CN103555995B - 一种具有优越热强性的铜合金棒及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有优越热强性的铜合金棒及其制造方法，本发明的具有优越热强性的铜合金棒由以下重量百分数的组分组成：铝0.1%～0.5%，锰3%～6%，磷0.05%～0.2%，余量为铜。本发明在原有的锰青铜QMn5的基础上，调整锰元素的含量并创新性地添加铝﹑磷两种元素，分不同步骤，通过熔炼将铝、磷两种元素添加到现有的铜-锰合金当中。通过熔炼过程中元素在不同时期形成的相，在保证相应性能的同时进一步改善最终合金的热强性，从而得到一种在高温下经久耐用的改性铜合金棒材。
Description
技术领域
本发明涉及合金棒生产领域，尤其涉及具有优越热强性的铜合金棒，以及这种合金棒的制造方法。
背景技术
QMn5为含锰量较高的锰青铜，其具有较高的强度、硬度和良好的塑性，在热态及冷态下能很好地承受压力加工，具有良好的耐蚀性，并具有高的热强性，400℃以下能够保持其力学性能。因此，它主要用于制作蒸汽机零件和锅炉的各种管接头、蒸汽阀门等高温耐蚀零件。但是其热强性在温度超过400℃之后有明显下降趋势，因此高温情况下实际应用寿命大大缩短。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有优越热强性的铜合金棒，以及这种铜合金棒的制造方法。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成：铝0.1%～0.5%，锰3%～6%，磷0.05%～0.2%，余量为铜。
进一步地，所述铜合金棒各组分的重量百分数配比如下：铝0.3%，锰4.5%，磷0.15%，余量为铜。
进一步地，所述具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，包含以下步骤：
1)按照重量配比将铜﹑锰置于工频电炉内，加热至950℃～1050℃熔炼，待完全熔化后保温至1000℃。
2)将铝﹑磷添加到铜-锰合金液中，并升温至1100℃，熔炼之后再次保温。
3)用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行3～6次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内。
4)将检验合格的溶液按照预定的尺寸进行铸锭，对铸造成型后的坯锭进行车削，以便下一步挤压。
5)对车削完成后的光锭进行挤压。
6)对挤压完成后的合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，以保证棒材的合格率；按照预期的产品尺寸进行切割并包装入库。
更进一步地，步骤1)种所述的铜为电解铜。
更进一步地，步骤1)中所述熔炼时间为3～4小时，所述保温时间为1～2小时。
更进一步地，步骤2)中所述熔炼时间为1～2小时，所述再次保温时间为0.5～1小时。
更进一步地，步骤4)中所述铸锭的铸造温度为950℃～1000℃。
更进一步地，步骤4)中所述坯锭的直径为40mm～120mm，长度为500mm。
更进一步地，步骤5)中所述挤压选取800吨～2000吨的挤压机，挤压温度为600℃～700℃，挤压速度为2～5mm/s。
采用以上技术方案，本发明在原有的锰青铜QMn5的基础上，调整锰元素的含量并创新性的添加铝﹑磷两种元素，分不同步骤，通过熔炼将铝、磷两种元素添加到现有的铜-锰合金中。通过熔炼过程中元素在不同时期形成的相，在保证相应性能的同时进一步改善最终合金的热强性，从而得到一种在高温下经久耐用的改性铜合金棒材。
附图说明
图1是本发明生产工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成：铝0.1%，锰3.5%，磷0.1%，余量为铜。其制造工艺流程如图1所示，依次进行以下步骤：
按照重量配比将电解铜﹑锰置于工频电炉内，加热至950℃，熔炼4小时，待完全熔化后在1000℃下保温2小时；将铝﹑磷两种元素添加到铜-锰合金液中，并升温至1100℃，熔炼2小时之后再次保温0.5小时；用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行6次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；将检验合格的溶液在950℃下按照预定的尺寸进行铸锭，得到直径为40mm，长度为500mm的坯锭，对铸造成型后的坯锭进行车削；选取2000吨的挤压机对车削完成后的光锭进行挤压，挤压温度为600℃，挤压速度为2mm/s；对挤压完成后的合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，以保证棒材的合格率，按照预期的产品尺寸进行切割并包装入库。
将所得具有优越热强性的铜合金棒进行耐蚀性、热强性、硬度、强度及塑性试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
实施例2
一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成：铝0.3%，锰4.5%，磷0.15%，余量为铜。其制造工艺流程如图1所示，依次进行以下步骤：
按照重量配比将电解铜﹑锰置于工频电炉内，加热至1000℃，熔炼3小时，待完全熔化后在1000℃下保温1小时；将铝﹑磷两种元素添加到铜-锰合金液中，并升温至1100℃，熔炼1.5小时之后再次保温1小时；用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行5次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；将检验合格的溶液在1000℃下按照预定的尺寸进行铸锭，得到直径为80mm，长度为500mm的坯锭，对铸造成型后的坯锭进行车削；选取1500吨的挤压机对车削完成后的光锭进行挤压，挤压温度为650℃，挤压速度为4mm/s；对挤压完成后的合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，以保证棒材的合格率，按照预期的产品尺寸进行切割并包装入库。
将所得具有优越热强性的铜合金棒进行耐蚀性、热强性、硬度、强度及塑性试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
实施例3
一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成：铝0.2%，锰5.5%，磷0.05%，余量为铜。其制造工艺流程如图1所示，依次进行以下步骤：
