宣布时间：2020-09-28点击：2384
导读: 铜合金具有高强度、高导电、高导热、高耐蚀、色泽美丽等优良性能 ，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域。铜及铜合金板带材生产约占铜加工材总量的20％～30％。
由于古板工艺设备资金投入少、技术要求低、建设周期短、见效快、生产灵活、生产本钱低、经济效益好等优点 ，目前铜合金带材生产大都仍接纳***成熟的古板生产要领：熔炼--半连续铸造--热轧--冷轧要领；在高精板带卷式轧制方面接纳较为先进的熔炼--水平连铸--冷轧工艺。
接纳古板要领生产H68铜合金带材 ，生产流程为：低频感应炉熔炼--半连续铸造机获得铸坯--锯切、铣面--环形加热炉加热--热轧开坯--冷轧粗轧--裁边、打卷--退火--酸洗--水洗--烘干--冷轧精轧--制品处理。由半连续铸造生产的H68铜合金铸锭 ，经热轧后泛起外貌缺陷 ，带坯报废。
从报废带坯截取有缺陷部分 ，规格35 mm×240mm×45mm(h×b×l) ，外貌缺陷宏观形貌如图1所示。经视察 ，带坯外貌比较平滑、为黄褐色、有氧化层 ，内部为黄色。外貌有沿轧制偏向的纵向裂纹或部分沿轧制偏向的裂纹、少少笔直轧制偏向的横向裂纹、另有部分类似孔洞类缺陷 ，缺陷爆发区域较集中 ，裂纹和孔洞类缺陷有较大的塑性变形。部分缺陷裂纹为长直状、主要沿轧制偏向 ，较深 ，数量较少 ，***大裂纹长约20 mm ，深约3～4 mm；
依据有色金属行业标准 ，接纳等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对带材进行元素含量剖析。带材化学身分元素含量如表1所示。其中杂质含量：P<0.01％ ，Bi ，Sb ，As均小于0.005％。带材身分含量切合国家标准要求。
对H68铜合金带材样品进行截取、研磨、接纳三氯化铁盐酸水溶液(配比：6 g FeCl3+10 mlHCl+90 ml水)对其进行腐化处理 ，若黄铜中有β相保存 ，经此种腐化液浸蚀变黑。由金相剖析：带材实验样品组织为单相α黄铜 ，不含有β 相。裂纹缺陷以穿晶为主 ，如图2所示 ，在穿晶历程中有撕裂晶界、沿晶扩展现象 ，有个体短小裂纹以沿晶开裂及扩展为主。
接纳扫描电镜对H68铜合金外貌缺陷的微观形貌进行剖析 ，其典范形貌如图3所示。剖析得出：绝大大都裂纹的微观形貌为经过塑性变形的孔洞 ，内外貌比较平滑 ，无明显韧窝 ，有些明显显出孔隙性缺陷的特征。凭据能谱剖析缺陷内外貌有氧化铜和氧化锌的氧化层。运用能谱剖析对缺陷四周与内部的元素身分含量进行了面扫描、线扫描、点身分剖析 ，显示杂质元素含量微少 ，并且主要元素及杂质元素不保存明显的晶界偏析。
由此可知此类缺陷是由皮下气孔爆发。而关于半连续铸造气孔容易在皮下成群泛起。在铸造历程中爆发的皮下气孔 ，在热轧前的加热历程中 ，炉内气体就可能穿过皮下气孔与金属外貌之间这层很薄的金属而进入到气孔 ，使皮下气孔内外貌氧化 ，生成氧化锌和氧化铜为主的氧化层。在带材热轧时 ，气体体积缩小、压力增大 ，由于外貌层烧蚀和气孔压力增大突破外貌金属层 ，皮下气孔破裂酿成外貌缺陷 ，且氧化层的保存使得皮下气孔无法通过压力加工焊合。由于气孔在轧制历程中爆发塑性变形 ，引起应力集中 ，使得裂纹沿气孔应力集中处萌生和扩展 ，就泛起了沿轧制偏向延伸的小裂纹；经过多道次的轧制 ，使得裂纹扩大 ，爆发的裂纹使气孔连接形成更大的外貌缺陷 ，引起外貌的局部撕裂 ，爆发外貌层掉落现象。由于以上原因形成的裂纹由外貌向内扩展 ，并保存继续扩展的倾向。
