RU2348720C2 - Machinable alloy on basis of copper and method of its manufacturing - Google Patents
Machinable alloy on basis of copper and method of its manufacturing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2348720C2 RU2348720C2 RU2006135401/02A RU2006135401A RU2348720C2 RU 2348720 C2 RU2348720 C2 RU 2348720C2 RU 2006135401/02 A RU2006135401/02 A RU 2006135401/02A RU 2006135401 A RU2006135401 A RU 2006135401A RU 2348720 C2 RU2348720 C2 RU 2348720C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- diameter
- cooling
- copper
- lead
- Prior art date
Links
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к сплаву на основе меди, никеля, олова, свинца и к способу его производства. В частности, настоящее изобретение относится к сплаву на основе меди, никеля, олова, свинца, легко обрабатываемому обточкой, резанием или прокаткой.The present invention relates to an alloy based on copper, nickel, tin, lead and to a method for its production. In particular, the present invention relates to an alloy based on copper, nickel, tin, lead, easily processed by turning, cutting or rolling.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Сплавы на основе меди, никеля и олова являются известными и широко используются. Они имеют высокие механические свойства и показывают сильное твердение во время деформационного упрочнения. Их механические свойства дополнительно усовершенствуют известной обработкой термическим старением, такой как спинодальный распад. Механическое сопротивление сплава, содержащего 15 масс.% никеля и 8 масс.% олова (сплав в соответствии со стандартом ASTM С72900), может достигать 1500 МПа.Alloys based on copper, nickel and tin are known and widely used. They have high mechanical properties and show strong hardening during strain hardening. Their mechanical properties are further improved by a known heat aging treatment, such as spinodal decomposition. The mechanical resistance of an alloy containing 15 wt.% Nickel and 8 wt.% Tin (alloy in accordance with ASTM C72900) can reach 1500 MPa.
Другое выгодное свойство сплавов Cu-Ni-Sn состоит в том, что они имеют высокие трибологические свойства, сравнимые со свойствами бронз, и одновременно показывают превосходные механические свойства.Another advantageous property of Cu-Ni-Sn alloys is that they have high tribological properties comparable to those of bronzes and at the same time show excellent mechanical properties.
Другое преимущество указанных материалов заключается в их хорошей формуемости, сочетающейся с высокими упругими свойствами. Кроме того, данные сплавы имеют высокую коррозионную стойкость и высокое сопротивление тепловой релаксации напряжений. По этой причине пружины из сплавов Cu-Ni-Sn не утрачивают сжимающее усилие при старении, при вибрациях и сильных термических напряжениях.Another advantage of these materials lies in their good formability, combined with high elastic properties. In addition, these alloys have high corrosion resistance and high resistance to thermal stress relaxation. For this reason, springs from Cu-Ni-Sn alloys do not lose compressive force during aging, under vibrations and strong thermal stresses.
Указанные выгодные свойства в сочетании с высокой тепло- и электропроводностью обеспечивают широкое использование данных материалов для изготовления высоконадежных соединителей для телекоммуникаций и автомобильной промышленности. Данные сплавы используются также в отдельных переключателях (выключателях) и электрических или электромеханических приспособлениях или в качестве подложек электронных блоков или для изготовления опорных трущихся поверхностей, подвергаемых высоким нагрузкам.These beneficial properties, combined with high thermal and electrical conductivity, ensure the wide use of these materials for the manufacture of highly reliable connectors for telecommunications and the automotive industry. These alloys are also used in separate switches (switches) and electrical or electromechanical devices or as substrates of electronic blocks or for the manufacture of supporting friction surfaces subjected to high loads.
Сплавы Cu-Be могут довольно хорошо подвергаться механической обработке и могут конкурировать по механическим свойствам со сплавами Cu-Ni-Sn и даже превосходить их. Показатель обрабатываемости сплавов Cu-Be может достигать 50-60% относительно показателя латуни согласно стандарту ASTM С36000. Однако их стоимость является высокой и их производство, использование и возвращение на повторную переработку в основном сдерживаются вследствие высокой токсичности бериллия. Сопротивление данных материалов тепловой релаксации напряжений является более низким, чем сопротивление Cu-Ni-Sn для температур выше 150-175°C.Cu-Be alloys can be machined quite well and can compete in mechanical properties with Cu-Ni-Sn alloys and even surpass them. The machinability of Cu-Be alloys can reach 50-60% relative to brass in accordance with ASTM C36000. However, their cost is high and their production, use and return to recycling are largely restrained due to the high toxicity of beryllium. The resistance of these materials to thermal stress relaxation is lower than the resistance of Cu-Ni-Sn for temperatures above 150-175 ° C.
Один недостаток сплавов Cu-Ni-Sn состоит в том, что они плохо подходят для таких процессов, как прокатка, обточка или резание, или любого другого известного процесса. Дополнительный недостаток данных сплавов состоит в сильной сегрегации во время литья.One drawback of Cu-Ni-Sn alloys is that they are poorly suited to processes such as rolling, turning or cutting, or any other known process. An additional drawback of these alloys is the strong segregation during casting.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание сплава, объединяющего выгодные механические свойства сплавов на основе меди, никеля и олова с высокой способностью поддаваться механической обработке.Therefore, it is an object of the present invention to provide an alloy combining the advantageous mechanical properties of copper, nickel and tin based alloys with high machinability.
Другой задачей настоящего изобретения является создание способа производства поддающегося механической обработке продукта на основе Cu-Ni-Sn, не имеющего недостатков способов предшествующего уровня.Another objective of the present invention is to provide a method of manufacturing a machinable product based on Cu-Ni-Sn, which does not have the disadvantages of prior art methods.
Другой задачей настоящего изобретения является создание поддающегося механической обработке сплава, имеющего высокую упругость и механическое сопротивление и не содержащего бериллий или токсические элементы.Another objective of the present invention is to provide a machinable alloy having high elasticity and mechanical resistance and not containing beryllium or toxic elements.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание способа производства поддающегося механической обработке продукта на основе Cu-Ni-Sn, обеспечивающего возможность решения проблем, связанных с сегрегацией.An additional objective of the present invention is to provide a method of manufacturing a machinable product based on Cu-Ni-Sn, providing the ability to solve problems associated with segregation.
