好文,原料狀態(tài)對黃銅合金連續(xù)擠壓工藝性能的影響,從黃銅合金原料與產(chǎn)品的力學(xué)性能,顯微組織等解讀
發(fā)布時間:2021-05-26點擊:2023
摘要:對退火原料與拉拔原料的H62黃銅合金經(jīng)連續(xù)擠壓后得到的試樣組織進行對比分析。結(jié)果表明,退火原料與拉拔原料相比,其抗拉強度降低,伸長率提高,具有更加優(yōu)異的塑性變形能力,從而減小了原料的變形抗力;兩種原料在連續(xù)擠壓過程中,都發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶,顯著改善了產(chǎn)品的組織性能;經(jīng)連續(xù)擠壓工藝,退火原料與拉拔原料都獲得了具有均勻組織的晶粒度試樣,兩種狀態(tài)原料經(jīng)連續(xù)擠壓后的試樣組織性能接近。
關(guān)鍵詞:黃銅合金;連續(xù)擠壓;顯微組織;力學(xué)性能
中圖分類號:TG379文獻標識碼:A文章編號:1001-3814(2011)19-0110-02
連續(xù)擠壓技術(shù)有效利用了擠壓型腔與坯料間的機械摩擦力,將其轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)擠壓所需動力,減少了傳統(tǒng)擠壓工藝因克服擠壓筒壁有害摩擦而消耗的能量,降低傳統(tǒng)擠壓大約30%的能耗。相對于傳統(tǒng)工藝而言,連續(xù)擠壓線材工藝有效地減少了線材拉伸加工酸洗、光亮退火等諸多工序,很大程度的減少了加工成本。目前,在生產(chǎn)上應(yīng)用的黃銅線材主要有扁線和圓線。連續(xù)擠壓可采用黃銅合金原料有兩種生產(chǎn)方式:一種是采用上引連鑄-拉拔剝皮工藝生產(chǎn)(拉拔原料);另一種在拉拔之后加退火工藝獲得的原料(退火原料)。***種原料在拉拔工序后,直接用于連續(xù)擠壓工藝生產(chǎn),可減少工藝環(huán)節(jié);第二種原料經(jīng)退火工藝得到,能有效減小黃銅連續(xù)擠壓過程中的變形抗力。文獻[1-5]已對H62黃銅材料性能和成形特征進行了相關(guān)研究。本文通過對連續(xù)擠壓用H62拉拔原料和退火原料組織和力學(xué)性能進行對比研究,分析了黃銅合金原料和產(chǎn)品在組織特征和力學(xué)性能方面之間的規(guī)律,為連續(xù)擠壓生產(chǎn)工藝提供理論指導(dǎo)。
1.實驗材料與方法
實驗用拉拔原料采用上引連鑄-拉拔剝皮工藝生產(chǎn)直徑為準8mm的H62拉拔原料;退火原料由拉拔原料經(jīng)退火工藝處理得到,退火工藝為:將拉拔原料加熱到570℃,保溫3
h,隨爐冷1h。兩種原料分別在TLJ250連續(xù)擠壓機上進行試驗,經(jīng)水冷得到1.6mm×6.4mm的拉拔原料連續(xù)擠壓試樣和退火原料連續(xù)擠壓試樣。TLJ250連續(xù)擠壓機擠壓輪直徑為250mm,輪槽的寬度為8mm,模具為1.6mm×6.4mm扁線模具。將拉拔原料及其試樣和退火原料及其試樣的橫截面制成金相試樣,并進行研磨、拋光、腐蝕,原料和產(chǎn)品均選用FeCl3(5g)+HCl(25mL)+H2O(50mL)溶液為腐蝕劑,并對原料和產(chǎn)品分別進行力學(xué)性能測試。
2.分析與討論
2.1拉拔原料與退火原料顯微組織
圖1為拉拔原料和退火原料的顯微組織。采用上引連鑄-拉拔剝皮工藝生產(chǎn)的拉拔原料,其顯微組織為粗大的鑄態(tài)柱狀晶組織,在白色α相中間會保留很多的黑色針狀β相;由拉拔原料經(jīng)過退火工藝處理得到退火原料,其組織為退火形成的等軸晶,在組織中出現(xiàn)退火孿晶,其中黑色點狀的為β相,其余為α相,在顯微組織中β相含量較少。