图4所示；裂纹内部有微小二次裂纹萌生和扩展；
图5所示。在带材实验样品中 ，还保存其他种类的缺陷形态；
图6所示。
凭据能谱剖析对缺陷内部及缺陷四周质点的元素进行测定 ，说明带材外貌含有Al ，Al2O3 ，CaO ，SiO2等夹杂 ，还含有Na,Mg,Ag,K,Fe,S,Cl等杂质元素 ，部分杂质元素能谱剖析结果如图7、图8所示� ？杉死嗳毕菔怯捎谠谥炖讨� ，夹杂和杂质元素卷入铸锭皮下或外貌 ，在轧制历程中袒露 ，由于和基体的变形不协调爆发应力集中 ，显微空洞生核、长大、聚集 ，由于孔洞集聚形成裂纹 ，空洞长大并和其他空洞连接在一起就形成了韧窝形貌。
在实验的带材中 ，发明裂纹的扩展除了在钝化的主裂纹顶端形核、连续扩展的方法之外 ，还保存微裂纹在无位错区中形核、不连续扩展(Z字形扩展) ，如图9所示。
金属塑性变形的主要方法是滑移和孪生。凭据Stroh理论 ，在晶粒界限、晶粒内或晶界的应变集中区、第二相界面处 ，容易爆发位错塞积 ，微裂纹可在位错塞积部位形核。面心立方合金中形变孪晶可以按极轴机制爆发；在一定的应力条件下 ，滑移位错剖析成不完全位错 ，不完全位错的运动爆发形变孪晶；在裂尖发射位错平衡后 ，形成的无位错区域是一个应变很高的异常弹性区 ，也可能爆发微孪晶；对H68铜合金拉伸时的视察显示出裂尖前方保存形变孪晶 ，裂纹呈Z字形扩展。当主裂纹尖端发射位错时 ，在裂纹前方无位错区泛起微孪晶 ，形成微裂纹；由于微裂纹与主裂纹汇合使主裂纹钝化 ，微裂纹难以沿原来偏向扩展；裂纹前方又有新的微孪晶生成 ，从而撕裂沿另一偏向形成微裂纹；微裂纹钝化；以上历程重复进行 ，就形成了Z字形裂纹。
凭据以上剖析 ，H68铜合金带材的外貌缺陷主要由于铸造历程皮下气孔形成 ，需要从熔炼和铸造两方面着手减少或消除此类缺陷。
(1)黄铜熔炼接纳奇特的欢喜除气法。熔炼历程的炉衬、工具、模具等需要坚持干燥 ，进行充分的预热 ，炉料、笼罩剂、脱氧剂等应进行干燥处理 ，除气处理要充分 ，要尽量减少含气量。
(2)在半连续铸造历程中 ，尽量减少外来水分蒸发渗入到铸锭而成气孔。要坚持铸造温度合理 ，包管不会由于温度过高或过低使含气量高或影响气体排出；包管速度在合理规模内 ，铜液无断流、力求铸锭外貌平滑；控制一次冷却强度和二次冷却水的流量喷水角度等；对其他可能带来水分的铸造设备或质料进行适当处理 ，包管铸造历程无水。
外貌缺陷爆发的次要因素是由夹杂引起� ？赡苁窃诮鹗羧哿独讨� ，接纳人工加料和搅拌 ，由于熔炼温度低 ，时间短 ，搅拌不充分 ，加入的纯金属颗粒较大或者加入顺序不对理等原因 ，使得金属熔化不充分 ，形成夹杂；或合金熔炼历程的耐火质料炉衬的脱落和掺入 ，旧料中自己含有杂质元素及铸造历程的笼罩剂缺乏格等外在因素导致夹杂爆发。需优化和规范熔炼及铸造工艺 ，严格控制原料来源 ，从而包管产品质量。
来源：铜合金熔铸