Данные задачи решаются в продукте и способе, которые являются объектами независимых пунктов формулы изобретения, тем, что поддающийся механической обработке продукт состоит из сплава, содержащего от 1 до 20 масс.% Ni, от 1 до 20 масс.% Sn, от 0,1 до 4 масс.% Pb, остальным, по существу, является медь, подвергнутого теплогомогенизирующей обработке, включающей стадию нагрева сплава с последующей стадией охлаждения с достаточно медленной скоростью для предотвращения растрескивания.These problems are solved in the product and method, which are the objects of the independent claims, in that the machinable product consists of an alloy containing from 1 to 20 wt.% Ni, from 1 to 20 wt.% Sn, from 0.1 up to 4 wt.% Pb, the rest, essentially, is copper subjected to heat-homogenizing treatment, including the step of heating the alloy followed by a cooling step at a sufficiently slow speed to prevent cracking.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к сплавам на основе меди, никеля, олова и свинца, полученным способом непрерывного или полунепрерывного литья, «статической» отливкой в заготовки или литьем методом распылительного формования. Медноникелевооловянные сплавы имеют длительный период затвердевания, что приводит к заметной сегрегации во время литья. Из четырех вышеназванных способов способ литья распылительным формованием, известный также под названием метод «Osprey» и раскрытый, например, в документе ЕР0225732, дает возможность получить почти однородную микроструктуру, свидетельствующую о минимальной степени сегрегации. В данном способе металлическую заготовку получают непрерывным осаждением атомизированных капель. Сегрегация может происходить только на пленке атомизированных капелек. Диффузионные расстояния, необходимые для снижения сегрегации, поэтому сокращаются. В случае непрерывного или полунепрерывного литья сегрегация является более сильной, чем в способе распылительного формования, но она остается достаточно малой, что позволяет избежать чрезмерной хрупкости сплава. «Статическое» литье в заготовки приводит к сильной сегрегации, которая может быть устранена только длительной термообработкой.The present invention relates to alloys based on copper, nickel, tin and lead obtained by continuous or semi-continuous casting, "static" casting into billets or by injection molding. Copper-nickel-tin alloys have a long solidification period, which leads to a noticeable segregation during casting. Of the four above methods, the injection molding method, also known as the “Osprey” method and disclosed, for example, in EP0225732, makes it possible to obtain an almost uniform microstructure indicating a minimal degree of segregation. In this method, a metal preform is obtained by continuous deposition of atomized droplets. Segregation can only occur on a film of atomized droplets. The diffusion distances needed to reduce segregation are therefore reduced. In the case of continuous or semi-continuous casting, segregation is stronger than in the method of spray molding, but it remains small enough to avoid excessive brittleness of the alloy. “Static” casting into billets leads to strong segregation, which can be eliminated only by long-term heat treatment.
Свинец, по существу, нерастворим в других металлах сплава, в связи с чем полученный продукт будет содержать частицы свинца, диспергированные в матрице Cu-Ni-Sn. Во время операций механической обработки свинец оказывает смазывающее действие и облегчает расщепление пленок.Lead is essentially insoluble in other metals of the alloy, and therefore the resulting product will contain lead particles dispersed in a Cu-Ni-Sn matrix. During machining operations, lead has a lubricating effect and facilitates the breakdown of films.
Количество свинца, введенного в сплав, зависит от степени механической обрабатываемости, которую необходимо достигнуть. Обычно может быть введен свинец в количестве до нескольких масс.% без изменения механических свойств сплава при нормальной температуре. Однако при температуре выше точки плавления свинца (327°C), жидкий свинец сильно ослабляет сплав. Содержащие свинец сплавы трудно изготовить, с одной стороны, потому, что они имеют очень резко выраженную склонность к растрескиванию и, с другой стороны, потому, что они имеют двухфазную кристаллическую структуру, содержащую нежелательную ослабляющую фазу.The amount of lead introduced into the alloy depends on the degree of machinability to be achieved. Usually, lead can be added in an amount up to several wt.% Without changing the mechanical properties of the alloy at normal temperature. However, at temperatures above the melting point of lead (327 ° C), liquid lead greatly weakens the alloy. Alloys containing lead are difficult to manufacture, on the one hand, because they have a very pronounced tendency to crack and, on the other hand, because they have a two-phase crystalline structure containing an undesirable weakening phase.
Способ согласно настоящему изобретению дает возможность получить поддающийся механической обработке продукт Cu-Ni-Sn-Pb, имеющий высокие механические свойства, содержащий до нескольких масс.% свинца, без его растрескивания во время изготовления. Доля свинца может изменяться в диапазоне от 0,1 до 4 масс.%, предпочтительно от 0,2 до 3 масс.%, еще более предпочтительно от 0,5 до 1,5 масс.%.The method according to the present invention makes it possible to obtain a machinable product Cu-Ni-Sn-Pb having high mechanical properties, containing up to several wt.% Lead, without cracking it during manufacture. The proportion of lead can vary in the range from 0.1 to 4 wt.%, Preferably from 0.2 to 3 wt.%, Even more preferably from 0.5 to 1.5 wt.%.
После выплавки отливок дальнейшие способы производства могут быть разделены на получение последовательных заготовок; для первой заготовки могут быть рассмотрены два случая, в зависимости от того, каким способом изготовлен продукт: непрерывным литьем заготовок с малым диаметром или «статической» отливкой в заготовки, распылительным формованием, полунепрерывным или непрерывным литьем заготовок с большим диаметром.After smelting the castings, further production methods can be divided into successive workpieces; for the first billet, two cases can be considered, depending on how the product is made: continuous casting of billets with a small diameter or “static” casting into billets, spray molding, semi-continuous or continuous casting of billets with a large diameter.
Продукты согласно изобретению характеризуются высокой механической обрабатываемостью, которая превосходит таковую характеристику сплавов Cu-Be. Показатель обрабатываемости заявленных сплавов превышает 80% относительно показателя латуни согласно стандарту ASTM С36000 и может достигать даже 90%.The products according to the invention are characterized by high machinability, which exceeds that of Cu-Be alloys. The machinability index of the claimed alloys exceeds 80% relative to brass according to ASTM C36000 and can even reach 90%.
