[发明专利]一种生产复杂异型端面棒材的铜合金及方法

说明书

本发明公开了一种生产复杂异型端面棒材的铜合金，其特征在于，由以下质量百分含量的元素组成：Cu：57～61％，Pb：0.2～3.5％，Fe：0.1～0.5％，Sn：0.1～0.5％，Al：0.02～0.2％，Ti、Zr、Ta、B、P、C中的至少一种：各计0.0001～0.025％，余量为Zn及不可避免的杂质。本发明的合金组织均匀、热、冷加工性能均优良，在生产复杂异型端面型材时，能克服不均匀变形应力大的问题，避免了异型面尺寸差异太大而易发生的变形。本发明还公开了一种生产复杂异型端面棒材的方法，包括以下步骤：(1)配料；(2)精炼铸锭；(3)挤压；(4)成型。本发明的方法采用通用的加工设备，步骤简单，可操作性强。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，尤其是涉及一种生产复杂异型端面棒材的铜合金及方法。

背景技术

通常，铜合金加工棒材的主要形状规格以圆形为主，异型材主要形状是正方、正六角、矩形，已形成标准化。若后续加工复杂形状的产品，主要通过车、铣、刨加工完成，加工的效率低，材料的利用率低。棒材锻坯经过热模锻的方法，可以生产多种不同形状的锻件，通常用圆形棒做坯料，对于形状复杂的锻件，金属的流变会受到影响，出现充模不满、应力不均而产生锻造缺陷等，为了保证锻造质量，坯料的裕量设计较多，锻造后的飞边就大，材料的利用率低。

工业设计的技术进步和人们对机加工的高效率要求、成本降低的要求，促使复杂形状向材料前移，这样就可以减少制作元件过程中的工序，大大提高加工效率和材料利用率，提高后续产品的品质，对于批量生产制造尤其重要。但异型材的制造难度大，工艺要求高。

检索有关异型材制造技术，专利CN104148884介绍了一种异型钢材的生产方法，所涉及产品形状是正六角形状，加工方法是圆棒经3次拉伸加工成品。专利CN104174685公开了一种近似梯形的异型不锈钢材的生产方法：获得挤压用坯料—热挤压比目标尺寸大30％面积的近似形状挤压坯—冷拔4次，每次冷拔前压矫、表面处理、去应力退火。该方法流程长，工序多，说明现有技术存在明显不足。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供了一种组织均匀，热、冷加工性能均优良，在生产复杂异型端面型材时能克服不均匀变形应力大的问题，避免异型面尺寸差异太大而易发生的变形的用于生产复杂异型端面棒材的铜合金。

本发明还提供了一种生产复杂异型端面棒材的方法，采用通用的加工设备，步骤简单，可操作性强。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于生产复杂异型端面棒材的铜合金，由以下质量百分含量的元素组成：Cu：57～61％，Pb：0.2～3.5％，Fe：0.1～0.5％，Sn：0.1～0.5％，Al：0.02～0.2％，Ti、Zr、Ta、B、P、C中的至少一种：各计0.0001～0.025％，余量为Zn及不可避免的杂质。本发明述及的合金是一种易切削多元复杂黄铜，是一种α+β+Pb相合金，元素铁起到强化合金的作用，由于溶解度有限，铁质点能起到形核作用细化晶粒，特别是当合金中含有少量Al、P时，细化作用更好一些，但满足不了特殊要求的苛刻工艺。锡在二相黄铜中有一定的溶解度，锡元素对合金的强化作用是固溶强化，同时由于锡和铅在合金熔体中无限互溶，在183℃共晶分解，锡有促使铅均匀分散的作用，改善铅在合金中的分布，避免铅聚集，优化切削性能。合金中添加微量Ti、或同时添加Ti、B，细化效果更好，添加微量的Zr、Ta净化合金，对晶粒细化有协同效果。C元素主要由碳化物熔剂熔入，和Zr、Ta共同作用，变质效果更好，对材料的切削性能有益。本发明的合金组织均匀、热、冷加工性能均优良，在生产复杂异型端面型材时，能克服不均匀变形应力大的问题，避免了异型面尺寸差异太大而易发生的变形。

作为优选，由以下质量百分含量的元素组成：Cu：57～61％，Pb：0.7～3.0％，Fe：0.15～0.4％，Sn：0.15～0.4％，Al：0.02～0.08％，Ti：0.0001～0.003％，B：0.0001～0.001％，余量为Zn和不可避免的杂质。