一種經(jīng)濟(jì)型抗脫鋅鍛造鉛黃銅的 配方及熱處理方案制定

摘要：對(duì)于澳標(biāo)AS2345中要求測(cè)試銅樣頭經(jīng)過熱浴腐蝕后，顯微讀數(shù)小于100 μm的規(guī)定，就測(cè)試樣頭的材料成分和熱處理兩方面因素進(jìn)行了理論分析和比較，并輔以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明材料成分占主導(dǎo)地位，特別是元素As Sn的加入，影響區(qū)間超過400 μm，而鍛造后熱處理520 ℃保溫120 min后空冷，可減小抗脫鋅深度20~80 μm，文章旨在標(biāo)定符合上述要求的經(jīng)濟(jì)型非標(biāo)準(zhǔn)鍛造鉛黃銅的配方及鍛后熱處理方法。

關(guān)鍵詞：鉛黃銅；材料成份；熱處理；抗脫鋅腐蝕性能；金相實(shí)驗(yàn)；AS2345

中圖分類號(hào)：TG291文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）18-0175-02

針對(duì)澳洲水暖產(chǎn)品要求基體黃銅符合AS345，即抗脫鋅特性，但標(biāo)準(zhǔn)沒有具體對(duì)成分進(jìn)行量化，提到鍛后熱處理，但沒有規(guī)范化，所以針對(duì)鍛造前后的試樣進(jìn)行研究，將材料成分進(jìn)行標(biāo)定，并確定熱處理方法，以便在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求和加工性能的前提下，盡量的降低材料成本，使材料采購(gòu)和鍛造后熱處理有章可循；既完善了相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)相關(guān)廠家也有指導(dǎo)意義。

經(jīng)查，關(guān)于抗脫鋅黃銅的文獻(xiàn)不多，《黃銅脫鋅腐蝕的研究進(jìn)展》《熱處理對(duì)鍛造鉛黃銅組織和性能的影響》中研究成果對(duì)本文的研究有一定的理論支撐，也有部分?jǐn)?shù)據(jù)和實(shí)際操作結(jié)果有出入，文中理論性較強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性和可操作性有待商榷，所以，本研究工作致力于在實(shí)際應(yīng)用方面更具指導(dǎo)性和可操作性，并具體細(xì)化至材料配比成分和熱處理溫度數(shù)值等，直接指導(dǎo)生產(chǎn)；當(dāng)然，限于研究方向，元素Pb As的毒負(fù)作用本文沒有涉及。

本文為尋求一種鉛黃銅的成分配方和熱處理方法，使其在滿足經(jīng)濟(jì)性和機(jī)械加工性能的條件下，抗脫鋅腐蝕性能符合AS2345的要求；具體的研究方法，改變材料成分配比，使其熱處理前抗脫鋅深度在150μm以下，隨后，變換鍛造后熱處理溫度，最后，金相實(shí)驗(yàn)檢測(cè)抗脫鋅深度，和標(biāo)準(zhǔn)要求值比對(duì)。

1測(cè)試步驟

將截面>50 mm2的測(cè)試樣頭經(jīng)膠木粉熱固，表面用1 000#以上水磨砂紙研磨，用無(wú)水乙醇擦凈放入12.8 g分析級(jí)CuCl2.2H2O，加入蒸餾水配制成1 000 ml溶液，在75±3 ℃熱浴24 h，經(jīng)二次切割后鑲嵌磨削研磨，在金相顯微鏡下讀數(shù)。原理如圖1、圖2所示。

2測(cè)試分析

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)中采集的數(shù)據(jù)，對(duì)降低鉛黃銅抗脫鋅深度有幫助的如下：微量元素如Sn、P和細(xì)小均勻的晶粒，有利于黃銅耐腐蝕性能的提高，使合金的最大脫鋅深度降低14.5%，平均脫鋅深度降低5%[1]。介紹了抑制黃銅脫鋅腐蝕的方法以及微量砷、硼元素對(duì)抑制黃銅脫鋅腐蝕的作用[2]，成本方面考慮，加入Sn、As來(lái)改變鉛黃銅的抗脫鋅性能；同時(shí)抗脫鋅測(cè)試實(shí)驗(yàn)（簡(jiǎn)稱DR實(shí)驗(yàn)）表明，含Zn量低于15%的合金無(wú)需測(cè)試即可滿足要求，但該種銅棒成本較高，機(jī)加工性能較差，所以，考慮到機(jī)械加工性能和標(biāo)準(zhǔn)約束，將目標(biāo)配方大致區(qū)間定為Cu63Zn33Pb2As0.05Sn0.5，其他1，初測(cè)抗脫鋅效果良好，平均脫鋅深度<80 μm，已經(jīng)符合預(yù)期；并進(jìn)一步下調(diào)Cu含量至于62.0%~62.5%之間，并控制Pb含量2.3%左右，F(xiàn)e含量0.5%以下，Mn含量0.2%以下，As含量0.1%以下，（Fe、Mn雜質(zhì)的增加，影響了As的效果，適量上調(diào)含量）同時(shí)增大Sn含量至0.9%，DR測(cè)試顯示平均脫鋅深度120 μm左右，這樣的銅棒用再生銅配制，符合預(yù)期，下面開始著手對(duì)鍛后熱處理方案進(jìn)行制定以便進(jìn)一步降低鉛黃銅的鍛后抗脫鋅性能，同時(shí)消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒。

通過文獻(xiàn)3-4中對(duì)熱處理溫度及保溫方法的介紹并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及可操作性，發(fā)現(xiàn)520 ℃保溫120 min后空冷，對(duì)以上配方鍛后式樣效果明顯，晶粒逐漸細(xì)小、均勻化，并且發(fā)生再結(jié)晶，拉長(zhǎng)的晶粒逐漸變?yōu)榈容S晶，并且可減小抗脫鋅深度20~80 μm，同時(shí)操作方便；超過550 ℃后，晶粒開始長(zhǎng)大，成為粗大的等軸晶，同時(shí)，對(duì)減小抗脫鋅深度沒有幫助。這里“加工硬化消除，鉛黃銅經(jīng)720 ℃、60%變形鍛造后，合適的退火溫度為620 ℃~640 ℃?！钡臄?shù)據(jù)不適用于本研究，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果也證實(shí)，但是文中給定的熱處理溫度區(qū)間給本研究縮小了范圍；而500 ℃以下熱處理，對(duì)試樣幾乎不起作用，所以最后的熱處理方案是：520 ℃保溫120 min后空冷。

3結(jié)語(yǔ)

雖然近年來(lái)更加環(huán)保的無(wú)鉛黃銅應(yīng)用日益廣泛，這一領(lǐng)域的研究日趨深入，但含砷鉛黃銅在特定市場(chǎng)里比如澳大利亞新西蘭市場(chǎng)廣泛應(yīng)用，就工廠而言，針對(duì)這一需求的研究能產(chǎn)生直接的效益，同時(shí)可以規(guī)范相關(guān)流程，提供穩(wěn)定的產(chǎn)品服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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