[发明专利]一种高强度铝黄铜合金及其热处理方法

说明书

本发明公开了一种高强度铝黄铜合金，按重量百分比计包括以下组分：23~26%的Zn，5~6%的Al，2.7~3.5%的Fe，3.2~4%的Mn，1~2%的Ni，余量为Cu；所述Al和Fe的重量比为1.6~2.2；所述Al和Ni的重量百分比之和为6.5~8.0%。本发明还公开了一种高强度铝黄铜合金的热处理方法，其包括如下步骤：步骤一，铸造，按照上述的合金组分配比将各组分装入炉内加热熔化并铸造，得到铸件；步骤二，加热，将铸件加热到800~840℃，保温1.5~3h；步骤三，冷却，随炉冷却至550℃及以下，再出炉进行水冷或空冷；步骤四，去应力处理，在温度为180~230℃的条件下保温1~1.5h。其在保证合金抗拉强度的前提下，提高合金的延伸率，使得合金具有较高的综合力学性能，提高产品的运行可靠性。

技术领域

本发明涉及铜合金，具体涉及一种高强度铝黄铜合金及其热处理方法。

背景技术

高强度铝黄铜具有较高的强度、硬度，具有良好的耐磨性和耐蚀性，主要用于低速重载轴承和受力结构件等。

ZCu25Al6Fe3Mn3材料为一种常见的铸造铜合金，用于石油机械上的柱塞压裂泵十字头铜套，属于低速重载的应用场合，要求力学性能抗拉强度Rm≥800MPa、屈服极限Rp_0.2≥500MPa、延伸率A₅≥12%，由于工件运行载荷大，在使用过程中如果因为力学性能不足将会增大失效的几率，从而降低整个设备运行的可靠性。

通过合金元素的优化，铸造状态的抗拉强度可以有效提高达到800MPa以上，但延伸率始终达不到12%，通常＜8%，甚至低于4%。在此情况下，通过热处理的方法在保证较高抗拉强度的前提下提高延伸率成为重要途径。查阅了相关文献资料，该ZCu25Al6Fe3Mn3材料都是在铸造状态下使用，还没有基于铝黄铜材料相关的热处理方法来改善材料力学性能的工艺方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度铝黄铜合金及其热处理方法，其在保证合金抗拉强度的前提下，提高合金的延伸率，使得合金具有较高的综合力学性能，提高产品的运行可靠性。

本发明所述的高强度铝黄铜合金，按重量百分比计包括以下组分：23~26%的Zn，5~6%的Al，2.7~3.5%的Fe，3.2~4%的Mn，1~2%的Ni，余量为Cu；所述Al和Fe的重量比为1.6~2.2；所述Al和Ni的重量百分比之和为6.5~8.0%。

进一步，所述Al和Fe的重量比为1.9。

进一步，所述Al和Ni的重量百分比之和为7.5%。

一种高强度铝黄铜合金的热处理方法，其包括如下步骤：

步骤一，铸造，按照上述的合金组分配比将各组分装入炉内加热熔化并铸造，得到铸件。

步骤二，加热，将铸件加热到800~840℃，保温1.5~3h。

步骤三，冷却，随炉冷却至550℃及以下，再出炉进行水冷或空冷；

步骤四，去应力处理，在温度为180~230℃的条件下保温1~1.5h。

进一步，所述步骤三中炉内的冷却速率控制在50~100℃/h。

进一步，所述步骤一的铸造工艺参数为：待各组分熔化后，升温至1200±5℃使合金各组分均匀，扒渣后静置5~10min，在温度为1050~1100℃的条件下出炉浇铸成型，得到铸件。