铜合金的热处理--退火
说明
中间再结晶退火
主要目的：在于消除加工硬化。加工硬化可以提高铜和铜合金的强度和硬度，但也降低了材料的塑 性和韧性。冷加工(冷轧、冷冲或冷拔)后的型材(线材、棒材、板材)再作进一步冷变形时将成为困难。 所以，材料冷轧或冷拔的过程中，一道与一道之间须进行再结晶退火，恢复其塑性，以便于冷加工， 此类再结晶退火为中间(再结晶)退火。 纯铜主要用来制作管材、线材、板材和棒材。这类制品都要经过冷轧和冷拔，在生产过程中要在各 道冷变形工序中间进行再结晶退火，制成品一般也都要进行再结晶退火，以保证材料具有良好的塑 性、导电性及导热性。 纯铜管材、棒材及线材再结晶退火可选择的温度范围相当宽： 管材为470～630℃；小直径线材(<1mm)为290～440℃；大直径纯铜棒材为550～620℃、保温时间 大致为1h；纯铜线材再结晶退火温度为410～430℃。 中间退火温度在再结晶温度以上，材料的软化程度取决于冷加工率、退火温度、保温时间。一般在 加工初期采用高温退火，加工后期采用较低温度退火，以保证晶粒度的均匀一致。合金再结晶温度 经验公式：T再＝0.4T熔（k）＝0.4t熔－164（℃） 通常中间退火时，采取快速升温，装炉量大，温度取上限.从而提高再结晶温度，细化晶粒，缩短加 热时间，减少氧化，提高生产率;最终退火，缓慢升温，控制装炉量，温度取下限，特别是薄壁零件， 以保证产品性能均匀。温度控制在±5℃之内，退火保温时黄铜为1.5～3h，锡青铜、铝青铜、铍青铜 为1～3h。 对于能热处理强化的铜合金，中间退火后必须缓冷，其他铜合金冷却速度对性能影响不大。中间退 火的温度与预先的冷变形程度、金属的成分、加热速度、原始晶粒尺寸等有关。加热温度且在再结 晶温度以上，温度太低再结晶不完全，但太高又会使晶粒粗大，使下一道冷加工时，材料表面出现 “桔皮”状，这是十分有害的，尤其在单相材料中。在成形加工量小时，宜采用晶粒细小的坯料，当成 形加工量大时，宜采用晶粒粗大的坯料。铜合金再结晶后的力学性能不仅与其成分有关，还与退火 温度及退火前的冷加工量有关。
黄铜铸件在高温下加热时表面易于脱锌，一般不进行均匀化退火。 均匀化退火多在燃料炉中加热，炉气成分应控制在弱还原性和弱氧化性之 间。 溶质的扩散速度与扩散系数D成正比，D=D0exp(-Q/RT)，【R气体常数、Q 激活能、D0频率因子cm2/s】，Q表示原子从一个位置移动到另一个位置所 需的能量，原子移动必须克服能量壁垒。纯相的激活能大，扩散系数小， 但如果只是浓度上的不均匀则相对Q较小。温度升高，原子借助热起伏，克 服能量壁垒的原子倍数不断增多，高温下的空位也有助于原子扩散，一般 均匀化温度要比退火温度高100℃。扩散速度与时间呈抛物线关系即：r2=kt （r扩散距离、k常数），一般锡青铜的结晶区间大，成份偏析严重，需要均 匀化退火。
退火
有些金属型铸造的铝青铜(Al>10%)工件，由于凝固后冷速较高，一些硬脆 的化合物不能析出。在这种情况下，材料塑性过高，切削加工性能不良。 将这些铸件加热至800℃，保温透烧后随炉缓冷至500℃出炉空冷，可使化 合物析出，材料塑性降低，强度提高，使切削加工性能得到改善。
表9.2-1纯铜的再结晶退火温度及保温时间
产品 类型 代号 退火温度/℃ 450～520 T2、T3、T4、 TUP、 TU1、TU2 保温时间 /min 40～50 直径或厚度 /mm ≤1.0
500～550
530～580 550～600 580～630
50～60
50～60 50～60 50～70 60～67
1.05～1.75
1.8～2.5 2. 6～4.0 >4. 0 — ≤0.09
冷变形黄铜工件，用作弹性元件的锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜及白 铜线材或板材，都要进行去应力退火。 锌含量大于20%的黄铜冷变形工件，在潮湿大气，特别是在含氨的大气中 以及汞和汞盐溶液中，经常会发生应力腐蚀开裂。为了避免出现这种现象， 必须进行去应力退火。退火温度为500～700℃。锡青铜去应力退火温度为 250～300℃；铝青铜为300～360℃；铍青铜为150～200℃；硅青铜为 275～325℃；白铜为325～375℃。去应力退火一般合金去应力退火保温时 间为 1～3 h，铍青铜为15～20 min，去应力退火温度见表9.2-2。 为了检查工件退火后是否仍有残余内应力，可将样品置于硝酸亚汞水溶液 中浸泡2h。用放大镜观察样品表面是否出现龟裂。
表9.2-2加工铜合金去应力退火温度及再 结晶退火工艺
牌号
