金屬熱處理工藝學(xué)有色金屬的熱處理

有色金屬的熱處理銅及銅合金的熱處理鈦及鈦合金的熱處理銅及銅合金的熱處理一、純銅（紫銅）銅是人類歷史上應(yīng)用最早的金屬?，F(xiàn)主要用作導(dǎo)電、導(dǎo)熱并有耐蝕性的器材。導(dǎo)電元件、彈性元件、管道和耐磨零件（軸承、襯套、小齒輪等）。密度：8.94g/cm3；導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性僅次于金和銀；面心立方晶體結(jié)構(gòu)，在極低溫度下仍然保持良好塑性；熔點：1084°C銅及銅合金的熱處理一、純銅（紫銅）（1）導(dǎo)電性好、導(dǎo)熱性好。（導(dǎo)線、電纜、散熱管、熱交換器等），任何雜質(zhì)元素的加熱都會降低銅的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性；冷變形對銅導(dǎo)電性能影響不大，純銅經(jīng)80%冷變形，導(dǎo)電率降低不到3%，因此銅導(dǎo)線可在冷作硬化狀態(tài)使用。冷作硬化是提高銅及銅合金強度的常用方法。圖雜質(zhì)元素對銅導(dǎo)電和導(dǎo)熱性影響銅及銅合金的熱處理一、純銅（紫銅）

（2）化學(xué)穩(wěn)定性高，耐蝕性好。銅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比氫高，在許多介質(zhì)中的化學(xué)穩(wěn)定性都很好。（電線、冷熱水配水設(shè)備、熱水泵及廢熱鍋爐）；（3）無磁性，磁化系數(shù)極低，用來制造不允許受磁性干擾的磁學(xué)儀器（羅盤、航空儀器、炮兵瞄準(zhǔn)環(huán)等）；（4）塑性變形能力高。面心立方晶格。但中溫區(qū)塑性劇烈降低，應(yīng)避免在此區(qū)間進行壓力加工。熱壓加工一般在800-900°C進行。中溫脆性區(qū)一般認為是Pb等低熔點雜質(zhì)引起的。圖銅的力學(xué)性能與溫度的關(guān)系（99.5%Cu，0.005%Pb，600°C退火1小時）銅及銅合金的熱處理一、純銅（紫銅）

工業(yè)純銅的熱處理一般只進行再結(jié)晶退火，目的是消除內(nèi)應(yīng)力、使金屬軟化或改變晶粒度。退火溫度一般為500-700°C。工業(yè)純銅的牌號T1---99.95%Cu；T2---99.90%Cu；T3---99.70%Cu；T4---99.5%Cu含Bi、Pb、Sb、S、P、O等雜質(zhì)。無氧銅：TU1,TU2。含氧量低于0.01%。具有更高導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性、可焊性和塑性。銅及銅合金的熱處理二、銅合金的分類及編號

按照化學(xué)成分，銅合金可分為黃銅、青銅及白銅三大類。（1）黃銅：以Zn為主要合金元素，以H表示，H后面的數(shù)字表示含銅量。若還有另一種合金元素，則H后面添加上所加元素的化學(xué)符號，并在表示含銅量的數(shù)字后面劃一短橫線，寫上它的百分含量；例：H68，HPb59-1。（2）白銅：以Ni為主要合金元素，以B表示。例：BAl6-1.5。（3）青銅：除Zn和Ni以外的元素為主要合金元素，以Q表示。例：QSn7。銅及銅合金的熱處理

黃銅

良好的機械性能、耐蝕性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等。與純銅和其它銅合金相比，價格較低，是重有色金屬中應(yīng)用最廣的合金材料。分為二元黃銅（普通黃銅）和多元黃銅（復(fù)雜黃銅、特殊黃銅）。圖Cu-Zn合金相圖Cu>50%H70H62銅及銅合金的熱處理

黃銅

從銅鋅合金相圖可以看出黃銅有和+’

兩種組織，分別稱單相黃銅和兩相黃銅。

單相黃銅兩相黃銅銅及銅合金的熱處理

黃銅的性能

圖Zn含量對鑄態(tài)Cu合金力學(xué)性能的影響單相黃銅塑性好。H96和H85具有良好導(dǎo)熱性和耐蝕性，一定強度和良好塑性。大量用于冷凝器和散熱器。H70和H68強度較高，塑性特別好，用于冷沖壓或深拉伸法制造復(fù)雜零件。槍彈殼、炮彈筒，有“彈殼黃銅”之稱。兩相黃銅熱塑性好,強度高.H62有很高強度，熱態(tài)下塑性好，以板材、棒材、管材、線材等供工業(yè)大量使用，有“商業(yè)黃銅”之稱。H59強度高，含Zn量高，價格便宜。極好地承受熱壓力加工，有一般耐蝕性，多以棒材和型材用于機械制造業(yè)。冷凝器管汽車機油泵襯套銅及銅合金的熱處理

