CN108085536A - 一种易切削无铅黄铜及其制造方法 - Google Patents

一种易切削无铅黄铜及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108085536A
CN108085536A CN201810076970.8A CN201810076970A CN108085536A CN 108085536 A CN108085536 A CN 108085536A CN 201810076970 A CN201810076970 A CN 201810076970A CN 108085536 A CN108085536 A CN 108085536A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lead
free
hydrogen
easy
raw material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810076970.8A
Other languages
English (en)
Inventor
王朝阳
林方杰
徐东荣
祝云霞
连超燕
娄永杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NINGBO HUACHENG VALVE CO Ltd
Original Assignee
NINGBO HUACHENG VALVE CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NINGBO HUACHENG VALVE CO Ltd filed Critical NINGBO HUACHENG VALVE CO Ltd
Priority to CN201810076970.8A priority Critical patent/CN108085536A/zh
Publication of CN108085536A publication Critical patent/CN108085536A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种易切削无铅黄铜及其制造方法，该易切削无铅黄铜以无铅黄铜H80为原料，其内含有占5×10‑7%‑1×10‑8%质量比的氢，并具有10%‑12%轴向拉伸伸长比例、70°‑75°旋转角度的冷作硬化流线。本发明的易切削无铅黄铜成分简单、铅含量低、切削加工性能好、不粘刀、环保无公害。

