好文分享,详细解读铝青铜熔炼及特性
发布时间:2022-01-24点击:3467
铝青铜是以铝为主要合金元素的铜合金,有二元铝青铜和多元铝青铜之分。
含铝量小于7.4%的合金在所有温度均具有单相a固溶体组织。塑性极好,极易加工。
含铝量为7.4%~9.4%的合金在1036~565℃范围呈a+β;两相组织,在生产的冷却条件下,合金中的β→a相变过程往往不能全部完成,仍保留一部分β固溶体,随后发生共析分解成(a+γ2)共析体,其中γ2是一硬脆性,它的出现会使硬度、强度升高,塑性下降。
含铝量为9.4%~15.6%的合金缓慢冷却到565℃时,会发生β→a+Y2转变,形成共析体组织。铝青铜中的(a+γ2)组织与退火钢中的珠光体相似,具有极明显的片层状特征。但是β相的共析分解比较缓慢,它在快速冷却时,会来不及分解,而产生亚稳定组织。
含铝量为8.5%~11%的铝青铜在缓慢冷却时,β相分解为共析体(a+2),并形成连续、链条状的粗大的γ2颗粒,导致合金变脆,这种现象称为“自行退火”,在生产中应当避免这种现象。
铝青铜的性能与铝含量有关,它力学性能高,耐蚀、耐磨、耐寒、冲击时不生火花,流动性好,偏析倾向小,可得到致密的铸锭和铸件。它的缺点是凝固时容易形成柱状晶粒,容
易被氧化铝膜所污染,难于焊接,在过热的蒸汽中无足够的稳定性。
二元铝青铜中加入合金元素铁、镍、锰等,可进一步提高合金的性能,扩大其应用范围。
铝青铜中的铝是强还原剂,在熔炼过程中极易被氧化,生成高熔点的A203,处理得好,会在熔体表面自然形成连续的Al202膜,可以起到防止熔体进一步氧化的保护作用而无须任
何覆盖剂覆盖;如果处理不当,形成悬浮状渣,就很不易清除,从而成为铸件中夹渣缺陷的根源。从有利于改善熔铸特性和组织、性能方面考虑,磷、砷、鉍、锌和铅等都属于不利影响的元素,应当加以***。
铁和锰都是高熔点元素,应将它们以Cu-Fe(20%~30%Fe)、Cu-Mn(25%-35%
Mn)、Cu-Al(50%AI)、Cu-Fe-Al、Cu-Fe-Mn、Al-Fe等中间合金形式加入炉内,以避免长时向高温熔炼所造成的大量吸气、氧化烧损和能源浪费。
熔炼铝青铜时,通常可使用25%~75%的本合金工艺废料。含有油、乳液及水分较多的碎屑,应该经过干燥处理或重熔处理后再投炉使用。
铝青铜中各合金元素的熔点温度从高到低依次为铁、锰、镍、铜、铝。由于铝和铜熔合
时伴随着强烈的放热效应,可利用这一特征,预先留下部分铜料(俗称冷却料),在熔炼后期加铝时再加入炉内。这样既不会因铝加入伴随的放热效应使熔体过热,又可节约能源。铁不容易在铜中熔解,而锰可以促进这一过程。因此,锰应在铁之前加入熔体。为避免熔体中产生NiO和NiO.Cu2o等夹杂物,应注意避免熔体的氧化,必要时亦可在铜、镍熔化后先进行脱氧。
铝青铜以在中、工频无芯感应电炉中熔炼比较合适。而不宜在工频有芯感应电炉内熔炼。其根本原因在于熔沟壁上容易粘挂由A203或A203与其他氧化物组成的渣,使得熔沟的有效截面不断缩小,直至熔沟整个截面全部被渣子阻断。
感应炉熔炼气氛容易控制,而且熔化速度快,有利于减少甚至避免熔体大量吸氢和生成难以从熔体中排出的Al2O3的危险。虽然非常细小的Al2O3可能有细化结晶的作用,但更大的危害是Al2O3有可能成为加工制品层状断口缺陷的根源。
必须添加熔剂进行处理,熔剂对A203具有比较好的润湿能力,可以有效地进行清渣并因此而减少渣量。
实际上,在中、工频无芯感应电炉熔炼时,只要炉料较好,依靠熔池表面上自然形成的
AL203薄膜,也是能够防止熔体进一步氧化和成渣的。
在燃气炉中熔炼铝青铜时,常常在浇注开始之前对熔体进行吹氮气甚至氲气处理,以去除熔体在熔炼过程中所吸收的氢。氮吹入量视熔体质量而定,例如氮的吹人量为20L/100kg熔体。铝青铜的熔炼温度一般不超过1200℃。
来源:铜合金熔铸