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退火工艺对Cu8Sn0.3P合金带材组织性能的影响

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收稿日期:2019-04-04作者简介:谢鹭(1984—),男,主要从事有色金属加工工艺研究。

〔摘要〕以Cu-8Sn-0.3P 合金(S n 质量分数为8.5%)为研究对象,研究了均匀化退火工艺、中间退火工艺和低温退火工艺对该合金组织性能的影响。

研究结果表明,Cu-8Sn-0.3P 合金适合的均匀化退火温度范围为600~680℃(6~8h ),中间退火温度应控制在500~550℃(2h ),合金经低温退火,带材的延伸率可达10%以上。

〔关键词〕退火工艺;Cu-8Sn-0.3P 合金;组织性能;退火温度;退火时间中图分类号:TG146.1文献标志码:A文章编号:1004-4345(2019)02-0032-04Effect of Annealing Process on Structure Property of Cu-8Sn-0.3P Alloy StripsXIE Lu(Mechanical and Electronic Engineering School ,Nanchang University,Nanchang,Jiangxi 330031,China)Abstract Taking Cu -8Sn -0.3P alloy (The mass fraction of Sn is 8.5%)as a study object,the paper studies the effects ofhomogenizing annealing process,intermediate annealing process and low temperature annealing process on the structure property of this alloy.The results show that the temperature of homogenizing annealing process suitable for Cu-8Sn-0.3P alloy ranges between600~680℃(annealing time 6~8h).the temperature of intermediate annealing should be controlled in 500~550℃(2h).The elongationof strips can reach more than 10%after low temperature annealing.Keywords annealing process;Cu-8Sn-0.3P alloy;structure property;annealing temperature;annealing time退火工艺对Cu-8Sn-0.3P 合金带材组织性能的影响谢鹭(南昌大学机电工程学院,江西南昌330031)导电弹性元件的连接器是电器终端之间连接与分离的功能元件,是电子器件的重要组成部分,其关键零件是接触件,又称接插元件,90%使用铜及铜合金,涉及的铜材品种中主要是高精度锡磷青铜带材,它同时具备较高的导电、导热性能和良好的物理性能。

锡磷青铜通过Sn 、P 元素的合金强化作用及冷加工硬化可获得较好的电学及力学机械性能,易加工冲制成各种复杂形状的弹性元件。

它不仅具有优良的弹性性能,还具有耐腐蚀、耐磨、无磁性的特点,是目前铜基弹性合金材料中用量最大、用途最广的弹性材料。

锡磷青铜接插件产品状态集中在H 、EH 和SH ,目前从低锡C5110(Sn4%)到高锡C5210(Sn8%)的锡磷青铜都被大量应用。

锡磷青铜板带坯采用水平连铸生产,由于Sn 元素存在着宏观的反偏析和微观的枝晶偏析,使得材料塑形变形能力不均匀,变形时容易引起应力集中,产生裂纹。

因此,水平连铸带坯在开轧前,必须进行长时间均匀化退火,退火后枝晶偏析消失,铸坯晶粒细化,改善带坯的偏析和疏松,提高带材的成品率。

锡磷青铜带坯一般采用冷轧开坯,经多次冷轧和中间退火后,制成不同厚度的带材。

由于锡磷青铜铜带易发生加工硬化效应,在冷加工生产过程中需进行多次中间退火,生产周期较长,生产成本高。

本文以Cu-8Sn-0.3P 合金为研究对象,研究不同退火工艺对Cu-8Sn-0.3P 合金组织性能的影响。

1实验1.1合金成分在《加工铜及铜合金牌号和化学成分》(GBT 5231-2012)中,Cu-8Sn-0.3P 合金牌号中Sn 含量范围比较宽,在7.0%~9.0%之间。

