淺析H65黃銅帶材性能控制方法

陳建濤，錢澤濤，張希杰

（1. 江西銅業技術研究院有限公司，江西 南昌 330096；2. 江西銅業集團公司 銅板帶有限公司，江西 南昌 330096）

淺析H65黃銅帶材性能控制方法

陳建濤1，錢澤濤2，張希杰2

（1. 江西銅業技術研究院有限公司，江西 南昌 330096；2. 江西銅業集團公司 銅板帶有限公司，江西 南昌 330096）

H65黃銅帶材具備良好的導電、耐熱、耐磨等性能。多數企業采用熱軋法生產H65黃銅，但也有采用水平連鑄結合冷軋短流程法生產?？刂沏~及銅合金性能方法一般采用控制精軋軋程加工率或成品熱處理參數來實現，但對某些特殊機械性能要求的帶材，也經常采取兩種方法相配合的方式來加工實現。

黃銅帶；水平連續鑄造；性能控制；熱處理；加工率

1 引言

H65黃銅是一種含銅量在63.5%~68.0%的銅鋅二元合金，屬于單相α黃銅，鑄造時，因不平衡結晶過程，一般會有少量塑性較差的β相產生［1-2］。H65黃銅由于具有典雅的金屬光澤，且具備較好的加工和成形性，強度適中，導電導熱性能良好，被廣泛應用于耐磨、耐熱、及導電散熱材料中。近年來，受銅等金屬價格在高位大幅震蕩及企業降本增效利益驅使，越來越多的企業開始重視H65黃銅在彈性元件及接插件等領域的應用。原來使用錫磷青銅帶制造的元器件，都盡可能地使用H65黃銅等價值相對較低的銅基合金替代。因此控制調整H65黃銅物理性能，充分發揮產品性價比優勢，受到越來越多科研工作者和企業家關注［3-5］。下面以水平連續鑄造配合冷軋的加工方式，介紹H65黃銅的性能控制方法。

2 常用性能控制方法及原理

為保證銅及銅合金帶材達到目標性能，一般企業控制帶材機械性能的方式有三種，一種是采用控制精軋加工率的方法來實現，即依據銅及銅合金的加工硬化曲線，控制最后一個軋程的加工率來達到目標性能，其基本原理是利用銅及銅合金由退火組織向加工組織轉變時，隨著晶粒破碎程度的增加，不斷產生空穴、位錯、割階等晶體缺陷，對組織進行強化。由于多數銅及銅合金基礎理論成熟，且控制加工率方法簡單直觀，因此這種方法被多數企業工程技術人員所采用，但此種方法留底料組織及性能對成品性能影響較關鍵。另一種方法是采用熱處理方法來實現，即當銅及銅合金帶材加工到目標厚度時，通過控制成品熱處理工藝參數來控制銅及銅合金帶材回復再結晶程度，使帶材達到期望物理性能［6-7］。由于影響帶材的回復再結晶程度涉及到化學成分、材料組織結構、變形程度、退火溫度、保溫時間、加熱速率等眾多因素，控制相對復雜，因此國內較少企業使用這種方法。第三種方法是針對某些特殊性能的銅及銅合金，需對以上兩種方法配合使用，通過優化晶粒組織控制材料物理性能目標。

3 H65黃銅性能控制方法舉例

以加工0.4mm厚H65黃銅帶材為例，某銅板帶使用廠家對銅板帶生產企業提出了新的材料性能要求，主要指標如表1。對比GB/T26007-2010（彈性元件和接插件用銅帶）標準中H65黃銅帶性能，表1產品性能要求處于半硬（Y2）和硬態（Y）之間。

