一种易切削无铅黄铜及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种易切削无铅黄铜及其制造方法，该易切削无铅黄铜以无铅黄铜H80为原料，其内含有占5×10

【技术实现步骤摘要】
一种易切削无铅黄铜及其制造方法
本专利技术涉及铜材冶炼加工领域，尤其涉及一种易切削无铅黄铜及其制造方法。
技术介绍
黄铜H80，是一种普通黄铜，是黄铜中一种较软的材料（含锌量低），标准是GB/T2041-1989，具有强度一般，塑性较好，耐蚀性较高等特性，一般用作薄壁管，皱纹管造纸网及房屋建筑用品。现有技术中，人们为了增强黄铜的切削性能和耐磨性能，最直接有效的方法就是在其中加入铅，但是随着时代的发展和国家对环境保护要求的提高，铅的使用被极大限制，尤其在民用制品领域更是严格控制，但众所周知，作为铜合金中使用和应用范围最广的黄铜，如果不添加适量的铅，在机械切削加工过程中极易发生粘刀等问题，即使尽力加工出来的产品，其表面粗糙度也非常高（实测不经冷轧处理的H80，即使采用极低进刀量进行精密加工，其表面粗糙度最好的情况下也就只有Ra1.6，远远不能实现产品精密加工的需求），而民用品现在对外观的精致度要求同样很高。另一方面在于，虽然不采用铅也能采用锰、铝、硅等元素对简单黄铜的成份进行改变后获得更好的强度和切削加工性能，但当应用于民品领域时，原材料成本和冶金成本将是一个极大的问题，而众所周知的就是，合金元素含量越多，冶炼越困难，成本越高。因此，市面上急需一种成分简单、铅含量低、切削加工性能好、不粘刀、环保无公害的黄铜及其制造方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术旨在提供一种回成分简单、铅含量低、切削加工性能好、不粘刀、环保无公害的易切削无铅黄铜及其制造方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种易切削无铅黄铜的制造方法，包括以下步骤：1）生产前准备①原料准备：准备无铅黄铜H80，足量氢气；②设备及工装准备：准备内置有气道和石墨搅拌装置的真空电渣重溶设备、保护气氛炉、机械旋转拉伸装置；2）原材料冶炼①将阶段1）步骤①准备的无铅黄铜H80放入阶段1）步骤②准备的真空电渣重溶设备中，抽真空至真空度1×10-3-1×10-4，然后升温至无铅黄铜H80熔化，获得熔池；②开启石墨搅拌装置，并以50rpm-80rpm的速率搅拌步骤①获得的熔池；③通过气道缓慢通入阶段1）步骤①准备的氢气，至真空度5×10-2-8×10-2；④持续3min-3.5min后获得氢致硬化熔池；⑤将步骤④获得的氢致硬化熔池浇铸成锭并加工成铜棒，即完成原材料冶炼，获得待处理铜棒；3）材料改性⑥采用保护气氛炉将待处理铜棒加热至630℃-640℃，然后立即采用阶段1）步骤②准备的机械旋转拉伸装置将铜棒以2%/min-2.5%/min的拉伸速率、10%-12%的总拉伸率、14°/min-15°/min的旋转速率、70°-75°的总旋转角度进行拉伸旋转，冷却后即获得所需易切削无铅黄铜。采用上述方法制造的易切削无铅黄铜，该易切削无铅黄铜以无铅黄铜H80为原料，其内含有占5×10-7%-1×10-8%质量比的氢，并具有10%-12%轴向拉伸伸长比例、70°-75°旋转角度的冷作硬化流线。与现技术比较，本专利技术由于采用了上述方案，具有以下优点：（1）不同于现有技术主要通过添加铅改善黄铜的机械性能和切削加工性能，本专利技术通过将简单黄铜进行轻微的氢致硬化改性及变形硬化复合处理后获得更好的本质硬度及交联位错的亚结构（一般H80的坯料硬度不超过70HB，冷轧后也不超过130HB，但本专利技术经过轻微氢致硬化和机械拉伸旋转复合处理后可获得硬度约170HB-190HB的材料，当然材料的脆性和延伸率也相对降低）。根据实践，本专利技术的H80在氢致硬化后硬度上升为约120HB，再经单纯拉伸10%-12%后（由于氢致硬化的原因，延伸率由不低于50%下降至25%-30%）上升至140HB-150HB，再经70°-75°旋转角度旋转后最终硬度170HB-190HB。（2）本专利技术完全是通过材料本质改性获得基体的高硬度来改善耐磨性和机械切削加工性能，首先整体一致性好，不会出现不均匀的情况（机械加工过程中，材料不均匀会导致震刀或让刀），同时还可以与其它化学改性方式结合使用。（当然由于物理变形已较高，不再适用其它冷作硬化方式），应用范围广，市场前景好。