本实验拟选定市场上需求量大的合金品种作为研究对象。

其主要合金元素检测结果,见表1。

第40卷第2期有色冶金设计与研究2019年4月第2期表1Cu-8Sn-0.3P 合金主要合金元素检测结果%1.2加工工艺及主要工艺参数1)加工工艺。

其工艺流程如下:配料—熔炼—水平连铸—均匀化退火—铣面—冷粗轧—中间退火—留底轧制—留底退火—成品轧制—脱脂、清洗、钝化处理—拉伸弯曲矫直—低温退火—清洗、钝化处理—质量检验等。

2)水平铸造参数。

其重要参数如下:浇铸温度(1180±10)℃,铸造速度159mm/min ,水压0.4MPa ,铸坯出口温度380℃。

1.3主要试验检测设备主要试验检测设备采用CMM-66Z 光学显微镜,GDA 750辉光光谱仪,ARL-4460直读光谱仪,Agilent ICP ,AG-IC 电子拉力试验机,HXS-1000A 数字式显微硬度计,Axiovert 40MAX 金相显微镜。

2不同退火工艺对合金组织的影响2.1均匀化退火工艺对组织的影响1)均匀化退火温度。

在570~730℃之间对Cu-8Sn-0.3P 铸坯均匀化退火,退火时间为8h 。

图1为均匀化温度对Cu-8Sn-0.5P 铸坯显微组织的影响,图2为均匀退火温度对S n 元素分布的影响。

570℃×8h 600℃×8h630℃×8h 670℃×8h 700℃×8h 730℃×8h图1均匀化退火温度对铸坯显微组织的影响由图1可知,570℃×8h 退火合金依然为枝晶组织,600℃×8h 均匀化退火后就可消除枝晶组织,得到等轴晶粒。

随着退火温度的升高,晶粒明显长大,同时孪晶结构愈加发达,在730℃时,晶界明显粗化,表明温度过高,引起晶界局部熔化。

由图2可知,Cu-8Sn-0.3P 铸坯上下表面存在显著的反偏析,均匀化退火可以减轻反偏析的程度,随着退火温度的升高,反偏析程度降低,但不能消除反偏析。

2)均匀化退火时间。

实验选择在670℃下退火为8~24h 。

图3为均匀化退火时间对S n 元素分布的影响,图4为均匀化退火时间对Cu-8Sn-0.3P 铸坯显微组织的影响。

670℃×8h 670℃×12hCu 质量分数Sn 质量分数P 质量分数余量8.50.28图3均匀化退火时间对Sn 元素分布的影响退火工艺对Cu-8Sn-0.3P 合金带材组织性能的影响图2均匀化退火温度对Sn 元素分布的影响退火时间8h670℃×20h 670℃×24h图4均匀化退火时间对Cu-8Sn-0.3P 铸坯显微组织的影响33··有色冶金设计与研究第40卷由图3可知,Cu-8Sn-0.3P铸坯上下表面存在显著的反偏析,均匀化退火可以减轻反偏析的程度,随着退火时间的延长,反偏析程度降低,但不能消除反偏析。

由图4可知,经退火8h后,延长退火时间对Cu-8Sn-0.3P合金组织晶粒大小没有明显的影响。

由于晶粒长大给轧制时各晶粒协调变形增加困难,孪晶结构也会阻碍位错的运动提高变形的阻力。

因此,均匀化温度不宜过高,时间不宜过长[1]。

对于合金均匀化工艺一般可以选择在600~680℃、6~8h,提高温度可以适当缩短退火的时间。

2.2中间退火(再结晶退火)工艺对组织性能的影响Cu-8Sn-0.3P合金带材冷轧过程都要进行中间退火,中间退火可以起到两方面的作用,既可以消除加工硬化,又可以起到调节带材晶粒大小的作用,从而调节带材的性能[2]。

中间退火的温度对带材的组织和性能有很大影响。

温度太低,软化不充分,影响后续加工;温度太高,晶粒发生长大,晶粒粗大,对带材的力学性能产生不利影响。

图5为中间退火温度对合金显微组织的影响。

该试样经80%变形率轧制至厚度2.0mm,中间退火(2h)后轧制至0.4mm,最后经200℃(90min)低温退火。

中间退火温度对Cu-8Sn-0.3P带材性能的影响如图6所示。

500℃×2h550℃×2h600℃×2h650℃×2h图5中间退火温度对Cu-8Sn-0.3P合金显微组织的影响×200由图5可知,经450℃×2h退火后再结晶比较完全。

