再结晶退火对CW617N铅黄铜锻件组织及机械性能的影响

再结晶退火对CW617N铅黄铜锻件组织及机械性能的影响

刘明明

上海百图低温阀门有限公司 上海市 200949

【摘要】通过对CW617N铅黄铜锻造后再结晶退火前、再结晶退火后的组织和机械性能的研究，为生产提供了锻造及热处理加工的理论依据。研究发现：再见结晶退火后组织有明细改善；再结晶退火后冷却速度不同，机械性能变化不同；采用在再结晶退火后水冷的方式能达到改善金相组织和机械性能的目的。

关键字：CW617N铅黄铜；金相组织；机械性能

1 引言

铅黄铜具有良好的切削性能及冷热加工性能而得到广泛地应用 [1]，用于电子电器接插件、仪表零件、饮水系统的水管、水龙头、阀门、管接头等，发达国家仅黄铜水管的使用率就达到90%以上 [2]。

CW617N铅黄铜是一种应用比较广泛的铅黄铜[3]。其主要成分为：Cu57%～59%，Pb1.6～2.5%,其余为Zn。由于它含有约2%铅，具有很好的切削加工性和良好的热塑性，同时具有足够的强韧性，因而被公司应用于生产阀门。

铅黄铜在生产中偶尔出现质量不稳定，特别是关于再结晶退火工艺对产品组织及性能的影响了解不够，在制定工艺时存在一定的困难。为了更好地了解再结晶退火对产品质量的影响，本文研究了再结晶后不同冷却速度对产品金相组织及机械性能的影响。

2 试验

试验原材料为CW617N铅黄铜棒材，其化学成分如表1所示。采用感应加热炉加热进行锻造，锻造成型后空冷。锻造后的产品采用600℃再结晶退火热处理，热处理保温时间为1h，冷却方式分别采用空冷和水冷。分别用布氏硬度计、万能力学试验机、金相显微镜测定锻造及不同再结晶退火后试样的硬度、力学性能、金相组织。

表1 CW617N铅黄铜化学成分表

3  结果及分析

3.1 金相组织分析

图1 为产品在不同工艺条件下的金相组织。由图1可见，锻造后未再结晶退火后的组织呈长条状、树枝状，有明显的方向性。产品在再结晶退火后，无论是采用水冷还是空冷的方式，组织均为α基体+条块状、半网状β相+灰色点块状铅相，组织由细小、均匀的等轴晶组成。

3.2 再结晶退火对产品硬度的影响

    图2为锻造后产品在不同退火工艺下硬度变化曲线。

由图2可看出，锻造后未进行再结晶退火的产品硬度最高。这是由于锻造加工，材料发生形变产生了大量的位错，位错相互交割，形成割阶，引起位错纠缠，因而造成位错运动的障碍，给继续塑性变形造成困难，从而提高钢的强度。锻造后采用600℃再结晶退火，使拉长的晶粒趋于等轴化，消除了锻造时产生的加工强化，硬度降低。

图1产品在不同工艺条件下的金相组织

图2 产品在不同工艺条件下的硬度变化曲线

3.3再结晶退火对产品抗拉强度的影响

图3为产品在不同退火工艺下抗拉强度变化曲线，图4为产品在不同工艺条件下硬度和抗拉强度变化对比图。

图3 产品在不同工艺条件下的硬度变化曲线

图4 产品在不同工艺条件下的硬度和抗拉强度变化对比图

  从图3可以看出，锻造后未进行再结晶退火的产品抗拉最高，其原因是由于锻造变形引起位错强化，再结晶退火消除了锻造加工时引起的强化。从图4可以看出，产品强度和硬度有较好的对应关系，硬度高则强度强，硬度低则强度低。

4结论

（1）再结晶退火后能改善锻件的金相组织。

（2）再结晶退火后消除了锻造的变形强化，硬度及抗拉强度有所下降。

（3）采用缓慢冷却的方式能获得较低的硬度，对切削性能有利；采用快速冷却的方式能获得较高的强韧性，对综合使用性能有利；可根据产品的使用特点选择合适的工艺。

参考文献：

[1] 朱达仁.HPb59-1黄铜阀门接头的挤压成型[J].机械科学与技术,1996（4）:23-25.

[2] 赵明涛，黄张裕，赵媛霞.铅黄铜组织和性能的改善[J].上海有色金属 2013（1）28-31.

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