趙惠芬, ,

(寧波金田銅業(yè)(集團(tuán))股份有限公司,浙江 寧波 315034)

熱處理工藝對(duì)C46500黃銅脫鋅腐蝕性能的影響

趙惠芬,代文鋼,丁家圓

(寧波金田銅業(yè)(集團(tuán))股份有限公司,浙江 寧波315034)

研究了熱處理工藝對(duì)C46500黃銅顯微組織及其抗脫鋅腐蝕性能的影響.結(jié)果表明:C46500黃銅擠壓坯為α+β兩相組織,經(jīng)高溫退火處理后,組織中β相向α相轉(zhuǎn)變,在480℃時(shí),固溶度達(dá)到極值,且β相由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)向等軸狀轉(zhuǎn)變;C46500黃銅經(jīng)480℃+6h退火處理后,具有良好的抗脫鋅腐蝕性能.

C46500黃銅; 退火處理; 顯微組織; 脫鋅腐蝕

0 前 言

C46500黃銅被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)上的接頭零件,艦船上的小五金、螺栓、螺母、閥桿、冷凝器管和焊條等[1].同時(shí),C46500黃銅具有良好的熱加工性和耐腐蝕性能,且鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.25%,成為飲用水系環(huán)保閥門(mén)的理想材料[2].C46500黃銅在使用過(guò)程中,存在脫鋅腐蝕現(xiàn)象,將導(dǎo)致構(gòu)件出現(xiàn)微裂紋,甚至開(kāi)裂,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的使用壽命及安全性.因此,提高材料的抗脫鋅腐蝕能力成為提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵.本文通過(guò)研究熱處理工藝對(duì)C46500黃銅顯微組織以及不同的組織結(jié)構(gòu)對(duì)其抗脫鋅腐蝕性能的影響,為提高其抗腐蝕能力提供理論指導(dǎo).

1 試 驗(yàn)

試驗(yàn)用C46500黃銅為加砷(As)黃銅,采用50 kg中頻爐熔煉,φ145 mm鐵模澆鑄,1 250 t反向擠壓機(jī)擠壓,擠壓溫度為680 ℃,擠壓坯規(guī)格為φ21 mm,并對(duì)擠壓坯進(jìn)行480 ℃退火處理.通過(guò)對(duì)比熱處理前后試驗(yàn)合金性能的變化,了解熱處理工藝對(duì)試驗(yàn)合金組織與性能的影響.

試驗(yàn)用C46500黃銅的主要化學(xué)成分如表1所示.熱處理工藝如表2和表3所示.試驗(yàn)合金的抗脫鋅腐蝕性能依據(jù)GB/T 11019—2008進(jìn)行檢測(cè).

表1 C46500黃銅主要化學(xué)成分Tab.l Main chemical elements of C46500 brass

表2 C46500黃銅不同退火溫度處理工藝Tab.2 Heat treatment of C46500 brass in different annealing temperature

表3 C46500黃銅不同冷卻方式熱處理工藝Tab.3 Heat treatment of C46500 brass in different cooling way

2 結(jié)果及分析

2.1 熱處理對(duì)C46500黃銅顯微組織的影響

經(jīng)不同熱處理工藝制備的C46500黃銅的顯微組織如圖1和圖2所示.

由圖1可以看出,C46500黃銅擠壓后由α和β兩相組織組成,經(jīng)高溫退火處理后,組織由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)向等軸狀轉(zhuǎn)變,同時(shí)β相隨溫度變化出現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì),在480 ℃時(shí)β相所占比例最少.

由Cu-Zn二元相圖可知,在α相中,Zn的室溫固溶度在30%左右,隨著溫度的升高固溶度增加,在456 ℃時(shí)達(dá)到極值(39%);溫度繼續(xù)升高,固溶度開(kāi)始下降.因此,C46500黃銅在進(jìn)行高溫退火處理時(shí),β相出現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì).

圖1 C46500黃銅不同退火溫度的金相組織Fig.1 Microstructure of C46500 brass after annealing in different temperature

由圖2可以看出,C46500黃銅經(jīng)480 ℃退火時(shí),隨退火時(shí)間的延長(zhǎng),組織中β相進(jìn)一步減少,基體組織以α相為主;同時(shí)隨著冷卻強(qiáng)度的降低,晶粒逐漸長(zhǎng)大,組織中β相重新析出長(zhǎng)大.在β相向α相的轉(zhuǎn)變過(guò)程中,將導(dǎo)致α相界面處Zn濃度升高,為促使相變繼續(xù)進(jìn)行,組織中的原子必須通過(guò)長(zhǎng)程擴(kuò)散促進(jìn)成分的均勻化.因此,長(zhǎng)時(shí)間保溫可促使β相向α相進(jìn)一步轉(zhuǎn)變.在材料進(jìn)行冷卻時(shí),快速冷卻(風(fēng)冷)將抑制原子擴(kuò)散,使α相以過(guò)飽和的形式保留至室溫,當(dāng)冷卻速度較慢時(shí),將發(fā)生α相向β相轉(zhuǎn)變,生成的β相將依附于原有相界面處形核,從而使β相出現(xiàn)偏聚長(zhǎng)大的現(xiàn)象[3].

