(完整版)CuNi2Si合金生產(chǎn)應用技術總結

1、CN2S合金生應用究技術總結目錄、八、 前 言、對CuNi2Si原生產(chǎn)工藝進行探索試驗后的改進.21、CuNi2Si 模鍛件高溫淬 水的影響.22、CuNi2Si 定位線夾自制 件與進口件對比進行金相試驗.33、定位 線夾進口 件與自制件 拉力破壞 對比試驗 .44、CuNi2Si 固溶時效 熱處理工 藝 參數(shù)較佳方案的選 擇試驗.4.7三、試驗結論CuNi2Si合金生產(chǎn)應用技術總結CuNi2Si鎳硅青銅新材料，于二十世紀九十年代從歐洲發(fā)達國家引進 高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)零部件時帶入國內(nèi)，但至今未見納入銅合金國標 系列，所以該材料各項技術指標和工藝參數(shù)無資料可查，因此鐵路電氣 化接觸網(wǎng)零部件生產(chǎn)

2、廠家只能在生產(chǎn)應用試驗研究中各自探索，不斷改 進完善生產(chǎn)工藝技術，提高保證產(chǎn)品質量，來滿足高速電氣化鐵路發(fā)展 建設的需要。鎳硅青銅是Cu-Ni-Si三元系為基的合金，Ni和Si形成化合物Ni2Si, Cu-Ni2S偽二元系相圖，富銅角為共晶型，在960C共晶溫度下溶解度 為8.5%,室溫時下降到0.5%,因此有較強的固溶，時效強化作用。 當合金中的Ni、Si含量比為4:1時，可全部形成Ni2Si強化相，合金中 的Ni、Si含量比值小于4時，雖有高的強度和硬度，但其導電率與塑性 會降低，不利于壓力加工。CuNi2Si為熱處理可以強化型的合金，經(jīng)固 溶時效處理后有良好的力學性能、耐應力松弛性能、導

3、電性適度。還能 抗磨、抗蝕、可焊、無磁性、沖擊時不起火花、冷熱成型性能好、無低 溫脆性，由此可見CuNi2Si具有良好的綜合使用性能。CuNi2Si化學成分如表1表1CuNi2Si化學成分質量分數(shù)（）CuNiSiFeMnPb其它雜質余量1.62.50.50.8< 0.20.000.8< 0.02< 0.5二、對CuNi2Si原生產(chǎn)工藝進行探索試驗后的改進高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)零部件用有色合金件較多，有些是受力零 件，要求綜合性能高。其中CuNi2Si線夾類型零件不少，該類型零件原 生產(chǎn)工藝一般為模鍛件，鍛后立即高溫淬入水中冷卻至室溫，經(jīng)切邊、 修磨后裝爐進行退火熱處理，溫度48

4、0士 5C,保溫時間2小時，出爐空 冷。接著轉入噴丸處理后，再進行機械加工鉆孔等工序，后經(jīng)全面檢驗 合格后入庫交付裝配使用。自制件的這種使用狀態(tài)對照國外進口件的使 用狀態(tài)是不一致的。為了搞清進口件的使用狀態(tài)，對進口件進行了金相 組織和硬度試驗，經(jīng)消化吸收分析判斷認定進口件為固溶時效態(tài)。為了 驗證這一認定的正確性，將自制件進行固溶時效熱處理后與進口件作對 比金相組織、力學性能試驗，對比試驗結果如下1、CuNi2Si模鍛件高溫淬水的影響：在生產(chǎn)現(xiàn)場隨機抽取淬水與未淬 水承力索電連接線夾模鍛件加工態(tài)各三件，對比進行布氏硬度試驗，結 果如表2。表2 承力索電連接線夾加工態(tài)硬度試驗值H BW 件 &qu