黃銅的應(yīng)用

黃銅的主主要熱處處理方式式：退火火（再結(jié)結(jié)晶退火火、去應(yīng)應(yīng)力退火火）。再結(jié)晶退退火：加工工序序之間的的中間退退火，產(chǎn)產(chǎn)品最終終退火。。目的是是消除加加工硬化化，恢復(fù)復(fù)塑性及及獲得細細晶組織織。再結(jié)結(jié)晶溫度度隨合金金成分不不同，多多在300-400°C。再結(jié)晶晶退火溫溫度多在在600-700°C。去應(yīng)力退退火：含鋅量較較高的黃黃銅，應(yīng)應(yīng)力腐蝕蝕破裂傾傾向很嚴(yán)嚴(yán)重，其其冷變形形產(chǎn)品必必須進行行去應(yīng)力力退火，，清除變變形中產(chǎn)產(chǎn)生的殘殘余應(yīng)力力，防止止自裂。。一般230-300°C。退火硬化化現(xiàn)象.α黃銅冷變變形后于于再結(jié)晶晶溫度以以下退火火，其硬硬度不但但不降低低，反而而有所升升高。例例如H70，冷變形形50%后在235°°C退火1小時，抗抗拉強度度升高30MPa，延伸率率降低2%。試驗證證明，含含Zn大于10%的黃銅、、含Al大于4%的青銅、、含Mn大于5%的青銅和和含Ni大于30%的白銅都都有這種種退火異異常硬化化現(xiàn)象，，也稱變變形時效效。銅及銅合合金的熱熱處理黃銅的熱熱處理制制度銅及銅合合金的熱熱處理錫青銅銅與錫的的合金稱稱為錫青青銅。錫錫青銅的的應(yīng)用在在我國已已有兩千千多年歷歷史，最最主要特特點是耐耐蝕、耐耐磨、彈彈性好和和鑄件體體積收縮縮率很小小。圖Cu-Sn合金相圖圖錫青銅的的用途：：（1）高強彈彈性材料料：彈簧簧、彈片片、彈性性元件；；（2）耐磨材材料：軸軸承套、、齒輪等等；（3）藝術(shù)鑄鑄件，銅銅像等。。銅及銅合合金的熱熱處理錫青銅在α相區(qū)，Sn含量增加加，強度度及塑性性均增大大，約10%Sn附近的塑塑性最好好，在21%-23%Sn附近的抗抗拉強度度最大。。δ相(Cu31Sn8)脆而硬，，隨該相相增多，，強度急急劇下降降。圖Sn含量對錫錫青銅力力學(xué)性能能的影響響Sn：3~14%銅及銅合合金的熱熱處理錫青銅的的熱處理理銅錫合金金中的原原子擴散散速度進進行很慢慢，共析析轉(zhuǎn)變只只有在長長時間保保溫才能能進行。另外，，一般生生產(chǎn)條件件下，冷冷卻速度度快，合合金中不不出現(xiàn)α+ε組織。從從工程角角度出發(fā)發(fā)，錫青青銅的錫錫含量一一般都小小于10%，得到的的是單相相α組織，故故錫青銅銅不能熱熱處理強強化。根據(jù)錫青青銅的使使用目的的和加工工方法，，常用熱熱處理是是均勻化化退火、、再結(jié)晶晶退火和和去應(yīng)力力退火。。消除枝晶晶偏析的的均勻化化退火，，通常處處理溫度度為625-725°C，1-6小時；錫青銅在在冷變形形工序之之間，中中間再結(jié)結(jié)晶退火火消除形形變硬化化，例如如QSn6.5-0.4的再結(jié)晶晶退火溫溫度為600°°C；用作彈性性元件的的錫青銅銅QSn4-3等不能進進行再結(jié)結(jié)晶退火火，只進進行去應(yīng)應(yīng)力退火火，退火火溫度為為250-300°C。銅及銅合合金的熱熱處理鋁青銅錫價格昂昂貴，所所以用其其它合金金元素代代替錫。。鋁青銅銅就是其其中之一一。鋁青青銅具有有良好的的力學(xué)性性能、耐耐蝕性和和抗磨性性。圖Cu-Al合金相圖圖銅及銅合合金的熱熱處理鋁青銅圖Al含量對鋁鋁青銅力力學(xué)性能能的影響響含鋁量為為5%-8%的鋁青銅銅（QAl5和QAl7）為α單相合金金，塑性性良好，，可進行行冷熱加加工；含鋁量為為9%-10%的合金（（QAl10）在高溫溫具有α+β組織，能能承受熱熱壓力加加工。565°°C以下共析析分解后后，合金金塑性下下降，不不能進行行冷變形形。銅及銅合合金的熱熱處理鋁青銅的的熱處理理當(dāng)鋁合金金含量小小于7.4%時，在所所有溫度度下，均均為單相相α固溶體，，塑性好好、易于于加工。。壓力加加工時，，一般進進行中間間再結(jié)晶晶退火和和去應(yīng)力力退火。。含鋁量為為9.4%-15.6%的鋁青銅銅，可進進行熱處處理強化化。