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本文以铸造Cu-Al-Ni-Fe-Mn铝青铜为材料,系统研究了固溶+二级时效新型热处理工艺对铝青铜合金组织和性能的影响,主要内容如下所示:(1)利用热分析法首先确定了Cu-Al-Ni-Fe-Mn铝青铜的最佳的固溶温度,结果表明:该合金的相变点为902.3℃。其固溶温度为相变临界点温度加30~50℃,即902.3℃+30~50℃=932.3℃~952.3℃;利用组织观察法发现α相在固溶温度为940℃时完全消失,基体为β’相组织,固溶最为完全,即试验所用合金的最佳的固溶温度940℃;(2)采用多因素型的正交试验,以一级低温时效温度A、一级低温时效时间B、二级高温时效温度C、二级高温时效时间D为影响因素,每因素设定为4个水平,以抗拉强度,硬度,断后伸长率为考核指标,选用L16(45)型正交表进行正交试验,通过极差结果分析得出了影响合金抗拉强度,硬度,断后伸长率的主次因素;并获得该合金最佳的二级时效工艺:(200℃,1.5h)一级低温时效+(580℃,2.0h)二级高温时效;然后利用扫描电镜,EDS,XRD对合金的析出相形貌,类型进行观察,测定,并且分别对经过最佳二级时效处理的合金以及经过传统单时效处理的合金进行力学性能进行测试。经过最佳二级时效处理的合金的抗拉强度为934MPa、硬度为239.6HB、断后伸长率为13.3%,与经过传统单时效处理的合金相比,抗拉强度提高10.27%,硬度提高了30.28%,断后伸长率也提高了4.72%;(3)利用透射电子显微镜分析了Cu-Al-Ni-Fe-Mn铝青铜二级时效中各级时效过程中的析出相演变过程,发现二级时效过程中合金的析出相演变过程不同于经典铝合金二级时效析出相演变过程。其演变过程为:一级低温时效:(1)马氏体部分分解;(2)位错滑移塞积形成位错胞亚晶;(3)第二相在位错胞亚晶晶界非均匀形核并析出;(4)析出第二相逐渐长大并球化;二级高温时效:(5)高温时效主要促使合金元素在一级低温时效析出的第二相质点上继续析出,第二相继续长大。位错胞亚晶的数量与位错胞亚晶形成阶段的温度有关,随着温度提高,亚晶数量先增加而后减少。位错胞亚晶的数量与最终析出第二相数量和分布有良好对应关系:位错胞亚晶的数量多,亚晶界相应地增加,第二相形核位置增多,最终析出第二相数量也多,弥散度也高;反之最终析出第二相数量也少,弥散度降低。在本文试验的四个温度160℃、200℃、240℃、280℃中,当一级低温时效温度为200℃时,基体中的位错胞亚晶数量最多,尺寸也最小,在后续的二级高温时效后基体中的第二相最为细小圆润,弥散度最高。(4)分别在载荷为200N、润滑采用WA电梯油线滴和在试验载荷为200N、干摩擦、试验时间为0.5h的条件下,对经过最佳二级时效和传统单时效工艺处理的试样进行了不同试验周期的质量磨损量试验。试验结果表明:经过二级时效工艺处理的试样的磨损量是经过传统单时效处理的试样的78.2%;利用扫描电子显微镜对磨痕形貌进行了观察。油润滑条件下,二级时效态与单时效态的试样的磨损形式均为磨粒磨损,但与经过传统单时效工艺处理的试样相比,经过二级时效工艺处理的试样犁沟较细,犁沟边缘挤出撕裂现象相对轻微,正压力作用下形成的平滑面积较小。在干摩擦条件下,经上述两种时效工艺处理的试样磨损形式均为磨粒磨损+粘着磨损+疲劳磨损。经二级时效工艺处理的试样表面凹坑小且浅,呈弥散分布,凹坑边缘裂纹较细;而经传统单时效工艺处理的试样表面凹坑大且深,分布不均匀,很多凹坑相互连接,凹坑边缘裂纹也较大,磨损程度比较严重。