CN103540883A - 一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，属于金属热处理技术领域。该方法包括以下步骤：在铜合金时效处理过程中，在铜合金线材上施加100～280MPa的拉应力，时效温度为300～500℃，时效时间为2～8小时。本发明在铜合金线材时效热处理的过程中同时施加拉应力，可使线材内部残余应力扩散趋向均匀化，最大限度的去除材料内部的残余应力，对于防止线材后续加工和使用过程中发生变形具有明显的抑制作用。试验证明，铜合金线材在时效处理过程中施加拉应力后，其表面残余应力明显降低。

Description

一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法
技术领域
本发明具体涉及一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，属于金属热处理技术领域。
背景技术
铜合金线材在热变形、冷变形及热处理的过程中，内部存在着残余应力或局部应力集中，由于残余应力的存在，这种线材在后续加工成制品的过程中会使制品发生变形。因此，消除铜合金线材的残余应力，对提高产品的成品率至关重要。
目前普遍应用的消除残余应力的工艺是退火处理，对精度要求高的零件要在粗加工后进行人工时效处理，该工艺虽然能够在一定程度上消除残余应力，但消除残余应力的效果并不理想，尤其在线材方面，即便是经过去应力退火处理，加工时还容易产生变形。以插接件用线材为例，虽然线材前期经矫直、退火、精磨等多工序处理，仍然在后期制品中存在残余应力，导致产品在实际使用过程中发生变形。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，包括以下步骤：在铜合金时效处理过程中，在铜合金线材上施加100～280MPa的拉应力，时效温度为300～500℃，时效时间为2～8小时。
上述时效处理过程中，升温时拉应力和温度的施加顺序任意，降温时必须先卸载拉应力，再逐渐降温。
所述的铜合金线材的横截面直径≤10mm。
上述用于降低铜合金残余应力的时效处理方法适用于二元铜合金、三元铜合金等。二元铜合金如Cu-Cr合金等，三元铜合金如Cu-Cr-Zr合金等。
所述的时效处理可以采用单级时效处理，也可以采用分级时效处理的方法。分级时效处理可以为两级时效处理、三级时效处理，抑或更多级时效处理。本发明分别提供一种两级时效处理和三级时效处理的方法。
所述的两级时效处理为：第一阶段在合金线材上施加200～300MPa的拉应力，加热升温至250～350℃，保温1～3小时；第二阶段施加100～200MPa的拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时。
所述的三级时效处理为：第一阶段施加200～300MPa的拉应力，加热升温至250～350℃，保温1～3小时；第二阶段卸载拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时；第三阶段施加100～150MPa的拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时。或者第一阶段施加200～300MPa的拉应力，加热升温至250～350℃，保温1～3小时；第二阶段施加150～250MPa的拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时；第三阶段施加100～150MPa的拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时。
本发明的有益效果：
本发明在铜合金线材时效热处理的过程中同时施加拉应力，可使线材内部残余应力扩散趋向均匀化，最大限度的去除材料内部的残余应力，对于防止线材后续加工和使用过程中发生变形具有明显的抑制作用。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本实施例中降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，包括以下步骤：将规格为φ10mm×5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.73Cr合金试样放入退火炉中进行时效处理，并通过与炉外相连接的应力加载装置施加拉应力，在合金线材上施加250MPa的拉应力，并加热升温至300℃，保温2小时；最后卸载拉应力，随炉温冷却至室温。
本实施例中残余应力测量结果详见下表1。
实施例2
本实施例中降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，包括以下步骤：将规格为φ7mm×5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.33Cr-0.054Zr合金放入退火炉中进行时效处理，并通过与炉外相连接的应力加载装置施加拉应力，第一阶段在合金线材上施加280MPa的拉应力，并加热升温至300℃，保温1小时；第二阶段施加120MPa的拉应力，升温至450℃，保温1小时；最后卸载拉应力，合金线材随炉温冷却至室温即可。
本实施例中残余应力测量结果详见下表1。
实施例3
本实施例中降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，包括以下步骤：将规格为φ10mm×5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.33Cr-0.054Zr合金放入退火炉中进行时效处理，并通过与炉外相连接的应力加载装置施加拉应力，第一阶段在合金线材上施加280MPa的拉应力，并加热升温至300℃，保温1小时；第二阶段卸载拉应力，继续升温至450℃，保温2小时；第三阶段继续施加120MPa的拉应力，并在450℃下保温1小时；最后卸载拉应力，合金线材随炉温冷却至室温即可。
本实施例中残余应力测量结果详见下表1。
实施例4
本实施例中降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，包括以下步骤：将规格为φ7mm×5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.73Cr合金放入退火炉中进行时效处理，并通过与炉外相连接的应力加载装置施加拉应力，第一阶段在合金线材上施加250MPa的拉应力，并加热升温至300℃，保温2小时；第二阶段减小拉应力为200MPa，继续升温至400℃，保温2小时；第三阶段减小拉应力为100MPa，继续升温至500℃，并保温2小时；最后卸载拉应力，合金线材随炉温冷却至室温即可。
本实施例中残余应力测量结果详见下表1。
对比例1
本对比例中铜合金线材的时效处理方法，包括以下步骤：将规格为φ7mm×5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.73Cr合金放入退火炉中进行时效处理，升温至300℃，保温2小时；合金线材随炉冷却至室温即可。
本对比例中铜合金线材的残余应力测量结果详见下表1。
对比例2
本对比例中铜合金线材的时效处理方法，包括以下步骤：将规格为φ10mm×5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.33Cr-0.054Zr合金放入退火炉中进行时效处理，第一阶段升温至300℃，保温1小时；第二阶段升温至450℃，保温1小时；合金线材随炉温冷却至室温即可。
本对比例中铜合金线材的残余应力测量结果详见下表1。
对比例3
本对比例中铜合金线材的时效处理方法，包括以下步骤：将规格为φ10mm×5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.33Cr-0.054Zr合金放入退火炉中进行时效处理，第一阶段升温至300℃，保温1小时；第二阶升温至450℃，保温3小时；合金线材随炉温冷却至室温即可。
本对比例中铜合金线材的残余应力测量结果详见下表1。
对比例4
本对比例中铜合金线材的时效处理方法，包括以下步骤：将规格为φ7mm×5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.73Cr合金放入退火炉中进行时效处理，第一阶段升温至300℃，保温2小时；第二阶段继续升温至400℃，保温2小时；第三阶段继续升温至500℃，并保温2小时；合金线材随炉温冷却至室温即可。
本对比例中铜合金线材的残余应力测量结果详见下表1。
试验例
取实施例1～4及对比例1～4时效处理后的铜合金线材，利用X射线衍射法进行残余应力测量，测量结果详见下表1。
表1各处理组铜合金线材的表面残余应力
Figure BDA0000396879150000041
结论：从表1可以看出，铜合金线材在时效处理过程中施加拉应力后，其表面残余应力明显降低。且后续加工制件时的弯曲现象也得到明显改善。