Первая заготовкаFirst blank
Сплавы, полученные непрерывным литьем прутка малого диаметра, например 25 мм или менее, подвергают теплогомогенезирующей обработке или стадии холодной деформации ковкой с последующей гомогенизационной и рекристаллизационной обработкой. Температура термической обработки должна находиться в диапазоне, в котором сплав является однофазным. Охлаждение после термической обработки должно происходить с достаточно медленной скоростью, чтобы предотвратить растрескивание сплава вследствие внутренних напряжений, созданных за счет разности температур во время охлаждения, и достаточно быстро, чтобы ограничить образование двухфазной структуры. Если скорость является слишком медленной, может появиться заметное количество второй фазы. Указанная вторая фаза является очень хрупкой и значительно уменьшает деформируемость сплава. Критическая скорость охлаждения, необходимая для избежания образования слишком большого количества второй фазы, будет зависеть от химического состава сплава и при более высоком содержании никеля и олова будет выше.Alloys obtained by continuous casting of a rod of small diameter, for example 25 mm or less, are subjected to heat-homogenizing treatment or the stage of cold deformation by forging followed by homogenization and recrystallization treatment. The temperature of the heat treatment should be in the range in which the alloy is single-phase. Cooling after heat treatment should occur at a slow enough speed to prevent cracking of the alloy due to internal stresses created due to the temperature difference during cooling, and fast enough to limit the formation of a two-phase structure. If the speed is too slow, a noticeable amount of the second phase may appear. The specified second phase is very fragile and significantly reduces the deformability of the alloy. The critical cooling rate necessary to avoid the formation of too much second phase will depend on the chemical composition of the alloy and will be higher with a higher nickel and tin content.
Кроме того, в сплаве во время охлаждения возникают переходные внутренние напряжения. Они связаны с разностью температур между поверхностью и сердцевиной продукта. Если данные напряжения превышают стойкость сплава, сплав будет растрескиваться и является затем непригодным для использования. Внутренние напряжения, вследствие охлаждения, тем выше, чем больше диаметр продукта. Критические скорости охлаждения для избежания растрескивания зависят поэтому от диаметра продукта. Данная проблема является еще более актуальной для сплавов Cu-Ni-Sn-Pb, поскольку выше их температуры плавления, равной 327°C, свинец значительно ослабляет сплав.In addition, transient internal stresses occur in the alloy during cooling. They are related to the temperature difference between the surface and the core of the product. If these stresses exceed the resistance of the alloy, the alloy will crack and is then unusable. Internal stresses due to cooling, the higher, the larger the diameter of the product. The critical cooling rates to avoid cracking therefore depend on the diameter of the product. This problem is even more relevant for Cu-Ni-Sn-Pb alloys, since above their melting point of 327 ° C, lead significantly weakens the alloy.
В способе согласно настоящему изобретению охлаждение после термической обработки происходит с заданной скоростью с учетом химии сплава и поперечного размера или диаметра продукта. В то же время скорость охлаждения должна быть достаточно низкой, чтобы предотвратить растрескивание, и достаточно высокой, чтобы предотвратить образование слишком большого количества охрупчивающей фазы.In the method according to the present invention, the cooling after heat treatment occurs at a predetermined speed taking into account the chemistry of the alloy and the transverse size or diameter of the product. At the same time, the cooling rate should be low enough to prevent cracking, and high enough to prevent the formation of too much embrittlement phase.
Во время производства продукта большого диаметра внутренние напряжения, вследствие разности температур, являются большими, чем в продукте малых размеров и, следовательно, скорость охлаждения должна быть ограничена. В то же время высокие содержания Ni и Sn ускоряют образование охрупчивающей фазы и требуют более быстрого охлаждения.During the production of a large-diameter product, internal stresses, due to the temperature difference, are greater than in a small-sized product and, therefore, the cooling rate should be limited. At the same time, high Ni and Sn contents accelerate the formation of the embrittlement phase and require faster cooling.
Сплавы, полученные распылительным формованием, «статической» отливкой в заготовки или полунепрерывным литьем, подвергают обработке горячей экструзей. Это касается также сплавов, полученных непрерывным литьем, если продукт большого диаметра. Охлаждение во время экструзии должно быть достаточно медленным, чтобы предотвратить растрескивание, и достаточно быстрым, чтобы ограничить образование охрупчивающей второй фазы. Альтернативно, если охлаждение во время экструзии является слишком медленным, после экструзии должны следовать обработки теплогомогенизацией и рекристаллизацией, которые указаны выше для случая производства продуктов малого диаметра непрерывным литьем.Alloys obtained by spray molding, “static” casting into billets or semi-continuous casting are subjected to hot extrusion treatment. This also applies to alloys obtained by continuous casting, if the product is large in diameter. Cooling during extrusion should be slow enough to prevent cracking, and fast enough to limit the formation of an embrittle second phase. Alternatively, if the cooling during extrusion is too slow, the heat-homogenization and recrystallization treatments, which are indicated above for the production of small diameter products by continuous casting, should be followed after extrusion.
После изготовления первой заготовки конечный поддающийся механической обработке продукт должен быть получен непосредственно при одной или нескольких операциях холодной деформации, например прокаткой, волочением в проволоку, формованием с вытяжкой, или любым другим способом холодной деформации, или получен из одной или нескольких последующих заготовок.After manufacturing the first workpiece, the final machinable product must be obtained directly in one or more cold deformation operations, for example by rolling, wire drawing, stretch molding, or any other cold deformation method, or obtained from one or more subsequent workpieces.
