CN1786237A - 高强高导耐热铜合金及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强高导耐热铜合金及其制造方法。其化学成分(重量百分比)为：Cr：0.3～1.1％，Zr：0.05～0.4％，Ag：0.06～0.12％，Hf：0.03～0.11％，Nb：0.04～0.1％，Mg：0.02～0.05％，Ce：0.02～0.07％，Y：0.02～0.05％，Cu：余量。用中频感应炉以合理的元素加入顺序、独特的保护方法、准确的温度控制进行熔炼以及最佳的热处理工艺参数进行处理。本发明的铜合金在确保具有良好的导热性与高温抗磨性同时，又具有较高的高温强度与硬度，以及很好的延伸率。将高强高导耐热铜合金用于钢铁厂连铸结晶器铜管代替紫铜管可提高使用寿命1～2倍。

Description

高强高导耐热铜合金及其制造方法

所属技术领域

本发明涉及一种铜合金及其制造方法，尤其涉及一种高强度高导热率的耐热铜合金的制造方法。

背景技术

钢铁厂中钢坯连铸生产线的稳定性和连续性直接影响到钢坯的质量和生产效率，所以通常说连铸结晶器是连铸设备的心脏、是钢铁厂生产的关键点，而结晶器中的易损件铜管则是重中之重。由于结晶器铜管内壁直接与高温钢水接触，工作时热应力大，容易变形，高温磨损严重；故要求铜管材质强度大、硬度高以保证其使用时不变形和足够的耐磨性；软化温度和再结晶温度高可保持高温下的强度和硬度；导热系数高使铜管得到良好的冷却；延伸率大使铜材具有较好的可加工能力。长期以来，水平连铸采用紫铜或铍钴铜合金作为结晶器铜管材料。紫铜由于软化温度和再结晶温度低、高温强度不足、耐磨性差，不是理想的结晶器铜管材料。铍钴铜合金，由于铍、钴均是昂贵的稀有元素，而铍在融炼及使用中会对人体和环境产生严重危害，所以也不是理想的结晶器铜管材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在具有良好的导热性与高温抗磨性同时，又具有较高的高温强度与硬度，以及很好的延伸率的高强高导耐热铜合金及其制造方法。

本发明通过加入最佳的合金元素组合以及特殊的冶炼方法来实现上述的目的。其采用的技术方案如下：

一、本发明的铜合金成份为：

组份                       重量百分比(％)

Cr                         0.3～1.1

Zr                         0.05～0.4

Ag                         0.06～0.12

Hf                         0.03～0.11

Nb                         0.04～0.1

Mg                         0.02～0.05

Ce                         0.02～0.07

Y                          0.02～0.05

Cu                         余量

二、高强高导耐热铜合金的制造方法：

1、用中频感应炉将电解铜熔化并升温至1260～1400℃，加入金属Cr、Ag、Nb，同时覆盖100～200目玻璃粉和石墨粉，保温20～30分钟；

2、捞出炉渣后，加入Hf、Ce、Y和Zr、Mg合金并搅拌均匀。然后出炉浇铸，并控制炉温在1300～1350℃；

3、采用半连续式浇铸，浇铸时用氮气保护；

4、根据需要将铸件锻打或压力加工成零部件，然后将零部件加热至965～985℃保温1～2小时淬水，再在465～490℃温度下保温2～3小时进行时效处理；

经上述规范制成的铜合金具有下列特征效果：σ_b≥350Mpa，δ₅≥22％，HRB≥70，IACS≥78％。

本发明与现有技术相比，具有的有益的效果是：

高强高导耐热铜合金在确保具有足够导热性和延伸率前提下，较大幅度提高了软化温度和再结晶温度，显著增加了室温和高温下的屈服强度和抗拉强度，大大改善了抗变形能力和耐磨性。将高强高导耐热铜合金用于连铸结晶器铜管代替紫铜管可提高使用寿命1～2倍。