根據(jù)合金相圖,在平衡狀態(tài)下,H62黃銅合金在500℃以下,即應(yīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)棣料郲6]。但在實際生產(chǎn)中,冷卻速度很快,β相到α相的轉(zhuǎn)變來不及充分進行,會在組織中保留部分β相,冷速越快,β相越多。退火原料保溫時間長,冷卻速度慢,因此其顯微組織中β相含量較少。
2.2兩種狀態(tài)原料連續(xù)擠壓試樣的顯微組織
拉拔原料連續(xù)擠壓試樣為拉拔原料經(jīng)過連續(xù)擠壓工藝得到的產(chǎn)品,拉拔原料連擠產(chǎn)品中心和邊緣的顯微組織如圖2所示??煽闯?,邊緣組織平均晶粒尺
寸10μm,中心組織平均晶粒尺寸18μm,邊緣組織晶粒比中心晶粒小,且在邊緣組織中,β相含量增加。
退火原料連續(xù)擠壓產(chǎn)品為退火原料經(jīng)過連續(xù)擠壓工藝得到的產(chǎn)品,退火原料連擠產(chǎn)品中心和邊緣的顯微組織分別如圖3所示。可看出,在顯微組織中,白色晶粒為α相,細小的黑色晶粒為β相。邊緣組織平均晶粒尺寸12μm,中心組織平均晶粒尺寸20μm,邊緣組織晶粒尺寸小于中心組織晶粒尺寸,在邊緣組織中,α相和β相晶粒尺寸更加均勻。
綜上,由拉拔原料和退火原料經(jīng)過連續(xù)擠壓工藝得到的產(chǎn)品,在顯微組織方面具有一定的相似性,其共同特點為:連續(xù)擠壓后的組織都為再結(jié)晶組織,呈現(xiàn)細小的等軸晶。經(jīng)過連續(xù)擠壓后,晶粒明顯細化。產(chǎn)品中心組織平均晶粒尺寸較大,而產(chǎn)品邊緣組織平均晶粒尺寸較小。在連續(xù)擠壓過程中,產(chǎn)品經(jīng)模具成形時,邊緣部分受到劇烈的剪切摩擦力作用,同時由于冷卻速度的影響,邊緣部分的晶粒尺寸與中心部分的晶粒尺寸相比較小。
2.3黃銅合金原料與產(chǎn)品的力學(xué)性能
兩種狀態(tài)下黃銅合金原料和試樣的抗拉強度、伸長率對比如圖4所示。從拉伸強度曲線中可看出,
拉伸原料抗拉強度較高,退火原料與拉伸原料相比,抗拉強度降低。經(jīng)連續(xù)擠壓工藝后,兩種試樣的抗拉強度相近。在伸長率曲線圖中,拉伸原料的伸長率較低,退火原料與之相比,伸長率明顯提高;經(jīng)連續(xù)擠壓工藝后,兩種試樣的伸長率接近。綜上,原料狀態(tài)對于連續(xù)擠壓工藝影響較小,不同狀態(tài)原料經(jīng)連續(xù)擠壓后,能得到綜合力學(xué)性能較好的產(chǎn)品。
3.結(jié)論
(1)拉拔狀態(tài)和退火狀態(tài)H62黃銅合金原料,經(jīng)過連續(xù)擠壓工藝后,均發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶
,得到綜合力學(xué)性能良好的試樣。
(2)退火原料組織中,α相含量增大,提高了原料塑性,有利于連續(xù)擠壓的進行;拉拔原料減少了連續(xù)擠壓工序,在其組織中,含有大量β相,硬度較高,塑性較低,可通過原料預(yù)熱解決。
(3)經(jīng)過連續(xù)擠壓工藝后,兩種產(chǎn)品的晶粒都明顯細化,細化晶粒有利于提高金屬的強度和塑性,同時細化晶粒還可提高材料表面的質(zhì)量,細小均勻的組織對保證材料在***終成形時所需的塑性和成品表面質(zhì)量尤為重要。
來源:中國知網(wǎng)作者:李春海