Последующие заготовкиSubsequent blanks
Из первой заготовки получали последующие заготовки в одной или в нескольких операциях холодной деформации с последующей рекристаллизацией при нагреве обработкой. Температура обработки для рекристаллизации должна находиться в диапазоне, в котором сплав является однофазным. Охлаждение после термической обработки должно происходить с достаточно медленной скоростью, чтобы предотвратить растрескивание, но всегда достаточно быстро, чтобы ограничить образование двухфазной структуры. Вследствие изготовления последующих заготовок размер продукта уменьшается. Из последней заготовки при одной или нескольких операциях холодной деформации получают конечный продукт.From the first preform, subsequent preforms were obtained in one or several cold deformation operations, followed by recrystallization during heating by treatment. The processing temperature for recrystallization should be in the range in which the alloy is single phase. Cooling after heat treatment should occur at a slow enough rate to prevent cracking, but always fast enough to limit the formation of a two-phase structure. Due to the manufacture of subsequent preforms, the size of the product is reduced. The final product is obtained from the last preform in one or more cold deformation operations.
Механические свойства полученного сплава могут быть затем улучшены термической обработкой, включающей спинодальный распад. Такую обработку можно осуществить перед конечной механической обработкой или после нее.The mechanical properties of the resulting alloy can then be improved by heat treatment, including spinodal decomposition. Such processing can be carried out before final machining or after it.
Далее будут представлены примеры способов и поддающихся механической обработке продуктов в соответствии с настоящим изобретением. В последующих примерах температуры охлаждения относятся к сердцевине продукта.The following will provide examples of methods and machinable products in accordance with the present invention. In the following examples, cooling temperatures refer to the core of the product.
Пример 1Example 1
Химический состав сплава в данном примере представлен в таблице 1.The chemical composition of the alloy in this example is presented in table 1.
Марганец вводят в состав в качестве раскислителя. Его, однако, можно использовать вместо других элементов или добавок, предотвращающих окисление сплава.Manganese is introduced into the composition as a deoxidizing agent. However, it can be used instead of other elements or additives to prevent oxidation of the alloy.
Данный сплав может быть отлит в соответствии с различными вышеуказанными способами. В данном примере сплав получают непрерывным литьем заготовки диаметром 180 мм.This alloy can be cast in accordance with various of the above methods. In this example, the alloy is obtained by continuous casting of a billet with a diameter of 180 mm.
Первая заготовкаFirst blank
Экструдируют заготовки, например, диаметром 18 мм. На выходе из экструзионной головки сплав охлаждают потоком сжатого воздуха, обеспечивая достижение скорости охлаждения от 50 до 300°C/мин, измеренной в центре сплава. Данная скорость является достаточно медленной, чтобы избежать растрескивания, и достаточно быстрой, чтобы ограничить образование хрупкой второй фазы. Может быть также использовано охлаждение водной струей, обеспечивающее достижение скоростей охлаждения от 300 до 1000°C/мин без растрескивания материала. Для достижения подходящей скорости охлаждения могут быть также использованы другие средства. Если охлаждение на выходе из экструзионной головки является недостаточно быстрым, может образоваться слишком большая доля второй фазы, при этом сплав необходимо подвергать обработке гомогенизацией при таких же значениях скорости охлаждения и при температуре в диапазоне, в котором сплав является однофазным, то есть для состава таблицы 1 при температуре от 690 до 920°C.Extruded preforms, for example, with a diameter of 18 mm. At the exit of the extrusion head, the alloy is cooled by a stream of compressed air, providing a cooling rate of 50 to 300 ° C / min, measured at the center of the alloy. This speed is slow enough to avoid cracking, and fast enough to limit the formation of a brittle second phase. Water jet cooling can also be used to achieve cooling rates of 300 to 1000 ° C / min without cracking the material. Other means may also be used to achieve a suitable cooling rate. If the cooling at the exit of the extrusion die is not fast enough, a too large fraction of the second phase may form, and the alloy must be subjected to homogenization treatment at the same cooling rates and at a temperature in the range in which the alloy is single-phase, i.e. for the composition of table 1 at temperatures from 690 to 920 ° C.
Вторая заготовкаSecond workpiece
Материал первой заготовки с диаметром 18 мм прокатывают до диаметра 13 мм, затем отжигают в проходной печи или печи со съемным сводом. Для сплава с химическим составом по примеру 1 температура отжига должна находиться в диапазоне от 690 до 920°C. Для ограничения образования второй фазы в данном составе и для диаметра 13 мм достаточна скорость охлаждения порядка 10°C/мин. Кроме того, возможность предотвращения растрескивания и ограничение образования охрупчивающей второй фазы обеспечивает охлаждение водной струей со скоростью от 300 до 3000°C/мин.The material of the first billet with a diameter of 18 mm is rolled to a diameter of 13 mm, then annealed in a continuous furnace or a furnace with a removable arch. For the alloy with the chemical composition of example 1, the annealing temperature should be in the range from 690 to 920 ° C. To limit the formation of the second phase in this composition and for a diameter of 13 mm, a cooling rate of about 10 ° C / min is sufficient. In addition, the possibility of preventing cracking and limiting the formation of an embrittling second phase provides cooling with a water stream at a speed of 300 to 3000 ° C / min.
Чистовая обработкаFine finishing
Материал второй заготовки вытягивают в проволоку волочением или формуют с вытяжкой до диаметра 8 мм с получением поддающегося механической обработке продукта. Наконец осуществляют обработку со спинодальным распадом поддающегося механической обработке продукта или поддающихся механической обработке деталей с получением оптимальных механических свойств.The material of the second workpiece is drawn into the wire by drawing or formed with a hood up to a diameter of 8 mm to obtain a machinable product. Finally, spinodal degradation treatment is performed on a machinable product or machinable parts to obtain optimum mechanical properties.
Пример 2Example 2
Химический состав сплава в данном примере представлен в таблице 2.The chemical composition of the alloy in this example is presented in table 2.
В данном примере сплав получают непрерывным литьем прутков диаметром 18 мм.In this example, the alloy is obtained by continuous casting of rods with a diameter of 18 mm.