Description

一种易切削无铅黄铜及其制造方法
技术领域
本发明涉及铜材冶炼加工领域，尤其涉及一种易切削无铅黄铜及其制造方法。
背景技术
黄铜H80，是一种普通黄铜，是黄铜中一种较软的材料（含锌量低），标准是GB/T2041-1989，具有强度一般，塑性较好，耐蚀性较高等特性，一般用作薄壁管，皱纹管造纸网及房屋建筑用品。
现有技术中，人们为了增强黄铜的切削性能和耐磨性能，最直接有效的方法就是在其中加入铅，但是随着时代的发展和国家对环境保护要求的提高，铅的使用被极大限制，尤其在民用制品领域更是严格控制，但众所周知，作为铜合金中使用和应用范围最广的黄铜，如果不添加适量的铅，在机械切削加工过程中极易发生粘刀等问题，即使尽力加工出来的产品，其表面粗糙度也非常高（实测不经冷轧处理的H80，即使采用极低进刀量进行精密加工，其表面粗糙度最好的情况下也就只有Ra1.6，远远不能实现产品精密加工的需求），而民用品现在对外观的精致度要求同样很高。另一方面在于，虽然不采用铅也能采用锰、铝、硅等元素对简单黄铜的成份进行改变后获得更好的强度和切削加工性能，但当应用于民品领域时，原材料成本和冶金成本将是一个极大的问题，而众所周知的就是，合金元素含量越多，冶炼越困难，成本越高。
因此，市面上急需一种成分简单、铅含量低、切削加工性能好、不粘刀、环保无公害的黄铜及其制造方法。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种回成分简单、铅含量低、切削加工性能好、不粘刀、环保无公害的易切削无铅黄铜及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种易切削无铅黄铜的制造方法，包括以下步骤：
1）生产前准备
①原料准备：准备无铅黄铜H80，足量氢气；
②设备及工装准备：准备内置有气道和石墨搅拌装置的真空电渣重溶设备、保护气氛炉、机械旋转拉伸装置；
2）原材料冶炼
①将阶段1）步骤①准备的无铅黄铜H80放入阶段1）步骤②准备的真空电渣重溶设备中，抽真空至真空度1×10-3-1×10-4，然后升温至无铅黄铜H80熔化，获得熔池；
②开启石墨搅拌装置，并以50rpm-80rpm的速率搅拌步骤①获得的熔池；
③通过气道缓慢通入阶段1）步骤①准备的氢气，至真空度5×10-2-8×10-2；
④持续3min-3.5min后获得氢致硬化熔池；
⑤将步骤④获得的氢致硬化熔池浇铸成锭并加工成铜棒，即完成原材料冶炼，获得待处理铜棒；
3）材料改性
⑥采用保护气氛炉将待处理铜棒加热至630℃-640℃，然后立即采用阶段1）步骤②准备的机械旋转拉伸装置将铜棒以2%/min -2.5%/min的拉伸速率、10%-12%的总拉伸率、14°/min -15°/min 的旋转速率、70°-75°的总旋转角度进行拉伸旋转，冷却后即获得所需易切削无铅黄铜。
采用上述方法制造的易切削无铅黄铜，该易切削无铅黄铜以无铅黄铜H80为原料，其内含有占5×10-7%-1×10-8%质量比的氢，并具有10%-12%轴向拉伸伸长比例、70°-75°旋转角度的冷作硬化流线。
与现技术比较，本发明由于采用了上述方案，具有以下优点：（1）不同于现有技术主要通过添加铅改善黄铜的机械性能和切削加工性能，本发明通过将简单黄铜进行轻微的氢致硬化改性及变形硬化复合处理后获得更好的本质硬度及交联位错的亚结构（一般H80的坯料硬度不超过70HB，冷轧后也不超过130HB，但本发明经过轻微氢致硬化和机械拉伸旋转复合处理后可获得硬度约170HB-190HB的材料，当然材料的脆性和延伸率也相对降低）。根据实践，本发明的H80在氢致硬化后硬度上升为约120HB，再经单纯拉伸10%-12%后（由于氢致硬化的原因，延伸率由不低于50%下降至25%-30%）上升至140HB-150HB，再经70°-75°旋转角度旋转后最终硬度170HB-190HB。（2）本发明完全是通过材料本质改性获得基体的高硬度来改善耐磨性和机械切削加工性能，首先整体一致性好，不会出现不均匀的情况（机械加工过程中，材料不均匀会导致震刀或让刀），同时还可以与其它化学改性方式结合使用。（当然由于物理变形已较高，不再适用其它冷作硬化方式），应用范围广，市场前景好。（3）直接采用无铅黄铜H80为原材料，材料成本低，由于整个工艺过程中没有使用任何影响环保的材料及工艺（只采用了氢气改性和物理改理，没有添加任何化学改性物质和手段），因此本发明环保无公害，更适宜于当今世界对环保的要求，利于可持续发展，不会受到环保指标对工业生产的制约。（4）本发明通过精细的工艺控制（所有工艺范围均控制在较小的范围内）达到所需的5×10-7%-1×10-8%质量比的氢致硬化浓度，这是申请人在实践中获得的硬化程度和机械性能最佳结合的峰值点，其中最核心的工艺参数（50rpm-80rpm的速率搅拌、通入氢气后真空度5×10-2-8×10-2、拉伸旋转处理前加热温度630℃-640℃然后立即进行拉伸旋转）严格保证了氢的最终浓度，也是使本发明不会容易氢脆断裂的核心参数（大量研究资料证明，铜内氢浓度达到1×10-6%后即易发生氢脆），是经过艰难摸索而获得的。（5）设置10%-12%轴向拉伸伸长比例、70°-75°旋转角度，是在综合考虑氢致硬化后HB80的剩余延伸率及使用过程中保证综合机械性能和使用性能的基础延伸率基础上最终验证出来的工艺参数，使本发明在使用中能保证12%的延伸率基本需求及硬度170HB-190HB的根本需要。