當(dāng)溫溫度達到到β相區(qū)時，，快速冷冷卻發(fā)生生β→β′′相變，形形成β′馬氏體。。銅及銅合合金的熱熱處理鈹青銅含鈹?shù)你~銅合金為為鈹青銅銅，鈹含含量一般般為1.5%-2.5%。鈹青銅銅有很強強的沉淀淀強化相相應(yīng)，經(jīng)經(jīng)過淬火火時效，，得到強強度約1400MPa，并具良良好的導(dǎo)導(dǎo)熱、導(dǎo)導(dǎo)電性，，耐蝕和和耐磨性性。圖Cu-Be合金相圖圖鈹青銅可可用于制制造高級級彈性元元件和特特殊耐磨磨元件，，還用于于電器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向開關(guān)關(guān)（無磁磁、沖擊擊無火花花）、點點接觸器器等。銅及銅合合金的熱熱處理鈹青銅的的熱處理理（1）淬火：：含鈹量量超過1.7%，最佳淬淬火溫度度780-790°C，保溫時時間8-15min。（2）時效：：時效溫溫度0.5-0.6Tm。含鈹量量高于1.7%的合金，，最佳時時效溫度度為300-330°C，保溫1-3小時；含含鈹量低低于0.5%的合金，，熔點升升高，則則最佳時時效溫度度為450-480°C。過飽和固固溶體→→G.P.區(qū)→γ′→γ（3）退火：：鈹青銅銅退火最最好在β共析轉(zhuǎn)變變溫度以以下進行行，一般般為550-570°C，保溫2-3小時。退退火溫度度過高，，超過共共析轉(zhuǎn)變變溫度，，會導(dǎo)致致β相聚集粗粗化，低低于550°°C則不能有有效軟化化合金。。去應(yīng)力力退火一一般在150-200°C保溫15-20min。銅及銅合合金的熱熱處理白銅銅與鎳形形成無限限固溶體體，普通通白銅組組織為單單相固溶溶體。突突出優(yōu)點點是高力力學(xué)性能能和在各各種腐蝕蝕介質(zhì)中中有極高高的化學(xué)學(xué)穩(wěn)定性性，在海海船、醫(yī)醫(yī)療器械械和化工工部門廣廣泛應(yīng)用用。鐵白白銅、鋁鋁白銅、、鋅白銅銅和電工工白銅。。圖Cu-Ni合金相圖圖Ni<30%B10B20B30BZn15-20鈦及鈦合合金的熱熱處理鈦及鈦合合金的熱熱處理純鈦廣泛用于于飛機制制造業(yè)、、宇航工工業(yè)、艦艦船工業(yè)業(yè)、冶金金、化學(xué)學(xué)工業(yè)等等。密度：4.5g/cm3，所有金金屬材料料中幾乎乎最高的的比強度度；良好的耐耐熱和耐耐蝕性；；密排六方方晶體結(jié)結(jié)構(gòu)，但但具有良良好的塑塑性；熔點：1668°C鈦具有同同素異構(gòu)構(gòu)轉(zhuǎn)變，，轉(zhuǎn)變溫溫度為882.5°C。此溫度度以下為為α鈦，米排排六方結(jié)結(jié)構(gòu)；此此溫度以以上直到到熔點是是β鈦，體心心立方結(jié)結(jié)構(gòu)。鈦及鈦合合金的熱熱處理鈦合金中中的合金金元素按合金元元素對同同素異構(gòu)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫溫度的影影響和在α相或β相中的固固溶度，，合金元元素可分分為三大大類：α穩(wěn)定元素素：它們們能提高高α?β相轉(zhuǎn)變溫溫度，可可較多地地固溶于于α相，擴大大α相區(qū)；β穩(wěn)定元素素：它們們能降低低α?β相轉(zhuǎn)變溫溫度，可可較多地地固溶于于β相，擴大大β相區(qū)；中性元素素：對相相轉(zhuǎn)變溫溫度影響響不大，，并能在在α相和β相中大量溶解解或完全互溶溶；分類元素名稱α穩(wěn)定元素間隙式O、C、N、B置換式Al、Ga中性元素置換式Zr、Snβ穩(wěn)定元素置換式同晶型Mo、V、Nb共析型活性共析型Cu、Ni、Si非活性共析型Cr、Mn、Fe間隙式H(Si)鈦及鈦合金的的熱處理鈦合金的分類類：α+β鈦合金(TC)：在鈦合金中中同時加入α穩(wěn)定元素和β穩(wěn)定元素則形形成α+β鈦合金，可使使α相和β相同時得到強強化。α穩(wěn)定元素主要要是鋁，其次次是錫和鋯；；β穩(wěn)定元素主要要有釩、鉬、、鉻、錳和硅硅等。