Первая заготовкаFirst blank
Прутки подвергают обработке гомогенизацией в проходной печи при температуре от 700 до 920°C, соответствующей однофазному диапазону для химического состава по примеру 2. Скорость охлаждения от 100 до 1000°C/мин обеспечивает возможность предотвращения растрескивания и ограничения доли охрупчивающей второй фазы. Такие скорости охлаждения могут быть достигнуты, например, с использованием сжатого воздуха, водной струи или газо-водяного охладителя.The rods are subjected to homogenization treatment in a continuous furnace at a temperature of from 700 to 920 ° C, corresponding to the single-phase range for the chemical composition of Example 2. The cooling rate from 100 to 1000 ° C / min allows preventing cracking and limiting the proportion of embrittling second phase. Such cooling rates can be achieved, for example, using compressed air, a water stream or a gas-water cooler.
Вторая заготовкаSecond workpiece
Материал первой заготовки с диаметром 18 мм прокатывают, вытягивают в проволоку волочением или формуют с вытяжкой до диаметра 13 мм, затем отжигают в проходной печи при температуре в диапазоне от 700 до 920°C. При диаметре 13 мм и химическом составе, представленном в таблице 2, скорость охлаждения от 100 до 3000°C/мин обеспечивает возможность ограничения образования второй фазы с одновременным избежанием растрескивания.The material of the first workpiece with a diameter of 18 mm is rolled, drawn into a wire by drawing or formed with a hood to a diameter of 13 mm, then annealed in a continuous furnace at a temperature in the range from 700 to 920 ° C. With a diameter of 13 mm and a chemical composition shown in Table 2, the cooling rate from 100 to 3000 ° C / min provides the possibility of limiting the formation of the second phase while avoiding cracking.
Третья заготовкаThird workpiece
Материал второй заготовки с диаметром 13 мм прокатывают, вытягивают в проволоку волочением или формуют с вытяжкой до диаметра 10 мм, затем отжигают в проходной печи или печи для отжига при температуре от 700 до 920°C. При диаметре 10 мм и химическом составе, представленном в таблице 2, скорость охлаждения от 100 до 15000°C/мин обеспечивает возможность ограничения образования второй фазы без возникновения растрескивания.The material of the second workpiece with a diameter of 13 mm is rolled, drawn into a wire by drawing or molded with a hood to a diameter of 10 mm, then annealed in a continuous furnace or annealing furnace at a temperature of from 700 to 920 ° C. With a diameter of 10 mm and a chemical composition shown in Table 2, the cooling rate from 100 to 15000 ° C / min provides the possibility of limiting the formation of the second phase without cracking.
Четвертая заготовкаFourth blank
Материал третьей заготовки с диаметром 10 мм прокатывают, вытягивают в проволоку или формуют с вытяжкой до диаметра 7 мм, затем отжигают в проходной печи или печи для отжига при температуре от 700 до 920°C. При диаметре 7 мм и химическом составе, представленном в таблице 2, скорость охлаждения от 100 до 20000°C/мин обеспечивает возможность ограничения образования охрупчивающей второй фазы без возникновения растрескивания.The material of the third workpiece with a diameter of 10 mm is rolled, drawn into a wire or formed with a hood to a diameter of 7 mm, then annealed in a continuous furnace or annealing furnace at temperatures from 700 to 920 ° C. With a diameter of 7 mm and the chemical composition shown in Table 2, the cooling rate from 100 to 20,000 ° C / min provides the possibility of limiting the formation of an embrittle second phase without cracking.
Пятая заготовкаFifth workpiece
Материал четвертой заготовки с диаметром 7 мм прокатывают, вытягивают в проволоку волочением или формуют с вытяжкой до диаметра 5 мм, затем отжигают в проходной печи или печи для отжига при температуре от 700 до 920°C. При диаметре 5 мм и химическом составе, представленном в таблице 2, скорость охлаждения от 100 до 30000°C/мин обеспечивает возможность ограничения образования охрупчивающей второй фазы без возникновения растрескивания. Скорость охлаждения порядка 15000°C/мин может быть достигнута закалкой в соответствующих текучих средах.The material of the fourth billet with a diameter of 7 mm is rolled, drawn into a wire by drawing or formed with a hood to a diameter of 5 mm, then annealed in a continuous furnace or annealing furnace at temperatures from 700 to 920 ° C. With a diameter of 5 mm and a chemical composition shown in Table 2, the cooling rate from 100 to 30,000 ° C / min provides the possibility of limiting the formation of an embrittle second phase without cracking. A cooling rate of the order of 15,000 ° C./min can be achieved by quenching in appropriate fluids.
Шестая заготовкаSixth blank
Материал пятой заготовки с диаметром 5 мм прокатывают, вытягивают в проволоку волочением или формуют с вытяжкой до диаметра 3 мм, отжигают в проходной печи или печи для отжига при температуре от 700 до 920°C, затем охлаждают со скоростью охлаждения от 100 до 40000°C/мин.The material of the fifth workpiece with a diameter of 5 mm is rolled, drawn into a wire by drawing or formed with a hood to a diameter of 3 mm, annealed in a continuous furnace or annealing furnace at a temperature of 700 to 920 ° C, then cooled at a cooling rate of 100 to 40,000 ° C / min
Седьмая заготовкаSeventh blank
Материал шестой заготовки диаметром 3 мм прокатывают, вытягивают в проволоку волочением или формуют с вытяжкой до диаметра 2 мм, отжигают в проходной печи или печи для отжига при температуре от 700 до 920°C, затем охлаждают со скоростью охлаждения от 100 до 40000°C/мин.The material of the sixth billet with a diameter of 3 mm is rolled, drawn into a wire by drawing or formed with a hood to a diameter of 2 mm, annealed in a continuous furnace or annealing furnace at a temperature of 700 to 920 ° C, then cooled at a cooling rate of 100 to 40,000 ° C / min
Восьмая заготовкаEighth blank
Материал седьмой заготовки с диаметром 2 мм прокатывают, вытягивают в проволоку или формуют с вытяжкой до диаметра 1,60 мм, отжигают в проходной печи или печи для отжига при температуре от 700 до 920°C и затем охлаждают со скоростью охлаждения от 100 до 50000°C/мин.The material of the seventh preform with a diameter of 2 mm is rolled, drawn into a wire or formed with a hood to a diameter of 1.60 mm, annealed in a continuous furnace or annealing furnace at a temperature of from 700 to 920 ° C and then cooled at a cooling rate of from 100 to 50,000 ° C / min
Чистовая обработкаFine finishing
Материал восьмой заготовки прокатывают, вытягивают в проволоку или формуют с вытяжкой до диаметра 1 мм с получением поддающегося механической обработке продукта. Наконец осуществляют обработку спинодальным распадом поддающегося механической обработке продукта или поддающихся механической обработке деталей с получением оптимальных механических свойств.The material of the eighth workpiece is rolled, drawn into a wire, or formed with a hood to a diameter of 1 mm to obtain a machinable product. Finally, spinodal decay processing of the machinable product or machinable parts is performed to obtain optimum mechanical properties.
