铜的锻造缺陷分析及对策

铜的锻造缺陷分析及对策©Allrightsreserved讨论内容PartI：铜合金成分及其性质PartII：锻造加工PartIII：常见缺陷及其对策铜合金成分及其性质铜合金以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。紫铜，纯铜；优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。黄铜，以锌作主要添加元素；具有良好的冷加工性能，切削性能青铜，除黄铜﹑白铜以外的铜合金；铸造性能﹑减摩性能好和机械性能好白铜，以镍为主要添加元素的铜合金；机械性能和耐蚀性好﹐色泽美观黄铜PBh59-1铅黄铜化学成份：Cu：7.0～60.0；Zn：余量；Pb：0.8～1.9；P：≤0.02；Al：≤0.2；Fe：≤0.5；Sb：≤0.01Bi：≤0.003注：≤1.0(杂质)力学性能：抗拉强度σb(MPa)：≥420；伸长率δ(％)：≥12金属的锻造加工1.根据金属变形时的温度，锻造可分为：★热锻★冷锻2.根据受力的来源，锻造可分为：▲手工锻造▲机器锻造（一）手工锻造是用手锻工具依靠人力在铁砧上进行的。（二）机器锻造在各种设备上进行。1）自由锻造。把加热好的金属毛坯房在自由锻造设备的平砧上或简单的工具之间进行锻造。2）模锻。把加热好的金属毛坯放在固定于模锻设备上的模具内进行锻造。由型腔限制金属的变形，从而获得与型腔形状一致的锻件。3）胎膜锻。自由锻向模锻过度的锻造变形方法。它把加热好的金属毛坯用自由锻方法预锻成近似锻件的形状，然后在自由锻设备上用胎膜终锻成形。4)特种锻造是一种新工艺。即在专用设备上或在特殊模具内使金属毛坯成形的一种特殊锻造工艺。如精密模锻、热挤压。锻造生产的优点锻造生产与其他加工方法相比，有以下优点：1）锻造能改善金属的组织，提高金属的力学性能和物理性能。2）节约金属材料和切削加工工时。3）具有较高的劳动生产率。4）锻造有很大的灵活性。銅合金的锻造特点1.多数铜合金在室温和高温下具有良好的塑性。大多数铜合金在室温和高温下塑性很好，可以顺利地进行锻造，而且对应力状态和变形速度均不敏感，即使在高速变形或具有拉应力存在的条件下变形仍具有足够的塑性。但是少数铜合金，如HPb59-1，塑性较低，对拉应力状态较敏感。含铅较高的铅黄铜对变形速度很敏感，在静拉伸和动拉伸二种变形条件下的塑性有明显不同，这类铜合金适合在压力机上进行锻造。2.存在中温脆性区铜合金存在中温度脆性区。合金在中温脆性区，塑性显著减低，很容易断裂。由于中温脆性区的存在，很多铜合金的双相区的塑性比单相区的塑性高。因此锻造变形主要在双相区的温度范围进行。3.锻造温度范围窄铜合金的锻造温度范围比碳钢窄。所有铜合金的锻造温度范围都不超过100～200℃，其中铅黄銅HPb59-1合金的锻造温度范围尚不足100℃.。当加热温度超过转变温度（～700℃）时，晶粒急剧长大，使塑性降低，当变形温度低于650℃时，变形抗力迅速增大，并可能进入中温脆性区。4.导热性好銅合金具有很高的导热性，因此铜合金在锻造时应采取必要的工艺措施，以尽量减少金属的热量散失。5.某些铜合金的热效应现象较显著一些铜合金，锡磷青铜和锰青铜，锻造是热效应现象较显著。若变形速度过快，则由于热效应的作用，容易产生过热，甚至过烧。含铅量较高（超过2.5%）的铅黄铜模锻件，在变形程度较大的部位极易开裂。其原因也就是由于变形程度较大的部位热效应显著，使合金的温度升高，引起合金中低熔点杂质的熔化，破环了晶间的联系。另外，銅合金锻造时的外摩擦系数较大，所以流动性较差，模锻成形时有一定难度。常见的缺陷及解决办法1.过热、过烧铜合金加热超过始锻温度时要产生过热，黄铜和黄铜的过热倾向较大。这类黄铜，如加热温度超过转变温度，晶粒会剧烈长大，锻造时坯料形成桔皮表面，甚至开裂。为避免过热，这类铜合金的加热温度不宜超过转变温度，即在两相区锻造为宜。铅黄铜的含铜量变动范围较大（57%～60%），实际含铜量对其转变温度影响很大，因此，确定这种铅黄铜的转变温度时要考虑铜含量的影响。根据实验，HPb59-1加热温度控制在710～730℃。铜合金过烧时，模锻件表面粗糙，无金属光泽，边缘处开裂；自由锻时开裂严重。为防止过热、过烧，应严格控制加热温度和时间。在油炉和煤炉中加热时，更应准确控制炉温以保证加热质量。2.锻造裂纹铜合金锻裂原因主要有以下几个方面：a.坯料内部或表面有缺陷b.锻造温度不合适，塑性低。c.变形程度过大或拉应力过大。銅锭表面质量差，内部也常常有教严重的偏析，锻造时常易开裂。因此，需均匀退火，鍛前要车皮。锻造温度对合金的塑性影响很大。加热温度过高，易产生过热、过烧，引起锻裂或粗晶。锻造温度过低，有些铜合金由于在结晶不充分，塑性降低，也常常产生裂纹。有些铜合金锻件由于变形程度过大(热效应显著)或局部地方应力集中，也会产生锻裂。3.切边撕裂铜合金锻件在胎膜锻和模锻后，如立即进行切边，将会有撕裂现象，所以冷却再在切边。4.折叠铜合金变形，表面容易起皱。因此较易产生折叠。5.晶粒粗大铜合金晶粒粗大的原因：A.坯料过热B.终锻温度过高C.锻造时的变形程度处于临界变形程度范围（10%～15%）内。为避免上述现象，应当注意以下几点：1）锻造时变形程度应大于10%~15%;2)为保证是一的终锻温度，应选择合适的始锻温度。3）加热温度应低于的转变温度。6.应力腐蚀开裂如果铜合金锻件内存在参与应力，则在潮湿大气中，特别是在含氨盐的大气中会引起应力腐蚀开裂。对策：（1）锻造时，应使锻件上各处的变形量和变形温度比较均匀，如锻造长轴类锻件时，应将工件经常调头变形，使各部分变形温度相近，减少内应力。（2）铜合金锻造后，要及时在260～300℃范围内进行消除应力退火。7.氢气病所有高銅的铜合金，在高温下极易氧化。因为含有氧的铜合金，在有还原气氛中加热，会是金属内部形成微小裂纹，使合金变脆。因此，加热铜合金时，炉子气氛最好是中性。