[发明专利]一种易切削黄铜棒及异型黄铜棒的制备方法

说明书

本发明公开了一种易切削黄铜棒，其特征在于：该黄铜的质量百分比组成为，Cu：57～60.5wt％；Pb：1.8～4wt％或Bi：0.9％～2wt％；Sn：0.2～0.4wt％；Fe：0.1～0.3wt％；Ni：0.1～0.3wt％；余量为锌和不可避免的杂质。本发明通过加入铝、锡、铁、镍等合金元素达到微合金化作用，调节α、β两相组织形貌和比例，保证产品切削性能。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种易切削黄铜棒及黄铜异型棒的制备方法。

背景技术

黄铜是以铜和锌为主要组元的铜-锌二元合金，具有优良的导热性能、力学性能、加工性能和耐腐蚀性能。在黄铜中加入铅或铋能够改善黄铜的切削性能，但现有的铅黄铜或铋黄铜的切削性能依然需要进一步提升，根据不同的使用环境，黄铜的强度、抗应力腐蚀开裂能力也需要进一步改善。

根据黄铜具备的特点，异型黄铜棒被广泛应用于各种深拉和生产制造的支承零件，如开口销、螺栓、密封圈、螺帽、压力表、不锈钢筛网和热管散热零件等。

传统的异形黄铜棒生产通常包括铸锭的制备、挤压成合适的异形盘线、酸洗、异形拉伸、中间退火、酸洗、异形拉伸、中间退火、酸洗、联合拉拔，由于传统工艺操作复杂工序多，导致生产周期长、生产成本高等问题，不符合国家节能减排的倡导。另外由于挤压坯为异形盘线，在加工搬运和中间退火过程易发生擦伤碰伤等不良问题，影响产品的成材率和表面质量。在生产过程中多次进行退火，会导致产品晶粒粗大，影响成品的切削性能，无法满足高速车床加工的精密零器件。

发明专利CN103667782A公开了一种黄铜圆棒材的生产工艺，采用熔炼→水平连铸→冷拉拔→矫直的工艺，该技术的优点在于工艺流程短，生产成本低。但该工艺得到的黄铜棒材组织分布不均，β相比例低，晶粒度较大，不利于材料的切削性能。

因此，针对现有的黄铜棒以及异型黄铜棒的制备方法需要进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种综合性能优异的易切削黄铜棒。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种易切削黄铜棒，其特征在于：该黄铜的质量百分比组成为，Cu：57～60.5wt％；Pb：1.8～4wt％或Bi：0.9％～2wt％；Sn：0.2～0.4wt％；Fe：0.1～0.3wt％；Ni：0.1～0.3wt％；余量为锌和不可避免的杂质。

作为优选，该黄铜棒材的晶粒度为5～20μm。该范围的晶粒度可使塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，使塑性变形越均匀，强度和硬度提高；并且晶粒与晶粒中间犬牙交错的机会就越多，阻碍裂纹的传播和发展，强度和韧性提高。而晶粒度＞20μm材料其强度和硬度会受到较大影响。

作为优选，该黄铜的微观组织中β相面积含量为15～30％。β相硬而脆，β相＜15％时材料的切削性能较差，容易发生缠刀；当β相＞30％时材料的塑形会大幅下降，影响后续的加工使用。

作为优选，该黄铜的微观组织中1mm²上铅颗粒数量大于15000个或者1mm²上铋颗粒数量大于8000个。铅颗粒和铋颗粒都是以游离的质点分布在固溶体内，具有润滑和减摩的特性，能够有效提高材料的切削性能，而铅颗粒和铋颗粒的数量是体现其提高切削性能的程度。经过中间退火的常规铅黄铜产品铅颗粒数量在10000个以下，铋黄铜产品铋颗粒数量在5000以下。

作为优选，该黄铜添加有1.8～4wt％的Pb，黄铜的微观组织中尺寸≤1μm的铅颗粒占总铅颗粒数量的70％以上。铅颗粒能有效提高黄铜的切削性能，铅颗粒的尺寸越小，其分布的区域就越大且越均匀，微观组织中尺寸≤1μm的铅颗粒占总铅颗粒数量的70％以上能有效保证黄铜切削性能优异。

作为优选，所述黄铜棒为异型。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种易切削异型黄铜棒的制备方法。