CN115537692A - 一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法 - Google Patents

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吴晓明
方颖
刘杰
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Abstract

本发明公开了一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法,属于铜合金技术领域,针对铜合金凝固过程中析出相析出过程进行热力学计算,确定出不同析出相的析出温度;对合金凝固过程进行数值模拟,确定熔铸温度为T1、半连续铸造温度T2和热轧温度T3;在T1的条件下进行熔铸,然后在T2的条件半连续铸造制备出板坯,将板坯在T3的条件下保温2‑4h进行热轧,在100℃/s的降温速度下将热轧后的板坯冷却至室温,然后进行粗轧,粗轧后进行固溶,固溶后进行中轧获得板带,将板带时效处理后进行精轧,得到铜合金带材后进行精轧后处理,得到消除内应力或残余内应力分布均匀的铜合金带材,有效防止铜合金带材产生屈曲褶皱,有利于提升产品质量。

Description

一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法
技术领域
本发明属于铜合金技术领域,具体涉及一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法。
背景技术
铜合金是以纯铜为基体并加入一种或几种其他元素构成的合金,常用的铜合金包括黄铜、青铜和白铜。铜合金在电气工业、电子工业、交通工业、轻工业、建筑业和航天等领域应用广泛,铜合金加工材产品主要包括板材、带材、排材、管材、棒材、箔材和线材等,下游企业可以直接购买铜合金加工材产品进行生产加工,其中铜合金带材为了便于运输会加工成卷,一般经过预拉伸或者锻打的方式消除其中的大部分内应力,但是不可能完全消除。
内应力是指当外部荷载去掉之后仍然存在与物体内部的应力,是由于材料内部宏观或微观组织发生了不均匀的体积变化而产生的。铜合金带材上不均匀的内应力会给下游生产企业带来一定技术上的难题,在加工时铜合金带材会出现形变的情况,导致最终产品质量受到影响。同样,C72900铜镍锡合金带材因为其不均匀的内应力产生屈曲褶皱,或者导致其产品在高温下产生应力松弛,使用性能下降。
为了保证C72900铜镍锡合金产品的使用性能,所以提出一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法,以解决背景技术中的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法,包括热力学计算和数值模拟、熔铸、热轧、粗轧、固溶、中轧、振动时效处理、精轧、张力退火、清洗、干燥、张力卷制和热时效处理。
首先,针对铜合金凝固过程中析出相析出过程进行热力学计算,确定出不同析出相的析出温度;对合金凝固过程进行数值模拟,确定熔铸温度为T1、半连续铸造温度T2和热轧温度T3。
进一步地,T2=T1-100℃;T3=T1-350℃。
在T1的条件下进行熔铸,然后在T2的条件半连续铸造制备出板坯,将板坯在T3的条件下保温2-4h进行热轧,控制板坯热轧的断面收缩率不低于80%;在100℃/s的降温速度下将热轧后的板坯冷却至室温,然后进行粗轧,控制粗轧的断面收缩率不低于70%;粗轧后进行固溶,固溶后进行中轧,中轧的断面收缩率为20-90%,中轧后获得厚度为3-5cm的板带;将板带在共振频率为40-60Hz的条件下振动时效处理3-5mi n,然后进行精轧,得到厚度为1-1.5mm的铜合金带材,最后进行精轧后处理,得到残余内应力分布均匀的铜合金带材。
进一步地,铜合金为C72900铜镍锡合金。
进一步地,通过模拟软件JMatPro进行热力学计算和数值模拟。
进一步地,固溶的条件为在900-940℃进行第一阶段固溶,在945-955℃进行第二阶段固溶,在960-980℃进行第二阶段固溶,在985-1000℃进行第四阶段固溶。
进一步的,精轧后处理的方法具体为:将铜合金带材通过第一张力辊组牵伸,使铜合金带材的变形抗力降低,并且使铜合金带材的厚度均一,然后通过隧道炉在350-450℃的条件下退火5-15min,使铜合金带材的内应力保持均匀;退火后将铜合金带材用铜光亮剂进行清洗,再用隧道式烘干设备进行干燥,然后通过第二张力辊组牵伸,防止铜合金带材产生屈曲褶皱,最后将铜合金带材卷绕,在350-450℃和氩气保护的条件下,用时效炉热时效处理10-20min。
本发明的有益效果:
本发明改善铜合金带材内应力均匀性的方法对合金凝固过程中析出相析出过程进行热力学计算,确定出不同析出相的析出温度,并且通过对合金凝固过程进行数值模拟,最终对熔铸、半连续铸造和热轧的参数进行优化,有利于消除铜合金带材的元素偏析问题,并且有利于改善铜合金带材内应力均匀性的问题,得到残余内应力分布均匀的铜合金带材,防止铜合金带材产生屈曲褶皱,有利于提升产品质量。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法,包括热力学计算和数值模拟、熔铸、热轧、粗轧、固溶、中轧、振动时效处理、精轧、张力退火、清洗、干燥、张力卷制和热时效处理,具体如下:
