CN101289716A - 一种镍硅青铜合金材料及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镍硅青铜合金材料及其加工工艺，其中的镍硅青铜合金材料是以Cu－Ni－Si元系为基的合金，由铜、镍、硅为主要合金及锰、铁微量元素和杂质构成；通过轧制工艺加工方法和挤压拉伸工艺加工方法制作成不同的材料，本发明加工的镍硅青铜合金材料成本低，工艺简单，技术含量高，质量好，采用轧制工艺加工方法制作成的板材或带材，力学性能达到：Rm480～580MPa，维氏硬度HV100～150，A≥10％；采用挤压拉伸工艺加工制作的棒材或型材，力学性能达到：Rm≥240MPa，维氏硬度HV100～150，A≥20％。
Description
技术领域
本发明涉及一种有色金属加工技术，特别涉及一种镍硅青铜合金材料及其加工工艺。
背景技术
镍硅青铜合金由于具有高强度、优良的耐蚀性、耐磨性、成形性、耐应力松驰性能及热冷加工性能，属于高强度耐磨青铜，主要用于航空、军工轴承、船舶构件、电气化铁路器件等领域。近年来随着我国经济的持续高速增长，特别是机电制造、船舶、电气化铁路等行业的快速发展使得镍硅青铜材料需求量逐年稳步增长。尤其是电气化铁路使用的整体吊悬线夹及定位线夹用镍硅青铜材料，由于其成本高、工艺复杂、技术和质量要求高、采购周期长等原因，需要大量进口，为发展本国经济及技术，采用国产材料替代进口，具有十分重大的意义。
发明内容
本发明为解决目前国内的镍硅青铜材料成本高、工艺复杂、技术和质量要求高、采购周期长，需要大量进口的问题，提供了一种镍硅青铜合金材料及其加工工艺，其中的镍硅青铜合金材料是以Cu-Ni-Si元系为基的合金，具体由铜、镍、硅为主要合金及锰、铁为微量元素和不可避免的杂质构成。铜：具有极高的导电、导热性能及良好的耐蚀性，在镍硅青铜合金中重量比最多，为余量；镍：起到提高合金的抗蚀性与韧性，所以控制在1.6～3.4％范围内；硅：通过添加Si可以提高合金力学性能、耐蚀、耐磨及焊接性能，并可热冷态压力加工等性能。但过高会严重产生塑性剧烈下降，造成不能进行压力加工，过低则达不到预期效果，故组分含量控制在0.15～1.1％范围内；锰：属于高熔点合金元素，Mn的加入可以通过固溶强化提高铜合金强度和硬度，其与硅结合生成硬度相当高的六方结构的Mn5Si3，从而提高合金耐磨性。但过高对合金性能带来负面影响，过低则达不到理想要求，故组分含量严格控制在≤1.0％以下；铁：可以提高合金的力学性能和工艺性能，所以组分含量严格控制在≤0.6％以下；以及不可避免的杂质严格控制在≤0.3％以下。
该镍硅青铜合金材料可根据场合所用要求不同，如电气化铁路上不同场合的整体吊悬线夹和定位线夹，采用轧制工艺加工方法制作成整体吊悬线夹用镍硅青铜合金板材或带材；还可采用挤压拉伸工艺加工方法制作成定位线夹用镍硅青铜合金棒材或型材。而该镍硅青铜合金材料的轧制加工工艺方法或者挤压拉伸加工工艺方法，属于一个总的发明构思，具有单一性，均属于本发明所述的一种镍硅青铜合金材料的加工工艺；轧制工艺流程：熔铸、加热、热轧淬水、铣面、冷轧、切边、退火、冷轧、退火、剪切、入库，制作成铜镍硅青铜合金板、带材；挤压拉伸工艺流程：熔铸、加热、挤压、拉伸、退火、酸洗、拉伸、光亮退火、精整、入库，制作成铜镍硅青铜合金棒、型材。
本发明的有益效果：通过本发明加工的镍硅青铜合金材料成本低，工艺简单，技术含量高，质量好，采购周期相对较短，广泛用于航空、军工轴承、船舶构件、电气化铁路器件等领域。满足了由于机电制造、船舶、电气化铁路等行业的快速发展使得镍硅青铜材料需求量逐年稳步增长的要求。尤其是电气化铁路线夹用镍硅青铜材料，为发展本国经济及技术，采用国产材料替代进口，具有十分重大的意义。
采用轧制工艺加工方法制作成的板材或带材，力学性能达到：Rm480～580MPa，维氏硬度HV100～150，A≥10％；采用挤压拉伸工艺加工制作的棒材或型材，力学性能达到：Rm≥240MPa，维氏硬度HV80～150，A≥20％。
附图说明
图1为轧制加工镍硅青铜板材、带材的工艺流程。
图2为挤压拉伸加工镍硅青铜棒材、型材的工艺流程。
实施例1：