5、ot;值狀猊7i23平均值淬水件75.170.268.871.4未淬水件82.682.681.782.3注：承力索電連接線夾不能取力學性能試樣以上六件同爐進行固溶時效熱處理后，再對比進行布氏硬度試驗,試驗結果如下表3表3 承力索電連接線夾固溶時效硬度試驗值H BW 件號123平均值淬水件158152147152.3未淬水件164160159161對比硬度試驗值表明CuNi2Si模鍛件進行高溫淬水會使零件基體發(fā)生軟化，而且經(jīng)固溶時效處理也不能完全回復。2、CuNi2Si定位線夾自制件與進口件對比進行金相試驗，試驗結果如圖一、圖二所示:圖一定位線夾自制件金相圖圖二定位線夾進口件金相圖進口件組織均勻

6、，晶粒度2.5級，最小晶粒尺寸為40mm，最大晶 粒尺寸為450mm，析出強化相較多，在零件選定部位進行硬度試驗HBW 為16 &自制件組織不太均勻，晶粒度極不均勻，細晶粒視場晶粒度5.5 級，最小晶粒尺寸20mm，最大晶粒尺寸為200mm，大晶粒尺寸視場 晶粒度2. 0級，最小晶粒尺寸為30mm，最大晶粒尺寸為660 mm， 析出強化相較少，在零件選定相應部位進行硬度試驗HBW為162。3、定位線夾進口件與自制件拉力破壞對比試驗，試驗結果如表4表4定位線夾拉力破壞試驗產(chǎn)品名稱規(guī)定水平破壞荷重試驗極限破壞荷重備注進口定位線夾> 7.50KN22KN截面J零件iSQ075g自制定位

7、線夾> 7.50KN30KN截面零件重至008g4、CuNi2Si固溶時效熱處理工藝參數(shù)較佳方案的選擇試驗:CuNi2Si新材料固溶時效熱處理無國外和國內(nèi)標準技術資料，只能采 取探索試驗的方法進行，即尋找同類型材料熱處理規(guī)范作參考，制定進 行熱處理加熱溫度、保溫時間試驗方案進行探索試驗，分三個階段即試 驗探索階段、試生產(chǎn)試驗階段、生產(chǎn)試驗階段，驗證不同試驗階段結果 的正確性和重復性。4.1、試驗探索階段:固溶時效熱處理工藝規(guī)范見表5。表5試驗探索階段固溶時效熱處理工藝規(guī)范合金牌號固溶處理時效處理加溫保時間mn)冷方式加熱度(Q保溫間m)冷方式CuNi2Si85Q87Q5Q9Q淋室溫44Q

8、46Q12Q18Q空經(jīng)固溶時效熱處理后，？22X100拉制棒試樣進行力學性能試驗，試 驗結果見表6。表6? 22X100拉制棒試樣固溶時效處理后力學性能試驗值選擇件號抗拉強度(MPa)屈服強度(MPa)伸長率()布氏硬度(HBW)164Q46518.2159268549517.5經(jīng)同爐固溶時效熱處理后，？22拉制棒與生產(chǎn)承力索電連接線夾對比試驗：金相對比試驗結果如圖三、四所示圖三?22拉制棒金相圖圖四承力索電連接線夾金相圖?22拉制棒晶粒度3級，最小晶粒尺寸為40mm，最大晶粒尺寸為400mm，析出強化相較多。承力索電連接線夾晶粒度3級，最小晶粒尺寸為50mm ，最大晶粒 尺寸為500mm，析

9、出強化相較少。4.2、試生產(chǎn)試驗階段:根據(jù)試驗探索階段固溶時效熱處理工藝規(guī)范，擬 定了皿個方案，在試生產(chǎn)試驗階段進行工藝參數(shù)較佳方案的選擇試驗， 皿個方案工藝參數(shù)詳見表7。表7試生產(chǎn)試驗階段固溶時效熱處理工藝規(guī)范方案試生產(chǎn)試驗階段試驗方案固溶處理時效處理加溫C保間n冷式加溫0保時mn冷式I850 ± 590淋室溫460 士 5120II860士 570淋室溫450 士 5150皿870 ± 550淋室溫440 士 5180皿個固溶時效熱處理工藝規(guī)范方案，試驗結果如表8表8 ? 26X100拉制棒試樣固溶時效熱處理后力學性能試驗值結項抗強度MP)屈松度MFP)伸長率(%)布氏

