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铸造某材料的热处理工艺研讨2018/7/23 11:40:55

 1实验材料与方法

  实验材料为自行熔炼的60Cu-Zn-Si铜合金,其化学成分(质量分数,%)为:62~67Cu,3.0~5.0Si,0~0.2Fe,0~0.3Pb,余为Zn.热处理设备为电阻加热炉;热处理工艺为在不同温度(200,400,600和800℃)保温1h,然后水冷。

  试样热处理后,用5#~7#金相砂纸依次打磨,然后进行机械抛光,采用4%的高氯酸铁溶液进行侵蚀,利用Eophat金相显微镜对试样进行观察。并用HB-187.5布洛维硬度计测试不同状态下试样的硬度值。并结合SEM和XRD对热处理后试样的显微组织进行进一步分析。

  2实验结果与分析

  2.1热处理对硅黄铜硬度的影响

  可见,经400℃处理后试样的硬度值为69.7HB,然后随着温度的升高,硬度呈下降趋势。材料的硬度与显微组织有着密切的关系,组织均匀,晶粒细小,有弥散分布的第二相等这些因素均有利于材料硬度的提高。

  2.2讨论

  硅黄铜经不同温度处理后的金相可看出,硅黄铜的显微组织由α基体相和β第二相组成,硅黄铜中基体相为Cu0.7Zn固溶体,随着温度的升高,固溶体含量增加,但并无第二相出现,这可能是XRD精度低的缘故。可看出,400℃热处理后的合金组织较200℃的更加均匀,晶粒尺寸为10μm.根据H-P关系,可以判定400℃试样的硬度较好,实验结果显示该试样的硬度值最高为69.7HB.另外,合金晶粒的细化不仅能提高强度和硬度,同时也能改善合金的塑性,因此,晶粒细化对提高耐磨性是有利的,基体组织的硬度越高,合金的耐磨性越好。随着温度的继续升高,合金中α相晶粒尺寸变大,800℃时,晶粒尺寸达到100μm,第二相的数量明显减少,使得合金的硬度有所降低。从图2还可看出,随着热处理温度的升高有第二相硬质点析出,这些硬质点在基体中的均匀分布是提高合金耐磨性的关键。图2(b)显示出经400℃热处理后的试样有较多弥散分布的硬质点,使合金的硬度得到提高。材料的硬度高耐磨性也好,实验表明400℃热处理后的试样也具有良好的耐磨性。随着温度升高,第二相尺寸变大,分散性降低,数量减少,合金的硬度降低。

  3结论

  硅黄铜经400℃保温1h水冷的热处理后,使得该合金获得了α相晶粒细小(α相为Zn在Cu中的固溶体),β相弥散分布的显微组织。合金的硬度为69.7HB.随着温度升高,固溶体含量增加,第二相减少,硬度降低。


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