β穩(wěn)定元素加入入量為4-6%，可獲得足夠夠的β相，以改善合合金的塑性和和熱處理強化化能力；β鈦合金(TB)：在鈦合金中中含有多量β穩(wěn)定元素如鉬鉬、鉻、釩、、錳、鎳等。。Β鈦合金由高溫溫空冷或水冷冷后得到單一一β相組織，通過過時效可提高高合金強度；；α鈦合金(TA)：主要含Al、Zr和Sn，在合金中有有固溶強化作作用。多呈單單相α固溶體，不能能熱處理強化化。Al含量超過6%可產(chǎn)生Ti3Al相，提高強度度，但塑性急急劇下降。在在α相區(qū)加熱退火火，可得到等等軸α細晶粒，具有有較好的綜合合性能。在β相區(qū)加熱退火火，晶粒急劇劇長大，空冷冷形成片狀α組織，稱為魏魏氏組織。在在β相區(qū)加熱淬火火，形成片狀狀馬氏體，但但它沒有強化化效果；鈦及鈦合金的的熱處理鈦合金中的不不平衡相變：：馬氏體型相變變：鈦合金自高溫溫（β相區(qū)）快速冷冷卻，根據(jù)成成分不同，β相可轉(zhuǎn)變?yōu)轳R馬氏體α′（α″）、ωq或過冷βr亞穩(wěn)相。β穩(wěn)定元素含量量不高時，β相由體心立方方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闉槊芘帕浇Y(jié)結(jié)構(gòu)，這種過過飽和固溶體體稱為六方馬馬氏體α′。β穩(wěn)定元素含量量較高時，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變阻力大，，不能直接變變成六方馬氏氏體，只能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成斜方馬馬氏體α″。β穩(wěn)定元素含量量更高時，馬馬氏體轉(zhuǎn)變開開始點Ms下降到室溫以以下，β相被固定到室室溫，這種β相稱為“殘余β相”或“亞穩(wěn)β相”，用βr表示。β穩(wěn)定元素含量量高時，還可可形成淬火ωq相，屬六方晶晶系，與β相共生并共格格。該相硬而而脆，在淬火火和回火中都都應(yīng)該避免它它的形成。鈦及鈦合金的的熱處理鈦合金中的不不平衡相變：：退火（時效））轉(zhuǎn)變：鈦合金淬火形形成的α′、α″、ωq和βr相都不穩(wěn)定，，在隨后的加加熱過程中都都要發(fā)生分解解。馬氏體分解：：馬氏體在300-400°C開始發(fā)生分解解。在400-500°C時效可以獲得得高度彌散的的α+β相混合物，使使合金彌散強強化。亞穩(wěn)相βr分解：βr→α+β1（平衡β相）。ωq相的分解：ωq相是β穩(wěn)定元素在α相中的過飽和和固溶體，分分解為α+β相。鈦及鈦合金的的熱處理鈦合金的熱處處理：退火：消除壓力加工工、焊接、機機械加工等造造成的內(nèi)應(yīng)力力，提高塑性性，保證一定定的力學(xué)性能能，穩(wěn)定組織織等。去應(yīng)力退火：：去除內(nèi)應(yīng)力，，一般在450-650°C。完全退火：組織和性能均均勻，主要是是發(fā)生再結(jié)晶晶，溫度在(α+β)/β相變點以下120-200°C。等溫退火和雙雙重退火：等溫退火適用用于β相穩(wěn)定化元素素含量較高的的α+β鈦合金。由于于β相穩(wěn)定性高，，空冷不能保保證β相充分分解，，常采用等溫溫退火。即將將工件加熱至至比相變點低低30-80°°C下保溫，然后后爐冷或?qū)⒐すぜ浦聊骋灰惠^低溫度（（比相變點低低300-400°C）保溫后空冷冷。處理后合合金具有較好好的塑性和熱熱穩(wěn)定性。雙雙重退火是為為了改善α+β鈦合金的塑性性、斷裂韌度度和組織穩(wěn)定定性，采取兩兩次加熱后空空冷。第一次次加熱溫度高高于或接近再再結(jié)晶溫度，，使再結(jié)晶充充分進行，但但又不使晶粒粒明顯長大。。空冷后組織織不穩(wěn)定，需需第二次加熱熱至稍低溫度度，保溫較長長時間，使β相充分分解、、聚集。真空除氫退火火：使其表面層的的含氫量降低低到安全濃度度，消除產(chǎn)生生氫脆的可能能性。鈦及鈦合金的的熱處理鈦合金的熱處處理：強化熱處理：：固溶+時效。鈦合金的強化化熱處理兼具具有鋼和鋁的的特點，但又又有區(qū)別。