具体实施方式
实施例1：
一种易切削无铅黄铜，以无铅黄铜H80为原料，其内含有占1×10-8%质量比的氢，并具有10%轴向拉伸伸长比例、70°旋转角度的冷作硬化流线。
一种易切削无铅黄铜的制造方法，包括以下步骤：
1）生产前准备
①原料准备：准备无铅黄铜H80，足量氢气；
②设备及工装准备：准备内置有气道和石墨搅拌装置的真空电渣重溶设备、保护气氛炉、机械旋转拉伸装置；
2）原材料冶炼
①将阶段1）步骤①准备的无铅黄铜H80放入阶段1）步骤②准备的真空电渣重溶设备中，抽真空至真空度1×10-3，然后升温至无铅黄铜H80熔化，获得熔池；
②开启石墨搅拌装置，并以50rpm的速率搅拌步骤①获得的熔池；
③通过气道缓慢通入阶段1）步骤①准备的氢气，至真空度5×10-2；
④持续3min后获得氢致硬化熔池；
⑤将步骤④获得的氢致硬化熔池浇铸成锭并加工成铜棒，即完成原材料冶炼，获得待处理铜棒；
3）材料改性
⑥采用保护气氛炉将待处理铜棒加热至640℃，然后立即采用阶段1）步骤②准备的机械旋转拉伸装置将铜棒以2%/min的拉伸速率、10%的总拉伸率、14°/min的旋转速率、70°的总旋转角度进行拉伸旋转，冷却后即获得所需易切削无铅黄铜。
根据本实施例生产的易切削无铅黄铜，其基体硬度为172HB，延伸率为17%。
实施例2：
整体与实施例1一致，差异之处在于：
一种易切削无铅黄铜，以无铅黄铜H80为原料，其内含有占5×10-7%质量比的氢，并具有12%轴向拉伸伸长比例、75°旋转角度的冷作硬化流线。
一种易切削无铅黄铜的制造方法，包括以下步骤：
2）原材料冶炼
①将阶段1）步骤①准备的无铅黄铜H80放入阶段1）步骤②准备的真空电渣重溶设备中，抽真空至真空度1×10-4，然后升温至无铅黄铜H80熔化，获得熔池；
②开启石墨搅拌装置，并以80rpm的速率搅拌步骤①获得的熔池；
③通过气道缓慢通入阶段1）步骤①准备的氢气，至真空度8×10-2；
④持续3.5min后获得氢致硬化熔池；
3）材料改性
⑥采用保护气氛炉将待处理铜棒加热至630℃，然后立即采用阶段1）步骤②准备的机械旋转拉伸装置将铜棒以2.4%/min的拉伸速率、12%的总拉伸率、15°/min 的旋转速率、75°的总旋转角度进行拉伸旋转，冷却后即获得所需易切削无铅黄铜。
根据本实施例生产的易切削无铅黄铜，其基体硬度为188HB，延伸率为13%。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种易切削无铅黄铜的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1）生产前准备
①原料准备：准备无铅黄铜H80，足量氢气；
②设备及工装准备：准备内置有气道和石墨搅拌装置的真空电渣重溶设备、保护气氛炉、机械旋转拉伸装置；
2）原材料冶炼
①将阶段1）步骤①准备的无铅黄铜H80放入阶段1）步骤②准备的真空电渣重溶设备中，抽真空至真空度1×10-3-1×10-4，然后升温至无铅黄铜H80熔化，获得熔池；
②开启石墨搅拌装置，并以50rpm-80rpm的速率搅拌步骤①获得的熔池；
③通过气道缓慢通入阶段1）步骤①准备的氢气，至真空度5×10-2-8×10-2；
④持续3min-3.5min后获得氢致硬化熔池；
⑤将步骤④获得的氢致硬化熔池浇铸成锭并加工成铜棒，即完成原材料冶炼，获得待处理铜棒；
3）材料改性
⑥采用保护气氛炉将待处理铜棒加热至630℃-640℃，然后立即采用阶段1）步骤②准备的机械旋转拉伸装置将铜棒以2%/min -2.5%/min的拉伸速率、10%-12%的总拉伸率、14°/min -15°/min 的旋转速率、70°-75°的总旋转角度进行拉伸旋转，冷却后即获得所需易切削无铅黄铜。
2.一种采用权利要求1所述方法制造的易切削无铅黄铜，其特征在于：该易切削无铅黄铜以无铅黄铜H80为原料，其内含有占5×10-7%-1×10-8%质量比的氢，并具有10%-12%轴向拉伸伸长比例、70°-75°旋转角度的冷作硬化流线。
CN201810076970.8A 2018-01-26 2018-01-26 一种易切削无铅黄铜及其制造方法 Pending CN108085536A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810076970.8A CN108085536A (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种易切削无铅黄铜及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810076970.8A CN108085536A (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种易切削无铅黄铜及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108085536A true CN108085536A (zh) 2018-05-29

