CN104785522A - 一种铜钢复合板的轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜钢复合板的轧制方法，它包括下述依次的步骤：Ⅰ坯料预退火铜合金板预退火，退火温度610±10℃，保温不少于6h；碳钢板的厚度是铜合金板的5-6倍，碳钢板预退火，退火温度625℃—690℃，保温不少于6h；Ⅱ表面打磨打磨预退火后的铜合金板表面和碳钢板表面，粗糙度Ra 5.0 —Ra 10.0；Ⅲ复合轧制碳钢板和铜合金板两种板材合在一起在2300轧机上单道次冷轧成型成复合板，单位面积轧制力≥0.5t/mm2；Ⅳ热处理将冷轧后的复合板在610±10℃退火热处理，保温时间6h，保温后自然冷却。本铜钢复合板的轧制方法生产工序少，加工成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜钢复合板的轧制方法，具体讲涉及用冷轧机轧制厚度为1.5-5.0mm的铜钢复合板的轧制方法。
背景技术
现有相对成熟的铜钢双金属复合技术主要包括爆炸复合法和粉末烧结法，而轧制复合法则仅限于热轧复合法。由于其技术工序复杂且成材率较低，而加工成本高的缘由，一直以来，其产品仅用于相对高端的零件加工，没有使这种新型低成本材料得到广泛应用。本发明产品主要用于剪切成小片，直接压制成滑动瓦片或轴套，也有部分用于电气设备和装饰材料。
发明内容
为了克服现有铜钢复合板的轧制方法的上述不足，本发明提供一种生产工序少，加工成本低的铜钢复合板的轧制方法。
本发明主要先进之处是在常温状态下，通过单道次轧制、热处理后直接获得复合产品，无需预先加热、气体保护、和成品修磨工序。
本发明不同于爆炸复合法和热轧复合法，冷轧复合法复合前不需要进行加热，只需要进行表面清理后，合理设计不同金属变形量和厚度匹配，在较大的轧制压力下，实现初步复合，再通过扩散热处理，释放内应力的同时，增强双金属复合界面粘接强度，然后进行定尺剪切，性能检验和包装，就完成了所有技术步骤。
本铜钢复合板的轧制方法包括下述依次的步骤：
Ⅰ坯料预退火
铜合金板的厚度为1.0-2.0mm，铜合金板预退火，退火温度610±10℃，保温不少于6h；
碳钢板的厚度为5.0-10.0mm，并且碳钢板的厚度是铜合金板的5-6倍，碳钢板预退火，退火温度625℃—690℃，保温不少于6h。
退火的主要目的在于改善其延伸性能，便于实现单道次大变形量轧制，同时也是坯料强度设计和成品金属层厚度控制的重要工艺环节。
Ⅱ 表面打磨
打磨预退火后的铜合金板表面和碳钢板表面（只打材料两面中其中相接合的一面），表面打磨可采用钢丝刷也可以采用砂带，必须将金属表面的氧化层和固体粉尘处理干净，露出新鲜金属，并且具有相应粗糙度Ra 5.0 —Ra 10.0。
表面打磨是复合轧制技术中最为关键的步骤之一，双层金属能否实现良好结合与复合面洁净程度直接相关，便于轧制中首先实现物理结合，复合界面是否足够洁净，对于热处理后双金属是实现点接触还是面接触，起到直接决定作用。
Ⅲ 复合轧制
碳钢板和铜合金板两种板材合在一起在2300轧机上单道次冷轧成型成复合板，单位面积轧制力≥0.5t/mm2，双金属总变形量设计≥60%。
才能实现较高结合力。为避免打磨后的金属界面在空气中产生钝化和微量氧化物，在打磨后，在10分钟内进行复合轧制，轧后在60分钟内行装炉热处理。
Ⅳ热处理
将冷轧后的复合板在610±10℃退火热处理，保温时间6h，保温后自然冷却.
轧制复合板成品热处理，也是决定双金属粘接强度的关键步骤，双金属在高温下保持较长时间，储存较高的原子势能，有利于金属原子扩散，在双金属界面形成共融体，此类共融体的多少就决定了粘接强度的大小。
Ⅴ 检验
对退火后成品表面按照GB231-84进行硬度和强度检验，铜合金面硬度HB65-90,碳钢面硬度HB110-140，抗拉强度≥310MPa 屈服强度≥207MPa。
双金属粘接强度检验方法，按照合作单位（山东烟台大丰轴瓦有限公司）检测要求：进行3α冷弯实验，向两面弯曲都不得出现分层或裂口现象。
Ⅵ 剪切
切去毛边，把复合板按要求切到尺寸大小。
本铜钢复合板的轧制方法用于：锡青铜、普通黄铜及铅锡铜合金，与钢08AL、10#、15#及Q235的复合冷轧制。
本发明的有益效果
本发明有效缩短复合轧制工艺流程，虽然生产效率相对较低，但生产成本非常低，而目前市场上的铜钢复合板的价格在2.5万元/吨以上，具有较大的附加值，以厚度2.0mm的H62黄铜-10钢复合板为例，生产成本不到1万元/吨，因此每吨净利润在1万元以上。用本发明的轧制方法直接压制成滑动瓦片或轴套，也有部分用于电气设备和装饰材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但下述的实施例不是对本发明的限制。
实施例1
Ⅰ坯料预退火
铜合金板为H62，厚度为1.0mm，宽200mm，长200mm，铜合金板放入电罩炉预退火，退火温度610℃， 保温6h；