10、硬度HBW同爐熱理 零件體布 氏度較佳方選 擇驗評介 結果I62550018.8165156佳64152816.4170II62749821.2160151良64251920.0160皿61448220.8153148合63549920.81484.3、 生產(chǎn)試驗階段：根據(jù)試生產(chǎn)試驗階段工藝參數(shù)較佳方案選擇結果，詳見表9表9 生產(chǎn)試驗階段固溶時效熱處理工藝規(guī)范方案生產(chǎn)試驗方案固溶處理時效處理加溫保間n冷式加溫0保時mn冷式I850 ± 590淋室溫460 ± 5120生產(chǎn)試驗階段對6項大小、厚薄、長短不同規(guī)格類型的模鍛件合計12000余件進行了 20余熱處理爐次，抽?。?2

11、6X100拉制棒試樣和接頭 線夾本體取樣進行力學性能試驗，以及其余不能取樣零件進行硬度試 驗，試驗結果詳見表10。-6-表10? 26X100拉制棒試樣和零件本體取樣力學性能試驗值.結目抗拉強度屈服!度取(MP)MPa1號試樣6385402號試樣6335303號試樣660573零件本體取樣604515638552伸長率布氏硬度同爐熱處理零牛本(%)HBW體布氏硬度17.216020余熱處理爐16.8152次共抽硬度試160驗126件表面布18.8152心部氏硬度值都在16.414( (部157以上-9-三、試驗結論1、CuNi2Si拉制棒原材料，在相同零件模鍛后淬水與不淬水對比試驗 數(shù)據(jù)表明，

12、模鍛件不應高溫淬入水中，因為高溫淬水會導致模鍛件基體 軟化，降低了模鍛件的使用性能。2、CuNi2Si拉制棒原材料制作零件，對比相同零件不同狀態(tài)試驗數(shù)據(jù) 不難看出，CuNi2Si制作零件退火態(tài)使用是不合適的，因為退火態(tài)的力 學性能不能可靠滿足零件最小抗拉強度490MPa,伸長率大于15%的要 求。而固溶時效態(tài)的力學性能抗拉強度一般都在600MPa以上，伸長率 一般都在16%以上，性能穩(wěn)定，超過了零件力學性能最低要求，所以 CuNi2Si原材料制作零件固溶時效態(tài)使用是正確穩(wěn)定可靠的。3、CuNi2Si拉制棒洛銅生產(chǎn)原材料，公司自制模鍛件與進口相同零件 對比試驗結果表明，宏觀上達到了國外技術性能水平，但在微觀組織結 構上還存在一定的差距。這也是我國原材料生產(chǎn)企業(yè)應該不斷改進完善 提高之處。4、CuNi2Si拉制棒原材料加工模鍛件，經(jīng)過系統(tǒng)固溶時效熱處理試驗 。探索試驗確定了熱處理工藝參數(shù)范圍，通過試生產(chǎn)進行了較佳熱處理 方案選擇，最后經(jīng)批量生產(chǎn)驗證考核，證明能穩(wěn)定可靠滿足高速電氣 化鐵路接觸網(wǎng)零部件的使用要求。鑒于大量試驗數(shù)據(jù)表明，又經(jīng)過綜 合考慮分析確定，CuNi2S原材料加工零件的固溶時效熱處理工藝規(guī) 范詳見表11。表11 CuNi2Si原材料固溶時效熱處理工藝規(guī)范合金牌號固溶處理時效處理加溫0保溫間n冷卻式加溫0保時（n冷卻式CuNi2Si85