随着退火温度的升高,由于晶粒显著长大。

晶粒长大影响后续轧制时晶粒变形的协调性,因此中间退火温度不宜过高,应该控制在550℃左右。

由图6中可知,随着中间退火温度的升高,Cu-8Sn-0.3P带材的强度和硬度降低,塑性(延伸率)先升高,后降低,原因是温度过高,晶粒粗大,变形协调困难,导致塑性降低。

比较理想的中间退火温度应控制在500~550℃(2h)。

2.3低温退火工艺对组织性能的影响Cu-8Sn-0.3P是一种低温退火型合金,经低温处理后,其硬度、抗拉强度略低于处理前,但延伸率明显提高,同时疲劳强度和弹性性能也可以得到改善[3]。

对经二次中间退火轧制后的Cu-8Sn-0.3P带材进行了低温退火实验,分别测试了160~240℃区间退火温度对带材硬度的影响。

另外还研究了在220℃退火时间对带材力学性能的影响。

图7为低温退火温度对Cu-8Sn-0.3P带材金相组织的影响,图8为低温退火对Cu-8Sn-0.3P合金性能的影响。

轧制变形约82%后的金相组织450℃×2h图6中间退火温度对Cu-8Sn-0.3P带材性能的影响34··第2期图8低温退火对合金性能的影响160℃×2h180℃×2h200℃×2h220℃×2h240℃×2h图7低温退火温度对Cu-8Sn-0.3P合金带材金相组织的影响由图7可知,低温退火对合金的显微组织没有明显的影响。

