定
铬相图(图1)、铜一锆相图(图2)及铜一铬一错合
金系等温状态图(图3)中就可以看出。
根据美方提供的技术条件,在查阋国内外大量技
1200(0BA.B
C46
图1Cu-Cr相图
图2Cu-Zr相图
由图1可以看出Cr在Cu中的最大溶解度在共晶
当铜一铬合金加人锆后,r与Cr形成的化合物
温度1076.2℃条件下可达0.65%,从相图分析:此合Cr2-Zr、Zr与Cu形成的β相(Cu3Zr,也有文献认为
金最高溶火温度应控制在1076.2℃以下。同时还可Cu、Zr),其溶解度随温度下降而急剧下降,Cr、Cr2Zr、
以看出铬(Cr)在铜中的溶解度随温度的降低而急剧Cu3Zr从铜基体中析出(见Cu-Crーr合金系等温状
降低,从1076.2℃的0.65%降到1000℃的0.37%再态图图3)。在提高合金电导率的同时,析出的化合物
降至800℃的0.15%、500℃时0.05%。
的质点有效阻碍合金在回火时位错的消失和晶界的
山图2Cu
相图同样可以看出在共品温度滑移,从而提高了合金的强度及耐热性。
966℃时锆在铜中溶解度达到最大0.15%,Zr在Cu中2.2生产工艺的设计
溶解度也随温度的降低而急剧减少。
2.2.1熔铸工艺试验设计
由于铜-络-锆(C18150)合金中的络、错都属易
氧化烧损元素,尤其是锆元素在非真空非保护气氛下
950°C
很难有效加入。因此,采用真空熔铸方式生产铸锭,
针对C18150合金中锆元素易氧化挥发的特点,熔铸
工艺试验方案的设定,考虑如下儿个方面
0
a原料选择:选择物表好的电解铜,减少熔铸烧损
及带入过多的氧及硫等有害杂质;
b选择金属液丽小且搅拌相对平稳的感应电炉
防止金属液面的紊乱
a +Clair
c尽可能的缩短流槽长度,减少浇铸过程中错的
3.20.30
挥发
0.
Zr (Wt4)
d在保证铸锭内部质量的前提下,浇铸时间越短
图3Cu-CrーZr合金系等温状态图
越好
(待续