碳钢板为08AL，度为5.0mm，宽200mm，长500mm，碳钢板放入电罩炉预退火，退火温度625℃，保温6h；
Ⅱ 表面打磨
打磨预退火后的铜合金板表面和碳钢板表面，先用砂带后用千叶轮进行表面打磨，将金属表面的氧化层和固体粉尘处理干净，露出新鲜金属，并且具有相应粗糙度Ra 8.2。
Ⅲ 复合轧制
表面打磨后，10分钟内进行复合轧制，碳钢板与铜合金板两种板材合在一起在2300轧机上单道次冷轧成型成复合板，至成品1.7mm，双金属总变形量达到71.6%。
轧后在50分钟内装炉热处理。
Ⅳ热处理
将冷轧后的复合板在610±10℃退火热处理，保温时间6h，保温后自然冷却。
Ⅴ 检验
对退火后的复合板成品表面进行硬度和强度检验，铜合金面硬度HB70,碳钢面硬度HB132，抗拉强度325MPa。
粘接强度：3α冷弯合格，向两面弯曲均未出现分层或裂纹。
Ⅵ 矫直剪切
退火后复合板成品矫直平整后，切去毛边，把复合板按要求切到180×180mm。
实施例2
Ⅰ坯料预退火
铜合金板为H62，厚度为1.3mm，宽200mm，长600mm，铜合金板放入电罩炉预退火，退火温度610℃， 保温6h；
碳钢板为08AL，厚度为5.0mm，宽200mm，长1000mm，碳钢板放入电罩炉预退火，退火温度625℃，保温6h；
Ⅱ 表面打磨
打磨预退火后的铜合金板表面和碳钢板表面，先用砂带后用千叶轮进行表面打磨，将金属表面的氧化层和固体粉尘处理干净，露出新鲜金属，并且具有相应粗糙度Ra 8.0。
Ⅲ 复合轧制
表面打磨后，10分钟内进行复合轧制。碳钢板与铜合金板两种板材合在一起在2300轧机上单道次冷轧成型成复合板，至成品2.0mm，双金属总变形量达到68%。
轧后在60分钟内装炉热处理。
Ⅳ热处理
将冷轧后的复合板在610±10℃退火热处理，保温时间6h，保温后自然冷却。
Ⅴ 检验
对退火后的复合板成品表面进行硬度和强度检验，铜合金面硬度HB72,碳钢面硬度HB130，抗拉强度330MPa。
粘接强度：3α冷弯合格，向两面弯曲均未出现分层或裂纹。
Ⅵ 矫直剪切
退火后复合板矫直平整后，切去毛边，把复合板按要求切到180×180mm。
实施例3
Ⅰ坯料预退火
铜合金板为CuPb22Sn2，厚度为1.3mm，宽300mm，长600mm，铜合金板放入电罩炉预退火，退火温度610℃， 保温6h；
碳钢板为10#碳钢板，厚度为5.5mm，宽300mm，长1000mm，碳钢板放入电罩炉预退火，退火温度625℃，保温6h；
Ⅱ 表面打磨
打磨预退火后的铜合金板表面和碳钢板表面，先用砂带后用千叶轮进行表面打磨，将金属表面的氧化层和固体粉尘处理干净，露出新鲜金属，并且具有相应粗糙度Ra 8.1。
Ⅲ 复合轧制
表面打磨后，10分钟内进行复合轧制，碳钢板与铜合金板两种板材合在一起在2300轧机上单道次冷轧成型成复合板，至成品2.0mm，双金属总变形量达到70.6%。
轧后在30分钟内装炉热处理。
Ⅳ热处理
将冷轧后的复合板在610±10℃退火热处理，保温时间6h，保温后自然冷却。
Ⅴ 检验
对退火后的复合板成品表面进行硬度和强度检验，铜合金面硬度HB68,碳钢面硬度HB138，抗拉强度336MPa。
粘接强度：3α冷弯合格，向两面弯曲均未出现分层或裂纹。
Ⅵ 矫直剪切
退火后复合板矫直平整后，切去毛边，把复合板按要求切到280×280mm。
Claims (4)
1.一种铜钢复合板的轧制方法，它包括下述依次的步骤：
Ⅰ 坯料预退火
铜合金板的厚度为1.0-2.0mm，铜合金板预退火，退火温度610±10℃，保温不少于6h；
碳钢板的厚度为5.0-10.0mm，并且碳钢板的厚度是铜合金板的5-6倍，碳钢板预退火，退火温度625℃—690℃，保温不少于6h；
Ⅱ 表面打磨
打磨预退火后的铜合金板表面和碳钢板表面，将金属表面的氧化层和固体粉尘处理干净，露出新鲜金属，并且具有相应粗糙度Ra 5.0 —Ra 10.0；
Ⅲ 复合轧制
碳钢板和铜合金板两种板材合在一起在2300轧机上单道次冷轧成型成复合板，单位面积轧制力≥0.5t/mm2，双金属总变形量设计≥60%；
Ⅳ 热处理
将冷轧后的复合板在610±10℃退火热处理，保温时间6h，保温后自然冷却。
2.根据权利要求1所述的铜钢复合板的轧制方法，其特征是：在步骤Ⅳ热处理后还进行步骤Ⅴ 检验
对退火后成品表面按照GB231-84进行硬度和强度检验，铜合金面硬度HB65-90,碳钢面硬度HB110-140，抗拉强度≥310MPa 屈服强度≥207MPa；
双金属粘接强度检验，进行3α冷弯实验，向两面弯曲都不得出现分层或裂口现象。
3.根据权利要求2所述的铜钢复合板的轧制方法，其特征是：在步骤Ⅴ 检验后还进行步骤Ⅵ 剪切
切去毛边，把复合板按要求切到尺寸大小。
4.根据权利要求1、2或3中任一所述的铜钢复合板的轧制方法，其特征是：
所述的铜合金板是锡青铜、普通黄铜及铅锡铜合金板中的任一种，所述的碳钢板是钢08AL、10#、15#及Q235钢板。
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