具体实施方式

实施例1：

铜合金的成份为：

组份	Cr	Zr	Ag	Hf	Nb	Mg	Ce	Y	Cu
										重量百分比(％)	1.1	0.4	0.06	0.11	0.04	0.05	0.02	0.05	余量

铜合金的制造方法：

1、用中频炉将电解铜熔化并升温至1400℃，加入金属Cr、Ag、Nb，同时覆盖100～200目玻璃粉和石墨粉，保温25分钟；

2、捞出炉渣后，加入Hf、Ce、Y和Zr、Mg合金并搅拌均匀。然后出炉浇铸，炉温为1300℃；

3、半连续式浇铸，浇铸时用氮气保护；

4、热处理工艺：锻打后将零件加热至985℃保温1小时淬水，再在490℃保温2小时进行时效处理；

按上述规范制成的铜合金具有下列特征效果：

1、σ_b≥380MPa。

2、δ₅≥22％。

3、HRB≥84。

4、IACS≥80％。

实施例2：

铜合金的成份为：

组份	Cr	Zr	Ag	Hf	Nb	Mg	Ce	Y	Cu
										重量百分比(％)	0.3	0.05	0.12	0.03	0.1	0.04	0.07	0.02	余量

铜合金的制造方法：

1、用中频炉将电解铜熔化并升温至1260℃，加入金属Cr、Ag、Nb，同时覆盖100～200目玻璃粉和石墨粉，保温30分钟；

2、捞出炉渣后，加入Hf、Ce、Y和Zr、Mg合金并搅拌均匀。然后出炉浇铸，炉温为1350℃；

3、半连续式浇铸，浇铸时用氮气保护；

4、热处理工艺：锻打后将零件加热至965℃保温2小时淬水，再在465℃保温3小时进行时效处理；

按上述规范制成的铜合金具有下列特征效果：

1、σ_b≥360MPa。

2、δ₅≥27％。

3、HRB≥75。

4、IACS≥88％。

实施例3：

铜合金的成份为：

组份	Cr	Zr	Ag	Hf	Nb	Mg	Ce	Y	Cu
										重量百分比(％)	0.6	0.2	0.1	0.06	0.06	0.02	0.04	0.03	余量

铜合金的制造方法：

1、用中频炉将电解铜熔化并升温至1350℃，加入金属Cr、Ag、Nb，同时覆盖100～200目玻璃粉和石墨粉，保温20分钟；

2、捞出炉渣后，加入Hf、Ce、Y和Zr、Mg合金并搅拌均匀。然后出炉浇铸，炉温为1320℃；

3、半连续式浇铸，浇铸时用氮气保护；

4、热处理工艺：锻打后将零件加热至975℃保温1.5小时淬水，再在475℃保温2.5小时进行时效处理；

按上述规范制成的铜合金具有下列特征效果：

1、σ_b≥405MPa。

2、δ₅≥25％。

3、HRB≥80。

4、IACS≥85％。

Claims (2)

1、一种高强高导耐热铜合金，其特征在于：

组份              重量百分比(％)

Cr                0.3～1.1

Zr                0.05～0.4

Ag                0.06～0.12

Hf                0.03～0.11

Nb                0.04～0.1

Mg                0.02～0.05

Ce                0.02～0.07

Y                 0.02～0.05

Cu                余量

2、一种制造权利要求1所述的高强高导耐热铜合金的方法，其特征在于：

(1)用中频感应炉将电解铜熔化并升温至1260～1400℃，加入金属Cr、Ag、Nb，同时覆盖100～200目玻璃粉和石墨粉，保温20～30分钟；

(2)捞出炉渣后，加入Hf、Ce、Y和Zr、Mg合金并搅拌均匀。然后出炉浇铸，并控制炉温在1300～1350℃；

(3)采用半连续式浇铸，浇铸时用氮气保护；

(4)根据需要将铸件锻打或压力加工成零部件，然后将零部件加热至965～985℃保温1～2小时淬水，再在465～490℃温度下保温2～3小时进行时效处理；

经上述规范制成的铜合金具有下列特征效果：σ_b≥350Mpa，δ₅≥22％，HRB≥70，IACS≥78％。