HMn58-2 HMn57-3-1 HFe59-1-1 HNi65-5 QSn4-3 QSn4-4-2.5 QSn4-4-4 QSn6.5-0. 1 QSn6.5-0.4 QSn7-0.2 QSn4-0.3 QA15 QA17 QA19-2 QA19-4 去应力退火 /℃ 250～350 200～350 200～350 300～400 200～250 200～250 200～250 180～250 200～250 200～250 200～250 200～250 275～300 275～300 275～300 下列 厚度再结晶退火温度/℃ >5 mm 600～660 — 600～650 620～680 600～650 580～650 590～610 600～660 600～660 620～680 600～650 700～750 700～750 680～740 680～740 1～5 mm 580～640 — 520～620 610～660 580～630 550～620 540～580 580～620 580～620 600～650 570～610 650～720 650～720 650～700 650～700 0.5～1mm 550～600 — 450～550 590～630 500～600 520～680 510～560 520～580 520～580 530～620 500～560 620～680 620～680 600～650 600～650 <0.5mm 500～550 — 420～480 570～610 460～500 450～520 440～490 470～530 470～530 500～580 450～500 550～620 550～620 550～620 550～620
铜合金的热处理
目錄
項目
1
鏈接
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項目
铍青铜固溶与时效工艺 铍青铜薄板、带材及薄件固溶 处理的保温时间
铍青铜固溶后要求的晶粒尺寸
鏈接
均匀化退火 中间再结晶退火 去应力退火 时效硬化 &固溶淬火 纯铜的再结晶退火温度及保温时间 加工铜合金去应力退火温度及再结 晶退火工艺 黄铜带材的制造与力学性能关系 铜合金弹性材料获得最好的弹性极 限及其应力松弛的低温退火规范 加工铜合金的强化热处理 铝青铜的淬火与回火工艺
2
3 4 5 6
硅青铜、铬青铜、锆青铜、铝 白铜固溶时效处理工艺 铜及加工铜合金加热保护气氛 铜与铜合金热处理保护气氛的 类型和成分
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8 9 10
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铜合金的热处理--退火
说明 均匀化退火
主要目的：消除铸造时锭坯的成份偏析。 主要用于铜合金铸锭。锡青铜、铍青铜及白铜铸件通常都要进行均匀化退 火。加热温度以不发生熔化为度（白铜为1000℃）。
表9.2-2加工铜合金去应力退火温度及再 结晶退火工艺
牌号
QA110-3-1.5 QA110-4-4 QA111-6-6 QCd1.0 QBe2 QBe1.7 QBe1.9 QSi1-3 QSi3-1 QMn1.5 QMn5 QMg0.8 QCr0.5 B19 B25 去应力退火 /℃ 275～300 275～300 275～300 280～320 150～200 150～200 150～200 280 290 — — 280～320 — 250 — 下列厚度再结晶退火温度/℃ >5 mm 650～750 650～750 700～750 680～750 — 680～750 680～750 650～700 650～700 650～700 650～700 600～660 80～620 750～780 750～780 1～5 mm 630～700 620～700 650～720 570～590 670～720 670～720 670～720 600～650 600～650 600～650 600～650 570～590 570～600 700～750 700～750 0.5～1mm 600～680 600～650 620～670 560～580 650～700 670～720 670～720 500～600 500～600 500～600 500～600 560～580 530～580 620～700 620～700 <0. 5 mm 550～620 550～610 550～620 540～560 640～680 640～680 640～680 480～520 480～520 480～520 480～520 540～560 500～550 530～620 530～620
铜合金的热处理--退火
说明 时效硬化 &固溶淬火
时效硬化目的：固溶、淬火后，析出溶质原子强化合金。 时效温度要求较为严格，炉温必须尽量保持均匀。
固溶淬火是时效前的热处理工艺。 目的在于：在固溶温度下保温后急速冷却，以获得最大限度的过饱和固溶 体，通常与时效析出热处理共同应用，提高材料性能。 在铜合金中，固溶热处理和时效处理的主要对象是铍青铜。另外，铝黄铜， 含有Si和Ni的铝青铜，含Ni的硅青铜，含Si和Zr的高强度铬青铜，都可以采 用这种热处理力法提高强度。 HA160-2的固溶热处理温度为800℃，时效处理温度为350～450℃。 含C、Ni的铝青铜固溶热处理温度为800～900℃，时效处理温度为400～ 450℃。QSil-3固溶热处理温度为850℃，时效温度为450℃。 高强度铬青铜固溶热处理温度为1000℃，时效处理温度为525℃。