圖2 C46500黃銅不同冷卻速度的金相組織Fig.2 Microstructure of C46500 brass after solution treatment in different cooling rate

2.2 微觀組織對(duì)C46500黃銅抗脫鋅性能的影響

經(jīng)不同工藝退火處理后C46500黃銅的抗脫鋅腐蝕性能如表4所示.

表4 不同退火工藝C46500黃銅的抗脫鋅性能Tab.4 Dezincification corrosion property of C46500 brass after different annealing process

由表4可以看出,與擠壓坯料相比,C46500黃銅經(jīng)高溫退火處理可提高其抗脫鋅腐蝕性能.同時(shí),當(dāng)基體組織以α相為主時(shí),材料具有良好的抗脫鋅腐蝕性能.

研究[4-6]表明,在加As黃銅中,As與Cu2+反應(yīng)生成Cu1+和As3+,抑制了Cu2Cl2形成Cu2+.在兩相黃銅中α相電位在Cu2+/Cu和Cu1+/Cu之間,而β相電位比Cu2+/Cu和Cu1+/Cu都低,As能抑制Cu2+形成,抑制α相脫鋅腐蝕,但對(duì)β相影響很小.在材料擠壓坯組織中,β相以網(wǎng)狀形式存在,材料在發(fā)生脫鋅腐蝕時(shí),網(wǎng)狀β相將成為腐蝕通道,加劇了材料的腐蝕程度,而當(dāng)β相以等軸狀形式存在時(shí),腐蝕通道被α相阻隔,從而抑制脫鋅腐蝕的進(jìn)一步進(jìn)行.

圖3為C46500黃銅的脫鋅腐蝕形貌照片.從圖3中可以看出,脫鋅腐蝕沿β相擴(kuò)展(A區(qū)),而當(dāng)β相被α相分隔時(shí),腐蝕減緩或停止(B區(qū)).因此,與擠壓組織相比,材料經(jīng)480 ℃+6 h高溫退火后,組織中β相向α相轉(zhuǎn)變,形貌由網(wǎng)狀向等軸狀變化,提高了材料的抗脫鋅腐蝕性能.

圖3 C46500黃銅的脫鋅腐蝕形貌照片F(xiàn)ig.3 Dezincification corrosion morphology of C46500 brass

3 結(jié) 論

(1) 降低C46500黃銅中β相比例、改善β相形態(tài),使其由網(wǎng)狀向等軸狀轉(zhuǎn)變,可提高抗脫鋅腐蝕性能.

(2) C46500黃銅經(jīng)480 ℃+6 h退火處理后,具有較好的抗脫鋅腐蝕性能.

[1]張智強(qiáng),郭澤亮,雷竹芳.銅合金在艦船上的應(yīng)用[J].材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,2006,21(5):43-46.

[2]倪平.閥門(mén)用銅合金材料選用與研究[J].閥門(mén),2008(4):15-22.

[3]譚樹(shù)松.有色金屬材料學(xué)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1993:31.

[4]李勇黃.銅脫鋅腐蝕的研究進(jìn)展[J].南方金屬,2005(12):15-l8.

[5]甘復(fù)興,郭海.砷抑制黃銅脫鋅的機(jī)理研究[J].中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào),1991,11(1):75-82.

[6]劉增才,林樂(lè)耘.實(shí)海暴露雙相黃銅脫鋅的擴(kuò)散機(jī)制[J].材料研究學(xué)報(bào),2000,14(1):145-149.

EffectsofHeatTreatmentonDezincificationCorrosionPropertiesofC46500Brass

ZHAOHui-fen,DAIWen-gang,DINGJia-yuan

(NingboJintianCopper(Group)Co.,Ltd.,Ningbo315034,China)

The paper research effects of heat treatment on microstructure and dezincification corrosion properties of C46500 brass.The results confirm that the extrusion microstructure hasαandβphases, theβ-phase transform toα-phase by the high temperature annealing treatment,the solubility reaches extremes at 480 ℃.And the network microstructure ofβorganized changes to equiaxed organization by high temperature annealing; the material of C46500 brass has good anti-dezincification property after 480 ℃+6 h annealing treatment.

C46500 brass; annealing treatment; microstructure; dezincification corrosion

1005-2046(2014)01-0024-03

2013-04-03

趙惠芬(1972-),女,工程師,主要從事銅合金生產(chǎn)加工技術(shù)的研發(fā).E-mail:zhaohf@jtgroup.com.cn.

TG146.1+1

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