Испытание «метод испытания ASTM на механическую обрабатываемость» предлагает метод определения показателя обрабатываемости относительно стандарта CuZn39Pb3 или латуни С36000. Показатель обрабатываемости сплава в соответствии с данным аспектом изобретения на 80% выше.The ASTM Mechanical Testability Test Method provides a method for determining the processability with respect to CuZn39Pb3 or C36000 brass. The machinability index of the alloy in accordance with this aspect of the invention is 80% higher.
Пример 3Example 3
Химический состав сплава в данном примере является таким же, как во втором примере, представленном таблицей 2. В данном примере сплав получен непрерывным литьем с диаметром 25 мм.The chemical composition of the alloy in this example is the same as in the second example, presented in table 2. In this example, the alloy is obtained by continuous casting with a diameter of 25 mm
Первая заготовкаFirst blank
Отливку из прутка диаметром 25 мм проковывают до диаметра 16 мм. Проковка дает возможность материалу деформироваться со значительной степенью обжатия без предварительной обработки теплогомогенизацией. При использовании такого метода на данной стадии может быть допущено высокое содержание остатка охрупчивающей второй фазы. Объемная доля второй фазы может составлять порядка 50%.A casting from a bar with a diameter of 25 mm is forged to a diameter of 16 mm. Forging allows the material to deform with a significant degree of compression without prior heat-homogenization treatment. When using this method at this stage, a high content of the remaining embrittling second phase may be allowed. The volume fraction of the second phase can be about 50%.
После ковки пруток диаметром 16 мм подвергают обработке гомогенизацией и рекристаллизацией в проходной печи. Температура термической обработки должна составлять от 700 до 920°C. Последующее охлаждение будет происходить со скоростью от 100 до 3000°C/мин. Указанные скорости охлаждения дают возможность предотвратить растрескивание и ограничить содержание второй фазы в продукте указанного диаметра и состава. Такие скорости могут быть получены с использованием сжатого воздуха, водной струи или газо-водяных охладителей.After forging, a bar with a diameter of 16 mm is subjected to homogenization and recrystallization treatment in a continuous furnace. The heat treatment temperature should be between 700 and 920 ° C. Subsequent cooling will occur at a rate of from 100 to 3000 ° C / min. The indicated cooling rates make it possible to prevent cracking and to limit the content of the second phase in the product of the indicated diameter and composition. Such speeds can be obtained using compressed air, a water jet or gas-water coolers.
Чистовая обработкаFine finishing
Материал первой заготовки вытягивают в проволоку или формуют с вытяжкой до диаметра 10 мм с получением поддающегося механической обработке продукта. Наконец осуществляют обработку спинодальным распадом поддающегося механической обработке продукта или поддающихся механической обработке деталей с получением оптимальных механических свойств.The material of the first workpiece is pulled into a wire or formed with a hood to a diameter of 10 mm to obtain a machinable product. Finally, spinodal decay processing of the machinable product or machinable parts is performed to obtain optimum mechanical properties.
Пример 4Example 4
Химический состав сплава в данном примере представлен в таблице 3:The chemical composition of the alloy in this example is presented in table 3:
Данный сплав может быть отлит в соответствии с различными вышеуказанными методами. В данном примере сплав может быть получен распылительным формованием заготовок, диаметр которых составляет 240 мм.This alloy can be cast in accordance with various of the above methods. In this example, the alloy can be obtained by spray molding of blanks with a diameter of 240 mm.
Первая заготовкаFirst blank
Экструдируют заготовки, например, диаметром 20 мм. Если размеры неровностей заготовок являются слишком большими, перед экструзией может быть необходима стадия обточки. На выходе из экструзионной головки сплав охлаждают водной струей, обеспечивая достижение скорости охлаждения от 300 до 3000°C/мин, измеренной в сердцевине сплава. Данная скорость является достаточно медленной, чтобы избежать растрескивания, и достаточно быстрой, чтобы ограничить образование охрупчивающей второй фазы. Если охлаждение на выходе из экструзионной головки является недостаточно быстрым, может образовываться слишком большая доля второй фазы. Сплав может быть затем подвергнут обработке гомогенизацией при таких же значениях скорости охлаждения и при температуре в диапазоне, в котором сплав является однофазным, то есть для состава таблицы 3 при температуре от 780 до 920°C.Extruded blanks, for example, with a diameter of 20 mm If the roughness of the workpieces is too large, a turning step may be necessary before extrusion. At the exit of the extrusion head, the alloy is cooled by a water jet, providing a cooling rate of 300 to 3000 ° C / min, measured at the core of the alloy. This speed is slow enough to avoid cracking, and fast enough to limit the formation of an embrittle second phase. If the cooling at the exit of the extrusion die is not fast enough, too much of a second phase may form. The alloy can then be subjected to homogenization treatment at the same cooling rates and at a temperature in the range in which the alloy is single-phase, that is, for the composition of table 3 at a temperature of from 780 to 920 ° C.
