不同种类的铜及其热处理方式介绍

铸铜件往往会因为加工而硬化，虽然硬化可以提高铜和铜合金的强度和硬度，但也降低了材料的塑性和韧性，冷加工(冷轧、冷冲或冷拔)后的型材(线材、棒材、板材)再作进一步冷变形时将成为困难。所以，材料冷轧或冷拔的过程中，一道与一道之间须进行再结晶退火，恢复其塑性，使铜件变软，以便于冷加工，此类再结晶退火为中间(再结晶)退火。 改变材料的组织，且使材料均匀化，以满足使用条件的要求，成品要进行一次再结晶退火，即为再结晶退火。退火工艺还有另一个重要的作用——退火除应力！其作用是去除铸件及冷成形件的内应力，以防止零件变形与开裂，也能提高抗蚀性(因零件存在拉应力时，在腐蚀介质中，极易产生应力腐蚀)。去应力退火也能提高冷成形黄铜、锌白铜、L青铜的弹性和强度。

纯铜：纯铜呈紫红色，又称紫铜。导电性次于金银位于第三，在的温度下仍有很好的塑性和韧性。熔点1083℃，电阻系数1.67-1.68×10??Ω?cm（20℃），热导率391w/（m2?k），线胀系数17.0×10??/℃，在淡水及海水中有良好的稳定性。工业纯铜牌号中代号T。

铜合金：铜合金按工艺分类有变形铜合金和铸造铜合金，按化学成分分类又可分为黄铜、青铜和白铜三类。在铜合金中，黄铜代号H，青铜代号Q，白铜代号B。以锌为主要合金的为黄铜，以锡、铝、铍、硅、铬为主要合金的为青铜，以镍为主要合金的为白铜。各类铜合金又根据主要添加元素不同又有分类，因此铜及铜合金很多。

纯铜常用的热处理方式为再结晶退火。

铜合金常用的热处理方式有均匀化退火、去应力退火、再结晶退火、固溶及时效处理。

均匀化退火：主要目的是使铸锭、铸件的化学成分均匀，主要在冶金厂、铸造车间进行。

去应力退火：主要目的是除掉变形加工、H接、铸造过程中产生的残余内应力，稳定冷变形或H接件的尺寸与性能，防止工件在切削加工时产生变形。冷变形黄铜、铝青铜、硅青铜，其应力腐蚀破裂倾向严重，要进行去应力退火。铜合金去应力退火温度比再结晶退火温蒂低30-100℃，约为230-300℃成分复杂的铜合金温度稍高，一般为300-350℃。保温时间为30-60分钟。去应力退火对铜合金的强度和硬度雾明显影响，而要很大的铜合金去应力退火时会出现退火硬化现象，Zn含量大于0.1、Al含量大于0.04的铝青铜，Mn含量大于0.05的黄青铜这种现象尤为明显。这与形成有序固溶体或溶质原子在位错周围集聚有关。

再结晶退火：（包括工序间的退火和产品的退火）目的是除掉加工硬化，恢复塑性和获得细晶粒组织。黄铜的晶粒度对其加工性能有较大影响，细晶粒组织，加工表面质量好，但变形抗力大，成型难度大。粗晶粒组织易于加工，但表面质量差，疲劳性能差因此，用于压力加工的黄青铜，要根据需要控制晶粒度。

光亮退火：铜及铜合金在加工过程中容易氧化为了防止氧化，提高工件表面质量许在保护气氛或真空炉中退火，此即光亮退火。常用保护气有水蒸气、氨气、氮气干燥的氢气。具体应用详见表一。
固溶处理及时效：铜合金固溶处理的目的是为了获得成分均匀的过饱和固溶体，并通过随后的时效处理获得效果。有些合金（如铍青铜、硅青铜等）固溶处理可提高塑性便于进行冷变形加工。复杂铝青铜固溶处理后可获得类马氏体组织。铜合金固溶处理要严格控制炉温。温度过高会使合金晶粒粗大，严重氧化和过烧，变脆。温度过低，固溶不充分，又会影响随后的时效。炉温精度应该控制在±5℃以内，加热后一般采用水冷。铜合金时效一般采用人工时效或热加工后直接人工时效。已经时效过的，为了除掉某种原因而产生的内应力，还需要进行再时效（温度比前段略低）。温度控制精度也要求高，一般不超出±3℃的范围。

工业纯铜热处理主要是再结晶退火，目的是改变晶粒度、除掉内应力、使金属变软。退火温度为500-700℃。为了防止氢病，要将工件清洗干净。对于含氧铜，特别是含氧量大于0.02（质量）的纯铜，退火应在弱还原环境下进行，要在真空炉中进行，或将退火温度控制在500℃一下。退火完毕，工件赢水冷，以减少氧化。

铜及铜合金的退火操作：
①　凡退火的零件、半成品或原材料表面应洁净无油污，也没有腐蚀性物质。
②　退火应在带有自动控温装置的箱式电炉或空气循环电炉中进行。
③　对形状复杂的薄壁零件、细长杆等易变形零件或对变形量有严格要求的零件要排列整齐或装夹具后进行退火。
④　为了减少纯铜零件的高温氧化，零件可装入盛有旧铸铁屑或焙烧过的硅砂铁箱中进行密封退火，保温后取出铁箱，空冷至200℃以下再开箱取出零件。
⑤　为了避免黄铜零件的高温氧化或脱锌现象，零件可在含微氧的氮气或净化的氨气氛中退火。
青铜的热处理操作

以QAl9-4铝青铜为例，QAl9-4具有良好的力学性能、耐蚀性能和能，经淬火+时效处理之后的硬度为110～178HBW。
(1)　热处理前的准备
①　选择加热设备，箱式电阻炉或盐浴炉均可。开炉前对设备进行检查，确认炉子及电控部分正常之后方可开炉。
②　温度校正(由仪表工进行)。
③　对工件进行清洗或清理，去掉油垢和金属屑。
(2)　淬火操作
①　装炉。工件装炉要整齐，工件间要有间隙，不阻碍气流加热，温度均匀。工件应装入炉内加热区内，即工件距发热体不少于100mm，距炉门不少于200mm。一般铸铜件毛坯处理时可不加保护，如工件属于工件则要采用保护气氛，可采用氨气氛。
②　加热温度。QAl9-4的淬火温度可以采用840～860℃，亦可以采用950℃。
③　保温时间。一般为2～3h。
④　可采用水作为淬火介质。
(3)　时效操作
选用RJJ井式回火炉即可，温度为500～550℃，时间为2～2.5h，出炉空冷。