CN107937849B - 一种tu2管材的退火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种TU2管材的退火工艺，所述工艺包括以下步骤：退火前累计形变量为99%的TU2管材放置于退火炉中，以每分钟5℃的速率加热（通电加热前炉管应事前先抽真空，并通高纯氩气作为保护气体，以避免TU2管材被氧化），使管内温度达到260‑380℃，并保温10min~90min后以5℃/min的速率降温冷却至200℃后随炉冷却至室温取出。本发明工序合理，操作简单，节约成本，同时能够获得良好的综合力学性能，有效提高了产品的质量及生产效率，为后续的塑性成形工艺提供便利。

Description

一种TU2管材的退火工艺
技术领域
本发明属于热处理工艺领域，具体是一种TU2管材的退火工艺。
背景技术
TU2无氧铜管材属于面心结构金属，具有重量较轻，导电、导热性好，不易腐蚀，且耐高温、高压等特点，通过OCC（Ohno Continuous Casting ）技术与冷拉拔技术相结合制备的无缝铜管广泛应用于换热设备（如空调冷凝器、微电子换热器件等）中，同时也是信息通讯、机械、宇航、军工等行业的关键材料。然而，其制备过程中前期的加工硬化效应使得TU2管材塑性变差，不利于后期的塑性弯压成形及应用。而现有研究及专利中并没有涉及该材料的热处理工艺参数对其组织及性能的影响。不合理的热处理工艺导致材料后续加工时易产生褶皱、开裂问题。经分析产生上述问题的原因是由于材料硬度及强度高、延伸率低所造成。基于此，制定了合理热处理工艺来降低材料强度同时提高延伸率。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种TU2管材的退火工艺。本发明提供了一种TU2管材的退火工艺，消除加工硬化，改善组织结构，获得良好的综合力学性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种TU2管材的退火工艺，包括以下步骤：
（1）形变量为99%的盘拉TU2管材放置于退火炉中，以5℃/min的速率加热到260-380℃，并保温10min~90min；即退火温度为260-380℃，退火时间为10min~90min；
炉子通电加热前炉管应事前先抽真空，并通高纯氩气作为保护气体，以避免TU2管材被氧化；
（3）将保温后的TU2管材以5℃/min的速率降温冷却至200℃，随后炉冷至室温取出。
所述的形变量为99%的盘拉TU2管材的制备方法为：将电解铜经水平连铸、串联拉伸和圆盘拉伸得到形变99%的管材。
优选地，步骤（1）中的退火温度为260℃，退火时间为60min。
优选地，步骤（1）中的退火温度为300℃，退火时间为10min。
优选地，步骤（1）中的退火温度为300℃，退火时间为30min。
优选地，步骤（1）中的退火温度为300℃，退火时间为60min。
优选地，步骤（1）中的退火温度为300℃，退火时间为90min。
优选地，步骤（1）中的退火温度为340℃，退火时间为60min。
优选地，步骤（1）中的退火温度为380℃，退火时间为60min。
其中最佳的退火温度为300℃，退火时间为60min。
本发明的有益效果在于：
（1）通过对TU2管材的退火处理，管材组织随温度（时间）的升高（延长）由不完全再结晶向完全再结晶转变，力学性能变化趋势为先显著降低（伸长率上升）而后趋于稳定；
（2）300℃退火60min为力学变化趋势转变点：在此条件下退火，组织呈均匀等轴状，粒径约为7.2um，再结晶弱化了形变织构，消除各向异性和加工硬化，强度及硬度适当降低，伸长率增加，获得良好的综合力学性能，从而提高了的后期塑性变形能力。其强度及硬度有明显降低，抗拉强度、屈服强度及显微硬度分别下降了39%、68.5%和53.1%；伸长率提高显著，由1.2%升至50%，提高了40.7倍，各值分别为271MPa、82MPa、56.45Hv和50%；（3）温度若是继续升高，得到的材料性能变化不大。所以300℃退火60min为最佳退火工艺，既获得良好的综合力学性能，又能节约成本，提高效益。
附图说明
图1 为不同退火工艺下TU2管材组织OM像，其中a、b、c、d、e、f、g、h分别为退火前、实施例1~7的TU2管材组织的OM像。
具体实施方式
下面通过设计不同的实施例完成退火并结合光学显微（OM）像（见图1）、拉伸试验和显微硬度测试结果（如表2所示）进行对比分析，从而得出最佳实施例4。表1为所有实施例的参数设定。实施例步骤为：
（1）退火前累计形变量为99%的TU2管材放置于退火炉中，以5℃/min的速率加热到260-380℃，并保温10min~90min（具体参数见表1）；炉子通电加热前炉管应事前先抽真空，并通高纯氩气作为保护气体，以避免TU2管材被氧化；
（2）将保温后的TU2管材以5℃/min的速率降温冷却至200℃，随后炉冷至室温取出。
表1 实施例退火工艺参数及拉伸标准
实验证明（各实施例的力学性能结果见表2）
表2 对比例及实施例的力学性能
注：对比例为退火前累计形变量为99%的TU2管材（未退火处理）。
实施例1参数下退火，TU2管材再结晶未完成，强度及硬度稍有降低，伸长率小幅度提高，综合力学性能较之前形变态有所好转。
实施例2参数下退火，TU2管材再结晶依然未完成，强度及硬度在实施例1的基础上有所降低，伸长率进一步提高，其综合力学性能相对较好。
实施例3参数下退火，TU2管材接近完全再结晶。强度、硬度和伸长率较实施例2又进一步降低（升高），综合力学性能良好。
实施例4参数下退火，TU2管材完全再结晶，强度及硬度有明显降低，抗拉强度、屈服强度及显微硬度分别下降了39%、68.5%和53.1%；伸长率提高显著，由1.2%升至50%，提高了40.7倍，获得最优的综合力学性能。故，本实施例为最佳实施例。
实施例5参数下退火，TU2管材完成再结晶。强度、硬度及伸长率较实施例4无明显的变化，综合力学性能良好。
实施例6参数下退火，TU2管材完成再结晶。强度、硬度及伸长率较实施例4无明显的变化，综合力学性能良好。
实施例7参数下退火，TU2管材完成再结晶。强度和硬度及伸长率较实施例4变化极小，综合力学性能良好。
综上所述，经实验证明，表2整体变化可分为两部分，实施例1、2、3力学性能呈下降或上升段和实施例5、6趋稳段。对比实施例1、2、3、5、6，认为实施例4（300℃退火，保温60min）是一个临界点，在获得良好的综合力学性能下，相对更能够节约资源，降低成本。其中强度及硬度有明显降低，抗拉强度、屈服强度及显微硬度分别下降了39%、68.5%和53.1%；伸长率提高显著，由1.2%升至50%，提高了40.7倍，各值分别为271MPa、82MPa、56.45Hv和50%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种TU2管材的退火工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：
（1）将形变量为99%的盘拉TU2管材放置于退火炉中，以5℃/min的速率加热到300℃，并保温60min；
（2）将保温后的TU2管材以5℃/min的速率降温冷却至200℃，随后炉冷至室温取出；
所述的形变量为99%的盘拉TU2管材的制备方法为：将电解铜经水平连铸、串联拉伸和圆盘拉伸得到形变为99%的管材。
2.根据权利要求1所述一种TU2管材的退火工艺，其特征在于：退火炉在通电加热前炉管应事前先抽真空，并通高纯氩气作为保护气体，以避免TU2管材被氧化。
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