（3）直接采用无铅黄铜H80为原材料，材料成本低，由于整个工艺过程中没有使用任何影响环保的材料及工艺（只采用了氢气改性和物理改理，没有添加任何化学改性物质和手段），因此本专利技术环保无公害，更适宜于当今世界对环保的要求，利于可持续发展，不会受到环保指标对工业生产的制约。（4）本专利技术通过精细的工艺控制（所有工艺范围均控制在较小的范围内）达到所需的5×10-7%-1×10-8%质量比的氢致硬化浓度，这是申请人在实践中获得的硬化程度和机械性能最佳结合的峰值点，其中最核心的工艺参数（50rpm-80rpm的速率搅拌、通入氢气后真空度5×10-2-8×10-2、拉伸旋转处理前加热温度630℃-640℃然后立即进行拉伸旋转）严格保证了氢的最终浓度，也是使本专利技术不会容易氢脆断裂的核心参数（大量研究资料证明，铜内氢浓度达到1×10-6%后即易发生氢脆），是经过艰难摸索而获得的。（5）设置10%-12%轴向拉伸伸长比例、70°-75°旋转角度，是在综合考虑氢致硬化后HB80的剩余延伸率及使用过程中保证综合机械性能和使用性能的基础延伸率基础上最终验证出来的工艺参数，使本专利技术在使用中能保证12%的延伸率基本需求及硬度170HB-190HB的根本需要。具体实施方式实施例1：一种易切削无铅黄铜，以无铅黄铜H80为原料，其内含有占1×10-8%质量比的氢，并具有10%轴向拉伸伸长比例、70°旋转角度的冷作硬化流线。一种易切削无铅黄铜的制造方法，包括以下步骤：1）生产前准备①原料准备：准备无铅黄铜H80，足量氢气；②设备及工装准备：准备内置有气道和石墨搅拌装置的真空电渣重溶设备、保护气氛炉、机械旋转拉伸装置；2）原材料冶炼①将阶段1）步骤①准备的无铅黄铜H80放入阶段1）步骤②准备的真空电渣重溶设备中，抽真空至真空度1×10-3，然后升温至无铅黄铜H80熔化，获得熔池；②开启石墨搅拌装置，并以50rpm的速率搅拌步骤①获得的熔池；③通过气道缓慢通入阶段1）步骤①准备的氢气，至真空度5×10-2；④持续3min后获得氢致硬化熔池；⑤将步骤④获得的氢致硬化熔池浇铸成锭并加工成铜棒，即完成原材料冶炼，获得待处理铜棒；3）材料改性⑥采用保护气氛炉将待处理铜棒加热至640℃，然后立即采用阶段1）步骤②准备的机械旋转拉伸装置将铜棒以2%/min的拉伸速率、10%的总拉伸率、14°/min的旋转速率、70°的总旋转角度进行拉伸旋转，冷却后即获得所需易切削无铅黄铜。根据本实施例生产的易切削无铅黄铜，其基体硬度为172HB，延伸率为17%。实施例2：整体与实施例1一致，差异之处在于：一种易切削无铅黄铜，以无铅黄铜H80为原料，其内含有占5×10-7%质量比的氢，并具有12%轴向拉伸伸长比例、75°旋转角度的冷作硬化流线。一种易切削无铅黄铜的制造方法，包括以下步骤：2）原材料冶炼①将阶段1）步骤①准备的无铅黄铜H80放入阶段1）步骤②准备的真空电渣重溶设备中，抽真空至真空度1×10-4，然后升温至无铅黄铜H80熔化，获得熔池；②开启石墨搅拌装置，并以80rpm的速率搅拌步骤①获得的熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种易切削无铅黄铜的制造方法，其特征在于包括以下步骤：1）生产前准备①原料准备：准备无铅黄铜H80，足量氢气；②设备及工装准备：准备内置有气道和石墨搅拌装置的真空电渣重溶设备、保护气氛炉、机械旋转拉伸装置；2）原材料冶炼①将阶段1）步骤①准备的无铅黄铜H80放入阶段1）步骤②准备的真空电渣重溶设备中，抽真空至真空度1×10

【技术特征摘要】
1.一种易切削无铅黄铜的制造方法，其特征在于包括以下步骤：1）生产前准备①原料准备：准备无铅黄铜H80，足量氢气；②设备及工装准备：准备内置有气道和石墨搅拌装置的真空电渣重溶设备、保护气氛炉、机械旋转拉伸装置；2）原材料冶炼①将阶段1）步骤①准备的无铅黄铜H80放入阶段1）步骤②准备的真空电渣重溶设备中，抽真空至真空度1×10-3-1×10-4，然后升温至无铅黄铜H80熔化，获得熔池；②开启石墨搅拌装置，并以50rpm-80rpm的速率搅拌步骤①获得的熔池；③通过气道缓慢通入阶段1）步骤①准备的氢气，至真空度5×10-2-8×10-2；④持续3min-3.5min后获得氢致硬化熔池；⑤将步骤④获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝阳，林方杰，徐东荣，祝云霞，连超燕，娄永杰，
申请(专利权)人：宁波华成阀门有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33