Family

ID=62182617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810076970.8A Pending CN108085536A (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种易切削无铅黄铜及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108085536A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002180148A (ja) * 2000-12-11 2002-06-26 Fuji Electric Co Ltd 銅クロム系合金の溶製方法
CN102168233A (zh) * 2010-02-26 2011-08-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 铝和镁合金中的氢致延展性
CN105750367A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 北京有色金属研究总院 一种钛合金型材热拉伸旋转矫直方法
WO2017154890A1 (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 Ｊｘ金属株式会社 アルゴンまたは水素を含む銅及び銅合金ターゲット

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002180148A (ja) * 2000-12-11 2002-06-26 Fuji Electric Co Ltd 銅クロム系合金の溶製方法
CN102168233A (zh) * 2010-02-26 2011-08-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 铝和镁合金中的氢致延展性
CN105750367A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 北京有色金属研究总院 一种钛合金型材热拉伸旋转矫直方法
WO2017154890A1 (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 Ｊｘ金属株式会社 アルゴンまたは水素を含む銅及び銅合金ターゲット

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
肖恩奎 等编著: "《铜及铜合金熔炼与铸造技术》", 30 September 2007 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106756582B (zh) 一种金属间化合物增强型低膨胀合金及制备方法
CN107498054A (zh) 一种利用激光选区熔化技术制备增韧24CrNiMo合金钢的方法
CN104946994B (zh) 一种纳米化低合金耐热高强钢模具的制备方法
CN101045978A (zh) 无缝钢管的制造方法
CN106636883A (zh) 高寿命轴承钢及其制造方法
CN107699795B (zh) 一种建筑用高强度钢筋的加工方法
CN102796959B (zh) 一种耐腐蚀塑料模具钢及其制造方法
CN105002436A (zh) 一种表面纳米化低合金钢模具的制备方法
WO2014157146A1 (ja) オーステナイト系ステンレス鋼板およびそれを用いた高強度鋼材の製造方法
CN108588540B (zh) 核电用1Cr15Ni36W3Ti合金锻、轧棒材制造方法
CN108085536A (zh) 一种易切削无铅黄铜及其制造方法
JP6718510B2 (ja) 熱間抵抗性に優れた高強度構造用鋼板及びその製造方法
WO2015159650A1 (ja) 熱間圧延線材
CN105349828B (zh) 铜合金材料及其制备方法
CN104762459B (zh) 金属材料纳米化强化改性方法
TWI727230B (zh) 鑄鐵結構件及其製造方法
US3505104A (en) Method of forming an aluminum bronze article
JP2020509210A (ja) 表面特性が優秀なオーステナイト系ステンレス鋼加工品およびその製造方法
CN108165787A (zh) 一种高强度锡青铜及其制造方法
CN1261605C (zh) 纯钛制建筑材料及其制造方法
CN107267799A (zh) 一种铬锆铜合金材料及其制备方法
CN102634727A (zh) 一种高韧性工程机械用钢及其采用tmcp生产的方法
WO2012043228A1 (ja) 表面ｐｖｄ処理用高硬度プリハードン冷間工具鋼およびその製造方法、ならびにその表面ｐｖｄ処理方法
CN105543665A (zh) 尖尾产品用抗挤压冷镦钢材料的生产工艺
CN106544547B (zh) 一种核场放射性废液处理用耐蚀材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180529

RJ01 Rejection of invention patent application after publication