按照重量配比将电解铜﹑锰置于工频电炉内，加热至1000℃，熔炼3小时，待完全熔化后在1000℃下保温1小时；将铝﹑磷两种元素添加到铜-锰合金液中，并升温至1100℃，熔炼1.5小时之后再次保温1小时；用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行5次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；将检验合格的溶液在1000℃下按照预定的尺寸进行铸锭，得到直径为50mm，长度为500mm的坯锭，对铸造成型后的坯锭进行车削；选取1500吨的挤压机对车削完成后的光锭进行挤压，挤压温度为675℃，挤压速度为4mm/s；对挤压完成后的合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，以保证棒材的合格率，按照预期的产品尺寸进行切割并包装入库。
将所得具有优越热强性的铜合金棒进行耐蚀性、热强性、硬度、强度及塑性试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
实施例4
一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成：铝0.5%，锰3%，磷0.2%，余量为铜。其制造工艺流程如图1所示，依次进行以下步骤：
按照重量配比将电解铜﹑锰置于工频电炉内，加热至1050℃，熔炼3.5小时，待完全熔化后在1000℃下保温2小时；将铝﹑磷两种元素添加到铜-锰合金液中，并升温至1100℃，熔炼2小时之后再次保温0.5小时；用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行3次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；将检验合格的溶液在975℃下按照预定的尺寸进行铸锭，得到直径为80mm，长度为500mm的坯锭，对铸造成型后的坯锭进行车削；选取800吨的挤压机对车削完成后的光锭进行挤压，挤压温度为700℃，挤压速度为3mm/s；对挤压完成后的合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，以保证棒材的合格率，按照预期的产品尺寸进行切割并包装入库。
将所得具有优越热强性的铜合金棒进行耐蚀性、热强性、硬度、强度及塑性试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
实施例5
一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成：铝0.4%，锰6%，磷0.15%，余量为铜。其制造工艺流程如图1所示，依次进行以下步骤：
按照重量配比将电解铜﹑锰置于工频电炉内，加热至950℃，熔炼3.5小时，待完全熔化后在1000℃下保温2小时；将铝﹑磷两种元素添加到铜-锰合金液中，并升温至1100℃，熔炼1.5小时之后再次保温1小时；用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行4次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；将检验合格的溶液在1000℃下按照预定的尺寸进行铸锭，得到直径为120mm，长度为500mm的坯锭，对铸造成型后的坯锭进行车削；选取1000吨的挤压机对车削完成后的光锭进行挤压，挤压温度为700℃，挤压速度为5mm/s；对挤压完成后的合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，以保证棒材的合格率，按照预期的产品尺寸进行切割并包装入库。
将所得具有优越热强性的铜合金棒进行耐蚀性、热强性、硬度、强度及塑性试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
表1具有优越热强性的铜基合金棒性能对比表
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成：铝0.1％～0.5％，锰3％～6％，磷0.05％～0.2％，余量为铜。
2.根据权利要求1所述的具有优越热强性的铜合金棒，其特征在于，所述铜合金棒各组分的重量百分数配比如下：铝0.3％，锰4.5％，磷0.15％，余量为铜。
3.权利要求1或2所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：
1)按照重量配比将铜﹑锰置于工频电炉内，加热至950℃～1050℃熔炼，待完全熔化后保温至1000℃；
2)将铝﹑磷添加到铜-锰合金液中，并升温至1100℃，熔炼之后再次保温；
3)用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行3～6次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；
4)将检验合格的溶液按照预定的尺寸进行铸锭，对铸造成型后的坯锭进行车削，以便下一步挤压；
5)对车削完成后的光锭进行挤压；
6)对挤压完成后的铜合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，按照预期的产品尺寸对合格产品进行切割并包装入库。
4.根据权利要求3所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，步骤1)中所述的铜为电解铜。
5.根据权利要求3所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，步骤1)中所述熔炼时间为3～4小时，所述保温时间为1～2小时。
6.根据权利要求3所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，步骤2)中所述熔炼时间为1～2小时，所述再次保温时间为0.5～1小时。
7.根据权利要求3所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，步骤4)中所述铸锭的铸造温度为950℃～1000℃。
8.根据权利要求3所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，步骤4)中所述坯锭的直径为40mm～120mm，长度为500mm。
9.根据权利要求3所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，步骤5)中所述挤压选取800吨～2000吨的挤压机，挤压温度为600℃～700℃，挤压速度为2～5mm/s。
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