Claims (10)

1.一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于：包括以下步骤：在铜合金时效处理过程中，在铜合金线材上施加100～280MPa的拉应力，时效温度为300～500℃，时效时间为2～8小时。
2.根据权利要求1所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于：所述的铜合金线材的横截面直径≤10mm。
3.根据权利要求1所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于：所述的铜合金为二元铜合金或三元铜合金。
4.根据权利要求3所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于：所述的二元铜合金为Cu-Cr合金。
5.根据权利要求3所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于：所述的三元铜合金为Cu-Cr-Zr合金。
6.根据权利要求1所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于：所述的时效处理为单级时效处理或多级时效处理。
7.根据权利要求6所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于：所述的多级时效处理为两级时效处理或三级时效处理。
8.根据权利要求7所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于：所述的两级时效处理为：第一阶段在合金线材上施加200～300MPa的拉应力，加热升温至250～350℃，保温1～3小时；第二阶段施加100～200MPa的拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时。
9.根据权利要求7所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于：所述的三级时效处理为：第一阶段施加200～300MPa的拉应力，加热升温至250～350℃，保温1～3小时；第二阶段卸载拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时；第三阶段施加100～150MPa的拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时。
10.根据权利要求7所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于：所述的三级时效处理为：第一阶段施加200～300MPa的拉应力，加热升温至250～350℃，保温1～3小时；第二阶段施加150～250MPa的拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时；第三阶段施加100～150MPa的拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时。
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