Вторая заготовкаSecond workpiece
Материал первой заготовки с диаметром 20 мм проковывают до диаметра 11 мм, затем отжигают в проходной печи. Для сплава с химическим составом примера 3 температура отжига должна составлять от 780 до 920°C. Для диаметра 11 мм и химического состава таблицы 3 скорость охлаждения, составляющая от 300 до 15000°C/мин, обеспечивает ограничение присутствия второй фазы с одновременным предотвращением растрескивания. Использование ковки обеспечивает возможность достижения значительных скоростей деформационного упрочнения даже для хрупкого материала. При использовании данного метода содержание остатка охрупчивающей второй фазы может быть выше, чем в способах прокатки, вытягивания в проволоку или формирования с вытяжкой. Оно может достигать значений порядка 50 об.%.The material of the first billet with a diameter of 20 mm is forged to a diameter of 11 mm, then annealed in a continuous furnace. For an alloy with the chemical composition of Example 3, the annealing temperature should be between 780 and 920 ° C. For a diameter of 11 mm and the chemical composition of Table 3, a cooling rate of 300 to 15,000 ° C / min limits the presence of the second phase while preventing cracking. The use of forging provides the ability to achieve significant strain hardening rates even for brittle material. When using this method, the content of the remainder of the embrittling second phase may be higher than in methods of rolling, drawing into wire or forming with a hood. It can reach values of the order of 50 vol.%.
Третья заготовкаThird workpiece
Материал второй заготовки диаметром 11 мм проковывают до диаметра 6,5 мм, затем отжигают в проходной печи или печи для отжига при температуре от 780 до 920°C. При диаметре 6,5 мм сплав таблицы 3 обеспечивает скорости охлаждения от 300 до 20000°C/мин без растрескивания. Данные скорости обеспечивают возможность ограничения содержания охрупчивающей второй фазы.The material of the second billet with a diameter of 11 mm is forged to a diameter of 6.5 mm, then annealed in a continuous furnace or annealing furnace at a temperature of from 780 to 920 ° C. With a diameter of 6.5 mm, the alloy of Table 3 provides cooling rates from 300 to 20,000 ° C / min without cracking. These speeds make it possible to limit the content of the embrittling second phase.
Чистовая обработкаFine finishing
Материал третьей заготовки вытягивают в проволоку или формуют с вытяжкой до диаметра 4 мм с получением поддающегося механической обработке продукта. Наконец осуществляют обработку со спинодальным распадом поддающегося механической обработке продукта или поддающихся механической обработке деталей с получением оптимальных механических свойств.The material of the third workpiece is pulled into a wire or molded with a hood to a diameter of 4 mm to obtain a machinable product. Finally, spinodal degradation treatment is performed on a machinable product or machinable parts to obtain optimum mechanical properties.
Испытание на охлаждениеCooling test
Образцы заявленного сплава подвергали испытанию на быстрое охлаждение для определения возникновения растрескивания. Химический состав сплава в данном испытании представлен в таблице 2.Samples of the claimed alloy were subjected to a quick cooling test to determine the occurrence of cracking. The chemical composition of the alloy in this test is presented in table 2.
Образцы подвергали термической обработке при температуре 800°C и затем быстро охлаждали погружением в среду для отпуска (EXXON XD90) и в воду.The samples were heat-treated at 800 ° C and then rapidly cooled by immersion in a tempering medium (EXXON XD90) and water.
При каждом охлаждении скорость охлаждения в °C/мин измеряли термопарой в сердцевине образца. Присутствие растрескивания подтверждали испытанием на растяжение.With each cooling, the cooling rate in ° C / min was measured with a thermocouple in the core of the sample. The presence of cracking was confirmed by a tensile test.
(○ = хороший результат / Ч = неудачный результат).(○ = good result / H = unsuccessful result).
Испытание позволяет наблюдать, что диаметры до примерно 10 мм могут допускать охлаждение в среде для отпуска. С другой стороны, отпуск в воде всегда приводит к растрескиванию образца, и при этом охлаждение можно допускать до минимального диаметра 4 мм.The test makes it possible to observe that diameters up to about 10 mm can be allowed to cool in the tempering medium. On the other hand, tempering in water always leads to cracking of the sample, and cooling can be allowed to a minimum diameter of 4 mm.
Для сплавов Cu-Ni-Sn-Pb в виде изделий малых размеров могут быть использованы скорости охлаждения более чем 24000°C/мин. В данном случае отпуск в воде может быть эффективным, если размер продукта является достаточно малым для того, чтобы ограничить неустановившиеся внутренние напряжения и таким образом предотвратить образование растрескивания.For Cu-Ni-Sn-Pb alloys in the form of small-sized products, cooling rates of more than 24,000 ° C / min can be used. In this case, tempering in water can be effective if the product size is small enough to limit unsteady internal stresses and thus prevent cracking.
Каждый из поддающихся механической обработке продуктов в примерах 1, 2, 3 и 4 может быть изготовлен способами по примерам 1, 2, 3 и 4, при условии, что скорости охлаждения и температуры термической обработки приспособлены к химическим составам и размерам. В каждом из представленных примеров число заготовок может изменяться в зависимости от размера конечного продукта.Each of the machinable products in Examples 1, 2, 3, and 4 can be made by the methods of Examples 1, 2, 3, and 4, provided that the cooling rates and heat treatment temperatures are adapted to the chemical compositions and sizes. In each of the examples presented, the number of blanks may vary depending on the size of the final product.
Часть меди в сплавах настоящего изобретения может быть замещена другими элементами, например Fe, Zn или Mn, например, в количестве до 10%.Part of the copper in the alloys of the present invention can be replaced by other elements, for example Fe, Zn or Mn, for example, in an amount up to 10%.
