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      銅及銅合金的工藝性能(今日銅價)
      發布時間:2023-05-12   瀏覽:904次

      銅及銅合金的工藝性能(今日銅價)

      1、壓力加工性能

      純銅是面心立方晶體結構(fcc),常溫下有12個滑移系,塑性變形能強,可以在冷、熱狀下進行各種壓力加工成型,如彎折、擠壓、軋制、拉技旋壓、沖壓及自由鍛、模鍛等,可加工成各種形狀,如板、帶、箔、管、體線、型及其他特殊形狀的產品。

           熱軋后的純銅坯料冷軋總加工率可達98%以上。純銅熱擠壓棒坯可以經過85%加工率冷拉成小直徑棒材。完全退火后的純銅線坯拉成細線的加工率達98%。

      大多數銅合金都是單相a固溶體,因而大多數銅合金具有極好的冷、熱日力加工性能,如普通黃銅、普通白銅和大部分高銅合金。普通黃銅在兩次退火電間的冷加工率可達65%~95%。鋁青銅、普通白銅的變形抗力雖然較大,但在軋制帶材時,連續軋制加工率可達到70%以上而不必進行中間退火。正因為如此,連續軋制、連續拉伸是銅加工生產***重要、***常用的方法之一。

      具有第二相(B相等)的高鉛黃銅、高錫青銅、鋅白銅等少數銅合金不宜熱軋,但可以進行熱擠壓和各種冷加工。因此,幾乎所有銅合金都可以采用連鑄-冷軋或連鑄-冷拔這樣近終成型的短流程加工成材。

      各種復雜銅合金受其合金特性影響,易產生成分和結晶組織偏析,給加工過程帶來一定困難。但是,如果在鑄造時采取低速、緩冷等工藝措施,減少鑄造應力和偏析程度,并進行適當的均勻化熱處理,這些合金仍然可以進行熱、冷加工。

      1.2 鑄造性能

      銅合金的鑄造具有悠久的歷史,自古以來,考古出土的各種青銅器種類繁多,大到銅鼎、銅鐘等大型器物,小到銅槲、銅錢幣等。目前,各種大型銅像銅雕塑等仍然采用鑄造的方式進行生產。同時,所有的加工銅合金均首先進行了鑄造,而后進行了加工,因此銅及銅合金具有優良的鑄造性能。

      1.3 可焊性

      銅合金適合于軟釬焊和硬釬焊,許多銅及銅合金還可以用各種氣焊、保護電弧焊和電阻焊進行焊接。添加少量磷可以提高銅合金材料的焊接性能。表1-106列出了主要銅合金所適宜的焊接方法。

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      與其他金屬相比,銅及銅合金在化學成分、物理性能方面有獨特之處,焊接時有以下特點:

      (1)熱導率對銅及銅合金焊接性能的影響很大,焊接銅及銅合金時,焊接熱量很快傳人母材中,填充金屬與熔池金屬不易很好地熔合,易產生焊不透的那象,焊后變形比較嚴重,外觀成型差。這是由于銅的高導熱造成的,銅的熱導率在20℃和1000℃時分別為393.6W/(m·K)326.6W/(m·K),比普通碳大7-1倍,使母材與填充物難以熔合。即使采用熱輸人集中的電弧焊方法來焊接導熱系數較低的銅合金,也需要預熱或焊接過程中同步加熱。母材厚度越大散熱越嚴重,越難達到熔化溫度。焊道層間溫度應與預熱溫度相同。銅合金不像合金鋼那樣常進行焊后熱處理,但可控制冷卻速度以盡量減小殘余應力和熱脆性。焊接高導熱的工業銅和低合金銅時,必須選用能保證***大熱輸人量的電流種類和保護氣體,以補償從焊接區迅速散失的熱量。

      (2)焊接,銅能其中的雜質生成熔點為270℃的(Cu+Bi)、熔點為326℃的(Cu+Pb)、熔點為1064℃的(Cuz0+Cu)、熔點為1067℃的(Cu+CuzS)等多種低熔點共晶物。它們在結晶過程中分布在枝晶間或晶界處,使銅及銅合金具有明顯的熱脆性。同時銅和銅合金的膨脹系數和收縮率較大,增加了焊接接頭的應力,更增加了接頭的熱裂傾向。為避免接頭裂紋的出現,焊接時可采取一些冶金措施:嚴格***銅中的雜質含量;增強對焊縫的脫氧能力,通過焊絲加入硅、錳、磷等合金元素;選用能獲得雙相組織的焊絲,使焊縫晶粒細化,晶界增多,使易熔共晶物分散、不連續。

      (3)熔焊銅及銅合金時,氣孔出現的傾向比低碳鋼要嚴重得多。由于銅及其合金導熱系數大,熔池停留時間短,使得焊縫中出現氣孔的傾向加劇,成為銅及其合金熔焊的主要困難之一。所形成的氣孔幾乎分布在焊縫的各個部位。銅中的氣孔主要是由溶解的氫直接引起的擴散性氣孔和氧化還原反應引起的反應性氣孔。減少或消除銅焊縫中的氣孔,主要的措施是減少氫和氧的來源和用余熱來延長熔池存在時間,使氣體易于逸出。采用含鋁、鈦等強脫氧劑的焊絲,或在銅合金中加人鋁、錫等元素都會獲得良好的效果

      另外,銅中的鎘、鋅、磷等元素的沸點低,在焊接過程中這些元素的蒸發可能會形成氣孔。因此,當焊接含有這些元素的銅合金時,可采用快速焊和含有這些元素的填充絲。

      (4) 銅及銅合金在熔焊過程中,由于晶粒嚴重長大、雜質和合金元素的滲人、有用合金元素的氧化、蒸發等,使焊接頭性能發生很大的變化,如塑性嚴重變壞、電導率下降、耐蝕性能下降及接頭力學性能降低等。改善接頭性能的措施,除了減弱熱作用、焊后進行消除應力熱處理外,主要的冶金措施是控制雜質含量和通過合金化對焊縫進行變質處理。但有時這些措施是相互矛盾的。例如變質處理、細化焊縫組織可改善塑性,提高耐蝕性能,但會帶來導電性能的下降,因此需要根據不同銅合金接頭的要求來選用。

      1.4 銅合金的切削性能

      當銅合金加入鉛等不溶于銅且易以游離質點狀態分布在晶界上的元素,造成銅合金在切削時屑料在晶界處斷裂,此時銅合金具有良好的切削性。由于游離的鉛質點具有潤滑和減磨的特性,因此,鉛黃銅都具有***高的切削性能,切屑易碎,工件表面光潔,適宜于自動高速車床加工零件,同時可用作減磨零件。銅合金的切削性以HPb63-3(C36000)的切削性為100%,其他則是相對于 HPb63-3的切削性的比例。切削性***好的鉛黃銅鉛含量在3%左右。

      總體說來,銅及銅合金的切削性能良好,紫銅類和大多數青銅、普通白銅約為20%,鋁青銅、硅青銅等約為30%。而黃銅的切削性能則優于紫銅和一般青銅及白銅。含鉛和鋅的錫鋅鉛青銅如QSn4-4-4的切削性能可達HPb63-390%。

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      1.5 電鍍性

      銅具有良好的可鍍性。銅合金可以被高熔點金屬如Ni、Ag、Cr 等電鍍,也可以被低熔點的金屬如Sn、Zn等電鍍。


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