由图8可知,随着退火温度的升高,Cu-8Sn-0.3P合金的硬度下降。

随着退火时间的延长,开始硬度下降比较快,超过90min后,硬度下降很慢,基本保持平稳。

合金退火前,延伸率在4%左右,220℃退火,超过60min,带材的延伸率可达到10%以上。

低温退火工艺可以根据产品性能要求,在一定的温度范围内进行选择。

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超导材料的退火效应与超导性能分析与改进方案

超导材料的退火效应与超导性能分析与改进方案

超导材料的退火效应与超导性能分析与改进方案引言超导材料是一类在低温下具有零电阻和完全磁场排斥的材料，其在电力传输、磁共振成像等领域有着广泛的应用前景。

然而，超导材料的制备过程中存在退火效应，即材料的超导性能会随着时间的推移而逐渐减弱。

本文将探讨超导材料的退火效应对超导性能的影响，并提出改进方案以提高超导材料的稳定性和性能。

1. 退火效应对超导性能的影响退火是指将材料加热至高温后缓慢冷却的过程，目的是消除材料内部的应力和缺陷，提高材料的结晶度和稳定性。

然而，退火过程中会引起超导材料的晶格结构发生变化，从而影响其超导性能。

首先，退火会导致超导材料的结晶度下降。

在退火过程中，材料的晶粒会长大，晶界会发生重排，从而降低了材料的结晶度。

结晶度的降低会导致材料中存在更多的晶界和缺陷，从而使超导电流的传输受到阻碍，导致超导性能下降。

其次，退火还会引起超导材料的成分变化。

在退火过程中，材料的元素会发生扩散和迁移，从而导致超导材料的成分发生变化。

成分的变化会改变材料的晶格结构和电子结构，进而影响超导电流的传输和超导性能。

最后，退火还会引起超导材料的晶格畸变。

在退火过程中，材料的晶格结构会发生畸变，晶格常数会发生变化。

晶格畸变会导致超导电子的能带结构发生变化，从而影响超导电流的传输和超导性能。

2. 超导材料退火效应的分析为了深入了解超导材料的退火效应，我们需要对材料的结构和性能进行全面的分析。

首先，可以利用X射线衍射技术对超导材料的晶体结构进行表征。

X射线衍射可以提供材料的晶格常数、晶粒尺寸和晶界结构等信息，从而揭示退火对材料晶体结构的影响。

通过比较退火前后的X射线衍射图谱，可以确定退火对超导材料晶体结构的影响程度。

其次，可以利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等技术对超导材料的微观结构进行观察和分析。

SEM可以提供材料的表面形貌和晶粒尺寸等信息，而TEM可以提供材料的晶界结构和缺陷信息。

通过对退火前后的SEM 和TEM图像进行比较，可以揭示退火对超导材料微观结构的影响。

缩短退火时间对DC03组织和性能的影响

缩短退火时间对DC03组织和性能的影响

缩短退火时间对DC03组织和性能的影响发布时间：2021-07-06T16:00:41.623Z 来源：《基层建设》2021年第11期作者：朱张甫赵红光刘艳生[导读] 摘要：为缩短深冲IF钢罩退工艺周期，提高产能，某钢厂开展DC03缩短退火时间工艺试验：580~730℃加热段的加热速率由30℃/h提高至60℃/h，并缩短保温段的退火时间60min，最终产品性能屈服强度和抗拉强度提高约5~10MPa，延伸率变化不明显，r值提升约0.2，微观上表现为铁素体晶粒度变细，γ织构强度有所提高。

广西钢铁集团有限公司广西防城港 538002摘要：为缩短深冲IF钢罩退工艺周期，提高产能，某钢厂开展DC03缩短退火时间工艺试验：580~730℃加热段的加热速率由30℃/h提高至60℃/h，并缩短保温段的退火时间60min，最终产品性能屈服强度和抗拉强度提高约5~10MPa，延伸率变化不明显，r值提升约0.2，微观上表现为铁素体晶粒度变细，γ织构强度有所提高。

关键词：罩式退火；力学性能；铁素体晶粒；织构1、前言随着汽车工业的迅速发展，对汽车板的深冲性能要求越来越高。

IF钢作为第三代深冲钢，由于其屈强比低、伸长率高，并且具有优异的深冲性能，因此广泛应用于汽车制造业中【1~2】。

伴随着钢铁行业竞争日益激烈，也对钢厂的生产成本提出了更高的要求。

某钢厂为了缩短深冲IF钢生产工艺周期，提高产能、降低成本，对原深冲IF钢的罩退工艺尝试进行调整，研究缩短退火时间对性能和组织的影响。

2、试验结果数据对比分析2.1、工艺制度对比此次工艺调整试验分别试制1.0mm和0.8mm各2卷钢，轧制工艺相同，提高了580~730℃加热段的加热速率，加热速率由30℃/h提升至60℃/h，时间缩短了150min，并缩短保温段退火时间60min，合计缩短退火工艺时间210min。

具体工艺制度对比如表1所示。

表1 DC03常规工艺与缩短退火时间工艺制度对比Table 1 Comparison of dc03conventional process and shortened annealing time process2.2、力学性能结果对比分别在4卷试验钢各取3个横向拉伸样进行检测，性能检测结果如表2所示。