采用轧制加工制作Y态2X600X85.14mm的CuNi2Si镍硅青铜合金板材，工艺方法采用：
熔铸：镍硅青铜材料组分按重量分别称重：铜余量、镍1.6～3.4％、硅0.15～1.1％及锰≤1.0％、铁≤0.6％和不可避免的杂质≤0.3％分别称重配料先后投入熔炼炉，熔铸成锭坯；
加热：采用加热炉将铸锭进行加热，加热温度：850～980℃、保温时间：2～3h；
热轧淬水：采用热轧机对加热的锭坯进行开坯热轧并采用常温水在线淬水进行固熔处理，轧制率：90～95％；
铣面：采用双面铣对热轧后的板坯进行铣面；
冷轧：采用初轧机对铣过面的板坯进行第一次冷轧，轧制率：40～70％；
切边：采用剪切机对冷轧后的板坯进行切边；
退火：采用退火炉对切过边的板坯进行中间退火，退火温度：400～550℃退火时间：4～12h；
冷轧：对退过火的板坯再次进行冷轧至成品板材，轧制率：30～80％；
剪切：采用剪切机对成品板材按合同要求进行剪切；
入库：对剪切后的板材按合同要求进行检查合格后进行包装入库。
实施例2：
采用挤压拉伸加工制作M态φ18X3000mm的CuNi2Si合金棒材，工艺方法采用：
熔铸：镍硅青铜材料组分按重量分别称重配料：铜余量、镍1.6～3.4％、硅0.15～1.1％及锰≤1.0％、铁≤0.6％和不可避免的杂质≤0.3％分别称重先后投入熔炼炉，熔铸成锭坯；
加热：采用感应加热炉将锭坯进行加热，加热温度：850～900℃、加热时间：3～6min；
挤压：采用油压机对加热的锭坯进行挤压加工成坯料，挤压比：26～45；
拉伸：采用拉伸机对挤压后的坯料进行第一次拉伸加工，拉伸加工率：38-45％；
退火：采用退火炉对拉伸后的坯料进行中间退火，退火温度：650℃～700℃退火时间：2～4h；
拉伸：采用拉伸机对退火后的坯料再次进行拉伸加工至成品棒材，拉伸加工率：25～40％；
光亮退火：采用退火炉对成品棒材进行成品光亮退火，退火温度：650℃～700℃、退火时间：1～3h；
精整：对退火后的成品棒材进行人工或机械精整；
入库：按合同要求对精整后的成品棒材进行检查合格后进行包装入库。
Claims (5)
1、一种镍硅青铜合金材料及其加工工艺，其特征在于：镍硅青铜材料组分是由：铜：余量；镍：1.6～3.4％；硅：0.15～1.1％；锰：≤1.0％；铁：≤0.6％；杂质：≤0.3％，共同组合而成；其加工工艺：采用轧制加工工艺制作成板材、带材；采用挤压拉伸加工工艺制作成棒材、型材。
2、根据权利要求1所述的一种镍硅青铜合金材料的加工工艺，其特征在于：其中所述的轧制工艺加工方法为：熔铸、加热、热轧淬水、铣面、冷轧、切边、退火、冷轧、退火、剪切、入库，制作成铜镍硅青铜合金板材、带材。
3、根据权利要求2所述的一种镍硅青铜合金材料的加工工艺，其特征在于：其中所述的轧制工艺加工方法中：加热：锭坯加热温度为850～980℃、保温时间为2～3h；热轧淬水：对加热的锭坯进行开坯热轧并采用常温水在线淬水进行固熔处理；轧制率为90～95％；冷轧：对板坯进行第一次冷轧，轧制率为40～70％；退火：对板坯进行中间退火，退火温度为400～550℃，退火时间4～12h：冷轧：对板坯进行第二次冷轧至成品板材、带材，轧制率为30～80％。
4、根据权利要求1所述的一种镍硅青铜合金材料的加工工艺，其特征在于：其中所述的挤压拉伸工艺加工方法为，熔铸、加热、挤压、拉伸、退火、酸洗、拉伸、光亮退火、精整、入库，制作成铜镍硅青铜合金棒材、型材。
5、根据权利要求4所述的一种镍硅青铜合金材料的加工工艺，其特征在于：其中所述的挤压拉伸工艺方法中：加热：对锭坯进行加热，加热温度为850～900℃、加热时间为3～6min；挤压：对锭坯进行挤压加工成坯料，挤压比为26～45；拉伸：对坯料进行拉伸加工，拉伸加工率为38～45％；退火：对坯料进行中间退火，退火温度为650～700℃、退火时间为2～4h；拉伸：对坯料再次进行拉伸加工至成品棒、型材，拉伸加工率为25～40％；光亮退火：对成品棒、型材进行光亮退火，退火温度为650～700℃、退火时间为1～3h。
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