步骤一:采用模拟软件JMatPro针对C72900铜镍锡合金凝固过程中析出相析出过程进行热力学计算,确定出不同析出相的析出温度。
步骤二:对合金凝固过程进行数值模拟,确定熔铸温度为1300-1350℃,然后在1200-1250℃的条件半连续铸造制备出板坯,将板坯在950-1000℃的条件下保温2-4h进行热轧,控制板坯热轧的断面收缩率不低于80%;在100℃/s的降温速度下将热轧后的板坯冷却至室温,然后进行粗轧,控制粗轧的断面收缩率不低于70%;粗轧后进行固溶,固溶的条件为在900-940℃进行第一阶段固溶,在945-955℃进行第二阶段固溶,在960-980℃进行第二阶段固溶,在985-1000℃进行第四阶段固溶。
步骤三:固溶后进行中轧,中轧的断面收缩率为20-90%,中轧后获得厚度为3-5cm的板带;将板带在共振频率为40-60Hz的条件下振动时效处理3-5min,然后进行精轧,得到厚度为1-1.5mm的C72900铜镍锡合金带材。
步骤四:将C72900铜镍锡合金带材通过第一张力辊组牵伸,使C72900铜镍锡合金带材的变形抗力降低,并且使C72900铜镍锡合金带材的厚度均一,然后通过隧道炉在350-450℃的条件下退火5-15min,使C72900铜镍锡合金带材的内应力保持均匀;退火后将C72900铜镍锡合金带材用铜光亮剂进行清洗,再用隧道式烘干设备进行干燥,然后通过第二张力辊组牵伸,防止C72900铜镍锡合金带材产生屈曲褶皱,最后将C72900铜镍锡合金带材卷绕,在350-450℃和氩气保护的条件下,用时效炉热时效处理10-20mi n,得到残余内应力分布均匀的C72900铜镍锡合金带材。
采用分条的方法对残余内应力进行检测,将C72900铜镍锡合金带材分出一个残余应力完全释放的细条,根据细条的变形来定量的反映残余内应力的大小,具体方法为如下:
取60mm×200mm的C72900铜镍锡合金带材试样,保证长度方向和轧制方向一致,用耐酸透明胶带轻包覆待测试样。沿C72900铜镍锡合金带材试样长度方向的两边分切细条,宽度取2±0.2mm,长度为100±0.5mm,切口宽度(腐蚀位置)为0.2-1mm。用刀片按照规定尺寸将待腐蚀部位两面的涂覆层对称的划掉,然后平稳的放置在浓硝酸中腐蚀,待切口完全腐蚀开后迅速放入清水中冲洗掉残酸,然后用刀片轻轻的将测量部位的胶带去除掉。用直尺测量细条相对于母体试样的翘起高度最大值,如果细条的翘起方向不一致,用“+”“-”号进行区分。结果如表1所示:
表1
项目 检测值 角度值 评级
张力退火前 +5/-5 不达标
热时效后 +2/-2
由表1可以看出,通过张力退火、清洗、干燥、张力卷制和热时效处理后能够有效减小C72900铜镍锡合金带材的内应力。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:针对铜合金凝固过程中析出相析出过程进行热力学计算,确定出不同析出相的析出温度;对合金凝固过程进行数值模拟,确定熔铸温度为T1、半连续铸造温度T2和热轧温度T3;
步骤二:在T1的条件下进行熔铸,然后在T2的条件半连续铸造制备出板坯,将板坯在T3的条件下保温2-4h进行热轧,在100℃/s的降温速度下将热轧后的板坯冷却至室温,然后进行粗轧、固溶、中轧,获得厚度为3-5cm的板带;
步骤三:将板带在共振频率为40-60Hz的条件下振动时效处理3-5min,然后进行精轧,得到厚度为1-1.5mm的铜合金带材,最后进行精轧后处理,得到残余内应力分布均匀的铜合金带材。
2.根据权利要求1所述的一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法,其特征在于,T2=T1-100℃;T3=T1-350℃。
3.根据权利要求1所述的一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法,其特征在于,所述热轧的断面收缩率≥80%,粗轧的断面收缩率≥70%,中轧的断面收缩率为20-90%。
4.根据权利要求1所述的一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法,其特征在于,所述铜合金为C72900铜镍锡合金。
5.根据权利要求1所述的一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法,其特征在于,所述固溶的条件为:在900-940℃进行第一阶段固溶,在945-955℃进行第二阶段固溶,在960-980℃进行第二阶段固溶,在985-1000℃进行第四阶段固溶。
6.根据权利要求1所述的一种改善铜合金带材内应力均匀性的方法,其特征在于,所述精轧后处理的方法为:将铜合金带材通过第一张力辊组牵伸,然后通过隧道炉在350-450℃的条件下退火5-15min,退火后将铜合金带材用铜光亮剂进行清洗,干燥后通过第二张力辊组牵伸,最后将铜合金带材卷绕,在350-450℃和氩气保护的条件下,用时效炉热时效处理10-20min。
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