退火及回火处理对含Ni塑料模具钢性能的影响

退火及回火处理对含Ni塑料模具钢性能的影响

退火及回火处理对含Ni塑料模具钢性能的影响周洪宝;蔡庆伍;武会宾;陕钰;刘晓玮【摘要】通过研究2种不同成分的预硬型塑料模具钢锻后砂冷、退火及回火等状态下组织及力学性能并进行分析,发现退火组织由粒状贝氏体+下贝氏体+马氏体组成,降低粒状贝氏体量有利于提高材料的韧性和延伸率.残余奥氏体含量较低,对提高韧性作用不大.回火后残余奥氏体几乎全部分解,软相减少,屈服强度提高.Ni的增加降低了马氏体硬度,提高了贝氏体和退火后回火组织硬度.残余奥氏体对硬度的影响不大.%The microstructure and mechanical property of pre-hardenecl plastic mould steel that had gotten forged and heated treatment were studied. The microstructure of annealed steel witch was composed of granular bainite. Lower bainite and martensite. The toughness and the elongation were increased when the volume of granular bainite was reduced. The residual austenite did not improve the toughness for the little content. The decomposition of residual austenite had resulted in the increasing of the yield strength. The hardness of martensite was reduced and meanwhile increased the hardness of bainite and tempering microstructure after anealling because of the increase of Ni. This possible reason is that the Ni lowered the precipitation of carbide. The residual austenite was the important reason of hardness change.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】4页(P67-70)【关键词】显微组织;粒状贝氏体;淬透性;力学性能【作者】周洪宝;蔡庆伍;武会宾;陕钰;刘晓玮【作者单位】北京科技大学高效轧制国家工程研究中心,北京100083;北京科技大学高效轧制国家工程研究中心,北京100083;北京科技大学高效轧制国家工程研究中心,北京100083;北京科技大学高效轧制国家工程研究中心,北京100083;北京科技大学高效轧制国家工程研究中心,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TG142.2调质态预硬化模具钢硬度均匀，加工性能及力学性能好，模具变形小，但存在工艺复杂、能耗高等弊端；非调质塑料模具钢不经调质处理，锻、轧后可达到预硬硬度，性能与调制钢相近，有利于节约能源、降低成本、缩短生产周期[1]，但非调质钢材一般冷速较慢。

不同退火工艺对低合金钢中小型型钢显微组织与性能的影响

不同退火工艺对低合金钢中小型型钢显微组织与性能的影响

不同退火工艺对低合金钢中小型型钢显微组织与性能的影响引言：低合金钢是一种重要的工程材料，广泛用于制造各种结构件。

通过对低合金钢进行热处理，可以改善材料的显微组织和性能。

其中，退火工艺是常用的热处理方法之一。

本文将探讨不同退火工艺对低合金钢中小型型钢显微组织与性能的影响，并通过实验研究结果进行分析。

1. 退火工艺介绍退火是将材料加热到一定温度，然后以适当的速度冷却使其显微组织发生改变的过程。

不同的退火工艺参数能够实现不同的金相组织和性能调节效果。

2. 不同退火工艺对低合金钢显微组织的影响2.1 正火正火是将钢材加热到适当温度，保温一段时间后，以适当速度冷却。

正火可以显著调节低合金钢中的相组成和晶粒尺寸。

实验证明，正火工艺可使低合金钢中的粗晶铁碳相转变为细晶铁碳相，并有利于金相组织的均匀分布。

此外，正火还可引入适当的残余奥氏体，从而提高低合金钢的韧性和塑性。

2.2 淬火淬火是将钢材加热到适当温度，然后迅速冷却至室温。

淬火能使低合金钢中的碳化物溶解，形成具有高强度和硬度的马氏体组织。

淬火所得到的显微组织通常较为致密，但也容易形成脆性组织。

因此，在使用淬火退火工艺时，需要进一步进行回火来提高低合金钢的韧性。

2.3 调质退火调质退火是在淬火后，将钢材回火至一定温度范围内保温一段时间后冷却。

调质退火能够使低合金钢中的残余奥氏体转变为贝氏体组织，从而使材料具有良好的强韧性。

通过对调质退火工艺参数的调整，可以实现不同强度和韧性要求下的材料性能匹配。

3. 不同退火工艺对低合金钢性能的影响3.1 强度正火退火通常可以提高低合金钢的强度。

正火过程中的晶粒细化效应和相组成调节能够增强材料的强度。

淬火退火主要通过强化马氏体组织来提高材料的强度，同时也会降低材料的韧性。

3.2 韧性调质退火工艺能够显著提高低合金钢的韧性。

经过调质退火后的材料，贝氏体组织能够使材料同时具备较高的强度和较好的韧性。

在一些特定的应用条件下，韧性是低合金钢材料的重要性能指标。