【摘要】：錫青銅具有較高的彈性和耐磨性,可用于加工中等滑動(dòng)速度和載荷下承受摩擦的零件,如軸承、軸套、渦輪等。以錫青銅為原料加工的連桿襯套具有良好的綜合力學(xué)性能,表面硬度高,能滿足高速柴油機(jī)對(duì)連桿襯套的要求。但錫青銅在鑄造時(shí),易出現(xiàn)反偏析現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)在鑄件表面出現(xiàn)白色的“錫汗”瘤;磷的加入能改善銅錫合金的鑄造性能,提高流動(dòng)性,并有效地進(jìn)行脫氧,但缺點(diǎn)是加大鑄錠的反偏析程度。當(dāng)錫、磷達(dá)到一定含量時(shí)Cu3P與(α+δ)形成三元共晶(α+δ+Cu3P),其熔點(diǎn)為628℃。三元共晶體的存在使得合金表現(xiàn)出熱脆性。因此,錫磷青銅一直被認(rèn)為只能在冷態(tài)下加工,但在冷態(tài)下加工成型有很多缺點(diǎn),例如合金強(qiáng)度高、變形抗力大、工具磨損快、操作困難且不安全。那么,研究含磷量較高的錫磷青銅熱加工工藝就顯得尤為必要了。本文以錫青銅QSn7-0.2為研究對(duì)象,利用反擠壓成型技術(shù),研究變形前材料的加熱溫度、加熱方式和保溫時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)成型后材料組織性能的影響。利用金相顯微鏡(OM)、布氏硬度計(jì)、拉伸試驗(yàn)機(jī)、X射線衍射儀(XRD)和掃描電鏡(SEM)等設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,探討加熱工藝對(duì)其組織性能的影響規(guī)律。本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:(1)不同的加熱溫度對(duì)錫青銅擠壓成型后組織性能的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:加熱至720℃擠壓后坯料的組織性能最佳(尤指斷面收縮率ψ),從而為下一步旋壓工藝提供最佳的毛坯;并對(duì)加熱至780℃擠壓開裂的原因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):在加熱至780℃時(shí)坯料表面邊部有“錫汗”冒出,隨后擠壓成型的杯形件端面在“錫汗”區(qū)域產(chǎn)生裂紋,對(duì)其組織進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)此區(qū)域顯微組織呈鑄態(tài)樹枝晶,晶內(nèi)偏析明顯,并發(fā)現(xiàn)三元共晶組織(α+δ+Cu3P),三元共晶體的存在引起合金的熱脆,這是錫青銅杯形件熱擠壓時(shí)產(chǎn)生裂紋的主要原因。(2)不同的加熱方式對(duì)錫青銅擠壓成型后組織性能的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在加熱溫度相同的條件下,感應(yīng)加熱速度快、材料氧化程度小、熱透性良好并且加熱后擠壓所得杯形件組織均為α單相等軸孿晶再結(jié)晶組織,發(fā)生完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶;隨爐加熱與到溫加熱成型的杯形件組織均為纖維狀、帶狀組織,小部分發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,且存在大量滑移帶。同時(shí),由于加熱方式的不同,導(dǎo)致材料實(shí)際的加熱溫度與設(shè)備顯示溫度有所差距,進(jìn)而影響動(dòng)態(tài)再結(jié)晶程度。(3)不同的保溫時(shí)間對(duì)錫青銅擠壓成型后組織性能的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在加熱溫度相同的條件下,隨著保溫時(shí)間的增加杯形件強(qiáng)度和硬度降低,而塑性則升高,且材料發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的比例增大。這是由于加熱設(shè)備使材料加熱的實(shí)際溫度比顯示溫度低,導(dǎo)致保溫過(guò)程成為了材料的加熱升溫過(guò)程,同時(shí)也是提高材料熱透性的過(guò)程,影響了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。對(duì)于感應(yīng)加熱后不保溫直接擠壓成型的材料,其組織為單相等軸孿晶再結(jié)晶組織,發(fā)生完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。不論從組織性能還是加熱工藝上都要優(yōu)良,因此,它是最佳的旋壓工藝坯料。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG146.11;TG379

【參考文獻(xiàn)】

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