一種易切削白銅精密線材生產(chǎn)工藝

羅繼華，羅鑫宇，葉東皇，黃少星

（1.安徽鑫科新材料股份有限公司，安徽 蕪湖 241000；2.安徽科瑞咨詢服務(wù)有限公司，安徽 蕪湖 241000；3.安徽工程大學(xué)，安徽 蕪湖 241000）

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，目前全球范圍內(nèi)共有近300條高速線材軋機(jī)，年產(chǎn)線材約7000萬噸，線材產(chǎn)量占鋼材總量的10%左右。美國(guó)是世界上最大的線材輸入國(guó)，年均線材消費(fèi)量大概為800萬噸，其國(guó)內(nèi)年生產(chǎn)量約為400萬噸，線材輸入量占50%左右。世界上線材產(chǎn)量最大的國(guó)家是中國(guó)，線材的生產(chǎn)工藝直接決定線材產(chǎn)量。此次主要研究線材為白銅線材。易切削白銅具有美麗的銀白色金屬光澤，易切削，耐腐蝕和較高的強(qiáng)度，被廣泛用于眼鏡配件、圓珠筆筆頭和儀表零配件制造業(yè)。易切削白銅作為白銅棒線材的一個(gè)細(xì)分品種，附加值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般白銅棒線材，高端產(chǎn)品主要靠國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)僅有極少數(shù)廠家生產(chǎn)。根據(jù)客戶需求，本文詳述C79200易切削白銅線材生產(chǎn)工藝的摸索。

1 化學(xué)成分設(shè)計(jì)

C79200線材化學(xué)成分在ASTM B 151/B 151M基礎(chǔ)上，根據(jù)合金屬性和成分設(shè)計(jì)原則，制定了內(nèi)控范圍，見表1。

表1 C79200線材試驗(yàn)產(chǎn)品化學(xué)成分控制范圍

2 熔煉配料

白銅角料、光亮線、鉛錠、鋅錠。

3 水平連鑄

由于C79200含有低熔點(diǎn)的Pb元素，且Cu含量很高，屬于α單相合金，因此不宜采用熱擠壓法生產(chǎn)，該產(chǎn)品冷加工性能良好，由于常用規(guī)格大多在Φ12以下，因此適合采用水平連鑄開坯、冷拉的方法生產(chǎn)。

C79200牽引試驗(yàn)在水平連鑄爐進(jìn)行，經(jīng)過多次參數(shù)摸索試驗(yàn)，根據(jù)不同參數(shù)下桿坯的拉力試驗(yàn)結(jié)果和金相測(cè)試結(jié)果，最終確定C79200Ф12桿坯牽引參數(shù)（表2）。

表2 C79200 Ф12桿坯水平連鑄試驗(yàn)牽引參數(shù)

牽引出來的桿坯表面光滑，無任何宏觀鑄造缺陷，拉斷后斷面結(jié)晶較致密，有明顯縮頸，拉斷后坯料表面無裂紋，桿坯實(shí)際直徑Φ11.8左右。實(shí)測(cè)性能：抗拉強(qiáng)度360Mpa、延伸率27%，塑性良好，能滿足后道冷加工要求，鑄態(tài)金相組織見圖1。

圖1 C79200 Ф12鑄態(tài)組織

C79200鑄態(tài)組織為粗大的樹枝晶，黑點(diǎn)為Pb顆粒，分布較為均勻。

4 后道加工

4.1 工藝摸索

C79200 Pb含量達(dá)到1%，Pb幾乎不溶于銅，以單質(zhì)形式存在于晶內(nèi)和晶界上，降低了材料的冷加工性能，經(jīng)過多次工藝摸索試驗(yàn)，最終確定C79200Φ12桿坯拉伸總加工率適宜控制在30%~50%；退火再結(jié)晶后坯料總加工率適宜控制在30%~60%，并繪制了加工硬化曲線（圖2），確定了中間退火工藝：井式爐退火（750℃/1h/3.5h），罩式爐退火（700℃/3h/3h），退火組織見圖3。

圖2 C79200加工硬化曲線

圖3 C79200 Ф4.0退火組織（罩式爐700℃/3h/3h）

各道次退火再結(jié)晶充分，晶粒大小均勻，說明中間退火工藝制定是合理的，至此C79200拉伸與退火工藝參數(shù)初步摸索出來了。

4.2 Ф2.3線材試樣

由于試樣客戶需要的C79200線材用于圓珠筆的筆頭，需要在高速自動(dòng)車床加工成筆頭，對(duì)材料的強(qiáng)度和切削性能要求較高?？蛻艟唧w要求見表3。

表3 C79200力學(xué)性能與公差要求

試樣客戶要求的抗拉強(qiáng)度達(dá)到700Mpa以上，屬于特硬態(tài)產(chǎn)品，經(jīng)過多次試驗(yàn)和工藝調(diào)整，最后確定了Φ2.3線材生產(chǎn)工藝：Φ12→拉刨Φ8.6→井式爐退火→拉刨Φ6.6→井式爐退火→Φ5.2→井式爐退火→Φ3.7→罩式爐退火→拉伸Φ2.3成品。

成品性能值：抗拉強(qiáng)度556-570MPa，延伸率3-4%，符合ASTM的要求，滿足客戶加工對(duì)于性能的控制要求，C79200線材退火前后絲織變化對(duì)比情況如下圖所示。

圖4 C79200線材退火前后絲織變化對(duì)比

5 用戶試用情況

C79200線材通過多家客戶試樣后，已批量投入生產(chǎn)，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

（1）水平連鑄—拉伸法生產(chǎn)小規(guī)格、易切削白銅精密線材，工藝設(shè)計(jì)合理、流程短，適宜多品種易切削白銅精密線材生產(chǎn)。

（2）用水平連鑄—拉伸法生產(chǎn)出的產(chǎn)品，具有優(yōu)良的易切削性能，能滿足眼鏡配件、圓珠筆筆頭和儀表零配件等行業(yè)中、高檔產(chǎn)品的需求。