鋼和鈦淬火都都可得到馬氏氏體，但鈦的的馬氏體硬度度不高，強化化效果不大，，回火使合金金彌散硬化；；鋼只有一種馬馬氏體強化機機理，而同一一成分的α+β鈦合金有兩種種強化機理，，即高溫淬火火馬氏體分解解為彌散相使使合金強化和和低溫淬火過過冷β相分解為彌散散相使合金強強化；鈦合金的固溶溶處理和時效效過程與鋁合合金相似。強化熱處理的的原則是用快快速冷卻方法法得到亞穩(wěn)態(tài)態(tài)β、α′和α″相，隨后時效效過程中它們們分解為彌散散的α和β相。形變熱處理；；化學(xué)熱處理。。鈦及鈦合金的的熱處理鈦合金的熱處處理舉例：TA7合金：典型α鈦合金，成分分Ti-5Al-2.5Sn，鋁和錫起穩(wěn)穩(wěn)定α和固溶強化作作用。（1）該合金不能能熱處理強化化，只能進行行再結(jié)晶或去去應(yīng)力退火熱熱處理。再結(jié)結(jié)晶開始溫度度為580°C，β相變點約為1020°C；再結(jié)晶退火火溫度為700-850°C，消除應(yīng)力退退火溫度為550-600°C；（2）TA7合金中等強度度，抗拉強度度750-950MPa，屈服強度650-850MPa，延伸率10-15%。長期工作溫溫度可達450°C，短時可在800-850°C工作，具有良良好的抗蠕變變能力和熱穩(wěn)穩(wěn)定性；（3）具有良好的的低溫性能和和焊接性能。。隨溫度降低低，強度升高高，塑性略有有降低，常用用做超低溫高高壓容器。（4）工藝塑性較較低，沖壓成成形徐加熱到到700°C左右才能進行行。9、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、雨中黃葉樹樹，燈下白頭頭人。。21:57:0821:57:0821:5712/28/20229:57:08PM11、以我獨獨沈久，，愧君相相見頻。。。12月-2221:57:0821:57Dec-2228-Dec-2212、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。21:57:0821:57:0821:57Wednesday,December28,202213、乍見翻疑疑夢，相悲悲各問年。。。12月-2212月-2221:57:0821:57:08December28,202214、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國國見見青青山山。。。。28十十二二月月20229:57:08下下午午21:57:0812月月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月229:57下下午12月-2221:57December28,202216、行動動出成成果，，工作作出財財富。。。2022/12/2821:57:0821:57:0828December202217、做前前，能能夠環(huán)環(huán)視四四周；；做時時，你你只能能或者者最好好沿著著以腳腳為起起點的的射線線向前前。。。9:57:08下下午9:57下下午午21:57:0812月月-229、沒有失失敗，只只有暫時時停止成成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、很多事情努努力了未必有有結(jié)果，但是是不努力卻什什么改變也沒沒有。。21:57:0821:57:0821:5712/28/20229:57:08PM11、成功就是是日復(fù)一日日那一點點點小小努力力的積累。。。12月-2221:57:0821:57Dec-2228-Dec-2212、世世間間成成事事，，不不求求其其絕絕對對圓圓滿滿，，留留一一份份不不足足，，可可得得無無限限完完美美。。。。21:57:0821:57:0821:57Wednesday,December28,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2221:57:0821:57:08December28,202214、意志堅堅強的人人能把世世界放在在手中像像泥塊一一樣任意意揉捏。。28十十二月20229:57:08下午午21:57:0812月-2215、楚楚塞塞三三湘湘接接，，荊荊門門九九派派通通。。。。。十二二月月229:57下