析出强化锡青铜板时效硬化探究 ZCuSn10Zn2锡青铜板因其优良的耐磨性和耐腐蚀性，广泛用于制造轴承，衬套，涡轮，叶轮以及通海泵体等服役条件恶劣的部件，但ZCuSn10Zn2结晶温度范围大，铝青铜套凝固区域宽，C5210磷青铜管属于自己产品有哪些易形成枝晶，并具有很大疏松倾向，易产生显微缩孔，宏观偏析严重，气密性和耐压性及强度偏低，这严重制约了该合金的使用范围，尤其是要求高的耐压性能的场合。 范明与冯在强等人通过添加微量的铁和钻，使ZCuSn10Zn2合金组织得到细化，消除枝晶，铝青铜套在不影响合金收缩率和流动性并保持伸长率不变的基础上，铁与钻的沉淀析出使抗拉强度显著提高，弥补了该合金组织与性能上的不足。本文在该研究工作的基础上，通过对合金进行固溶+时效处理，分析了沉淀析出粒子的分布规律及对合金硬度的影响，揭示该析出强化锡青铜板时效硬化的规律。 1试验材料与方法 锡青铜板合金成分。原材料采用纯度为99.95%的标准阴极铜，99.95%的锡，99.95%的铁，99.95%的锌，以及99.95%的钻。熔炼设备为100 kg真空中频感应电炉，铝青铜套炉内配有离心装置，真空度可达1 0-3 Pa。 试样采用熔模铸造，C5210磷青铜管属于自己产品有哪些试样棒蜡模的形状与尺寸如图1所示，并在真空条件下离心浇注。熔炼前按要求的成分配制合金，安装铸型，检查设备，将铜，锡，铁，钻放进石墨增锅内，锡青铜套,锡青铜板,锡青铜棒,锡青铜管,锡磷青铜板厂家-天津市津蛟金属材料销售有限公司抽真空至5 Pa。为了减少合金烧损，快速加热至1 2001 250℃，保温20 min，使合金充分熔解。保温结束后，将温度降至1 1501 200℃充入氢气至真空度0.05 MPa，利用二次加料机构加入预先备好的锌，保温10 min，在1 1501 200℃时离心浇注。 ZCuSn10Zn2FeCo合金试样固溶处理制度为电阻式退火炉内780℃下保温2h后水淬，然后在一定温度下进行时效处理。在LE01450扫描电子显微镜上对试样内的弥散析出相的大小，分布等进行分析，采用布氏硬度计对各个试样进行硬度测试。 2试验结果及分析 2.1合金的微观组织 ZCuSn10Zn2FeCo合金的铸态，固溶态以及各时效温度处理后，组织由铜基体以及弥散分布于其上的黑色析出相粒子组成。对析出相进行EDS能谱分析，结果如表3和图3所示，可知第二相粒子中的Fe , Co质量分数分别为16.22% , 7.09%，要显著高于合金中Fe, Co的含量，第二相粒子主要由富含Fe, Co的物质组成。 铁和钻在铜中的固溶度都较小，铁在铜中的最大固溶度在包晶转变温度1 096℃下约为3.5%烦量分数，钻在铜中的最大固溶度也在包晶转变温度1 112℃下，约为8.0%领量分勤。随着温度的下降，固溶度逐渐减小，达到室温时则接近于零。固溶处理的目的在于使Fe, Co等溶质元素充分固溶到铜合金基体中，达到成分均匀，并获得具有沉淀硬化能力的过饱和固溶体，时效处理是使过饱和固溶体发生沉淀硬化，从而合金得到硬化。固溶态组织如图2b所示，固溶效果良好，与铸态组织相比，基体表面观察到的
锡青铜板,经固溶及时效处理后,强度可达1250-1500MPa(1250-1500公斤),其热处理特点是:固溶处理后具有良好的塑性,可进行冷加工变形,但再进行时效处理后,却具有极好的弹性极限,同时硬度.
Fe, Co富集相己经溶进基体，晶粒内部稀松分布着少量较粗大的未溶相;随着时效的进行，铜基固溶体中不断有富集相脱溶析出，时效温度为300℃时，析出的富集相在基体中的分布较为均匀，数目明显多于铸态的，随着时效温度上升到400℃析出相的数目增多，分布更为弥散均匀，将时效温度增加到500℃和600℃，析出相颗粒明显长大，发生了过时效。这是因为时效温度越高，过饱和固溶体分解越快，在同样的时效时间内析出相粗化得也越快。 2.2力学性能 ZCuSn10Zn2FeCo合金时效处理后的硬度固溶处理后合金的硬度最低，甚至低于铸态的，随着时效处理温度的升高，硬度先升高后降低，400℃时达到最大值HB 134.4，与铸态ZCuSn10Zn2FeCo合金的硬度值HB103.6相比提高了29.7%。合金的力学性能与时效过程中析出相的数量和大小密切相关，随着时效温度的升高，己经形核的第二相有充分时间长大，时效过程中还不断有一些新核及新相形成并长大，沉淀相体积含量增加，当合金经400℃时效4h后，析出相粒子数量达到最大值，硬度达到峰值，如果时效温度继续升高，析出粒子数量基本不变，但析出相变得粗大，位错绕过粒子所需应力会小于切割粒子所需应力，奥罗万机制起作用，硬度将随粒子间距增加而减少，时效后期合金硬度随时效温度提高而急剧降低。 3结论 (1)时效过程中析出Fe, Co富集相，第二相粒子中的Fe, Co质量分数分别为16.22% , 7.09%，显著高于合金中Fe, Co的含量。 (2)合金经400℃时效4h后，析出相粒子数量达到最大值，硬度达到峰值HB 134.4，与铸态ZCuSn10Zn2FeCo合金的硬度值相比提高了29.7% 。 (3)时效温度增加到500℃和600℃，析出相颗粒明显长大，发生了过时效，硬度急剧降低。