Могут также присутствовать другие элементы, такие как Nb, Cr, Mg, Zr и Al, в количестве до нескольких процентов. Указанные элементы, кроме прочих, улучшают спинодальную закалку.Other elements may also be present, such as Nb, Cr, Mg, Zr and Al, in an amount up to several percent. These elements, among others, improve spinodal hardening.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135401/02A RU2348720C2 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Machinable alloy on basis of copper and method of its manufacturing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135401/02A RU2348720C2 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Machinable alloy on basis of copper and method of its manufacturing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006135401A RU2006135401A (en) | 2008-04-20 |
RU2348720C2 true RU2348720C2 (en) | 2009-03-10 |
Family
ID=39453490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006135401/02A RU2348720C2 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Machinable alloy on basis of copper and method of its manufacturing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2348720C2 (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2637869C2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-12-07 | Мэтерион Корпорейшн | Uniform grain size in hot-processed spinodal alloy |
RU2650387C2 (en) * | 2013-03-14 | 2018-04-11 | Мэтерион Корпорейшн | Ultra high strength copper-nickel-tin alloys |
RU2650386C2 (en) * | 2013-03-14 | 2018-04-11 | Мэтерион Корпорейшн | Improving formability of wrought copper-nickel-tin alloys |
RU2688416C2 (en) * | 2014-06-05 | 2019-05-22 | Материон Корпорейшн | Rod connector |
RU2698018C2 (en) * | 2014-03-17 | 2019-08-21 | Мэтерион Корпорейшн | High-strength homogeneous copper-nickel-tin alloy and method for production thereof |
RU2732888C2 (en) * | 2015-03-18 | 2020-09-24 | Материон Корпорейшн | Magnetic copper alloys |
US10844671B2 (en) | 2014-03-24 | 2020-11-24 | Materion Corporation | Low friction and high wear resistant sucker rod string |
RU2760688C1 (en) * | 2021-06-10 | 2021-11-29 | Публичное акционерное общество «Авиационная корпорация «Рубин» | Method for manufacturing billets from antifriction bronze by casting with following extrusion |
US11459832B2 (en) | 2014-06-05 | 2022-10-04 | Materion Corporation | Couplings for well pumping components |
-
2004
- 2004-04-05 RU RU2006135401/02A patent/RU2348720C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764883C2 (en) * | 2013-03-14 | 2022-01-24 | Мэтерион Корпорейшн | Ultra-high strength copper-nickel-tin alloys |
RU2690266C2 (en) * | 2013-03-14 | 2019-05-31 | Мэтерион Корпорейшн | Improved formability of deformed copper-nickel-tin alloys |
RU2650386C2 (en) * | 2013-03-14 | 2018-04-11 | Мэтерион Корпорейшн | Improving formability of wrought copper-nickel-tin alloys |
RU2650387C2 (en) * | 2013-03-14 | 2018-04-11 | Мэтерион Корпорейшн | Ultra high strength copper-nickel-tin alloys |
RU2637869C2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-12-07 | Мэтерион Корпорейшн | Uniform grain size in hot-processed spinodal alloy |
RU2698018C2 (en) * | 2014-03-17 | 2019-08-21 | Мэтерион Корпорейшн | High-strength homogeneous copper-nickel-tin alloy and method for production thereof |
US11352838B2 (en) | 2014-03-24 | 2022-06-07 | Materion Corporation | Low friction and high wear resistant sucker rod string |
US10844671B2 (en) | 2014-03-24 | 2020-11-24 | Materion Corporation | Low friction and high wear resistant sucker rod string |
US10435955B2 (en) | 2014-06-05 | 2019-10-08 | Materion Corporation | Coupling for rods |
US11008818B2 (en) | 2014-06-05 | 2021-05-18 | Materion Corporation | Coupling for rods |
RU2688416C2 (en) * | 2014-06-05 | 2019-05-22 | Материон Корпорейшн | Rod connector |
US11459832B2 (en) | 2014-06-05 | 2022-10-04 | Materion Corporation | Couplings for well pumping components |
US11725463B2 (en) | 2014-06-05 | 2023-08-15 | Materion Corporation | Coupling for rods |
US10984931B2 (en) | 2015-03-18 | 2021-04-20 | Materion Corporation | Magnetic copper alloys |
RU2732888C2 (en) * | 2015-03-18 | 2020-09-24 | Материон Корпорейшн | Magnetic copper alloys |
RU2760688C1 (en) * | 2021-06-10 | 2021-11-29 | Публичное акционерное общество «Авиационная корпорация «Рубин» | Method for manufacturing billets from antifriction bronze by casting with following extrusion |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006135401A (en) | 2008-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2004319350B2 (en) | Free-cutting, lead-containing Cu-Ni-Sn alloy and production method thereof | |
RU2508415C2 (en) | Copper-based alloy treated by cutting, and method for its production | |
KR101485746B1 (en) | Hot-forged copper alloy article | |
RU2126848C1 (en) | Lead-free aluminum alloy | |
CN106591623B (en) | A kind of high temperature resistant iron bronze and its preparation method and application | |
JP5873618B2 (en) | Method for producing copper alloy | |
JP5880670B2 (en) | Method for determining melting temperature of copper alloy slabs | |
CN114606422B (en) | CrCoNi medium-entropy alloy and low-temperature rolling method thereof | |
US10900108B2 (en) | Method for manufacturing bent article using aluminum alloy | |
RU2348720C2 (en) | Machinable alloy on basis of copper and method of its manufacturing | |
US20100303667A1 (en) | Novel lead-free brass alloy | |
US6648993B2 (en) | Castings from alloys having large liquidius/solidus temperature differentials | |
CN108713063B (en) | Tin-containing copper alloy, method for producing same and use thereof | |
KR20030069066A (en) | Age-hardenable copper alloy | |
US10364482B2 (en) | Copper-zinc alloy, band material composed thereof, process for producing a semifinished part composed of a copper-zinc alloy and sliding element composed of a copper-zinc alloy | |
JP5607460B2 (en) | Copper alloy ingot and copper alloy material excellent in machinability, and copper alloy parts using the same | |
KR20190030603A (en) | Cu-Ni-Si BASED COPPER ALLOY HAVING EXCELLENT WEAR-RESISTANCE OF MOLDING | |
JP3274178B2 (en) | Copper base alloy for heat exchanger and method for producing the same | |
EP2406406B1 (en) | Lead-free brass alloy | |
RU71914U1 (en) | SILICON-SILICON BRONZE WIRE | |
JPH0314896B2 (en) | ||
Yuan et al. | Study on Softening Resistance of Cu-Sn-Fe-P alloy for Advanced Electrical Connectors | |
TW200533770A (en) | Machinable copper-based alloy and production method | |
CN118668112A (en) | High-strength low-calcium magnesium alloy and manufacturing method thereof | |
TW202407110A (en) | Wrought copper-zinc alloy, semi-finished product formed of a wrought copper-zinc alloy and method for producing a semi-finished product of this type |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120406 |