表1 試制產品目標性能

企業工程技術人員根據目標材料性能，擬定用控制加工率的方法來試制該規格產品，經過多次試驗，始終達不到目標。所采用的主要工藝流程、工藝參數及檢測結果如表2。

表2 采用控制加工率方法試制目標產品的主要工序和參數

觀察表2工藝試制出產品性能發現，帶材抗拉強度和表面硬度均符合目標要求，但是產品延伸率卻<15%。且維氏硬度已接近客戶要求的上限160HV，抗拉強度接近目標性能的下限475MPa。若簡單采取減少精軋軋程加工率或對成品進行適當的退火工藝措施來提高銅帶延伸率的辦法，根據材料延伸率與抗拉強度隨材料加工率及回復再結晶程度的增加而呈現的反向關系，勢必是當滿足延伸率≥15時，抗拉強度<475MPa。為了解決以上矛盾，銅板帶企業工程技術人員首先對退火后留底料進行了金相分析，測試的晶粒度為0.05mm（如圖1），初步判斷留底料在完成再結晶之后經歷了長大過程。因此，工程技術人員分析并確定了盡可能避免留底料組織完成回復再結晶后成長過于粗大，確保足夠變形儲能，減少精軋軋程加工率的改進思路。經討論確定留底料厚度控制在0.5mm厚，并對留底料退火工藝進行一組試驗，以尋找留底料完成回復再結晶后及對應的性能最佳點。試驗時采用的主要工藝參數及退火后物理性能如表3。

圖1 0.58厚留底料退火晶粒度0.05mm

測試以上8組退火后留底料（化學成分相同）的晶粒度，并分別精軋至0.4mm厚，測試成品物理性能，發現留底料退火后晶粒度控制在0.035mm（如圖2），抗拉強度控制在380MPa左右，試制出的帶材物理性能達到目標要求。試制時所采用的主要工藝流程、工藝參數及檢測結果如表4。為了進一步控制好帶材板型，充分發揮H65黃銅的塑性，減少能耗，在保證留底料性能和精軋軋程加工率的前提下，對前面的加工工藝進行了優化，一樣可以達到目標性能，優化后所采用的主要工藝流程、工藝參數及檢測結果如下表5。

圖2 0.5厚留底料退火晶粒度0.035mm

表4 采用控制留底料性能及控制精軋軋程加工率方法試制目標產品的主要工序和參數

表5 優化工藝后試制目標產品的主要工序和參數

4 試制結果與討論

（1）采用控制精軋軋程加工率法控制H65黃銅帶材性能時，需根據目標產品物理性能對留底料的組織結構及物理性能進行優化。留底料的組織結構和物理性能對成品的性能影響較關鍵，在試制各類產品時，需重點控制。

（2）為更精準控制好H65銅帶性能，須測量退火后留底料的晶粒度，并根據H65黃銅晶粒度隨加工的變化規律設置、調整工藝參數。

（3）在做探索試驗時，需注意材料化學成分、試驗設備變換等因素對結果的影響，一般盡可能的統一。

（4）在確定好留底料組織及物理性能后，試驗對前面的加工工藝進行了優化，主要是在滿足各工序目的的前提下，盡可能的控制好板型、縮短流程、減少能耗等，這是提高產品競爭力的有效方式。（5）部分下游帶材使用廠家會提出折彎、沖壓成型等方面的要求，此時更加需要采取多種控制手段優化帶材組織結構，提高其性能。

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The Way of H65 Brass Strip Performance Control

CHEN Jian-tao1，QIAN Ze-tao2，ZHANG Xi-jie2
（1. Jiangxi Copper Technology Research Institute Co., Ltd, Nanchang 330096, Jiangxi, China; 2. JCC Copper Strip Co., Ltd, Nanchang 330096, Jiangxi, China）

H65 brass strip has many good performances for conductive, heat-resisting, wear-resisting, etc. Most companies use hot rolling method to produce H65 brass strip, but also have horizontal casting and cold rolling process for production. The traditional control property method of copper and copper alloy is by controlling the finishing rolling process rate or finished product heat treatment parameters to achieve, but for some special property requirements of strip, two measures need to be taken to cooperate for process.

brass strip；horizontal casting；property control；heat treatment；processing rate

TG339

A

1009-3842（2015）05-0005-03

2015-05-13

陳建濤（1982-），男，湖北孝感人，工程師，本科，主要從事銅及銅合金加工研究。E-mail: cjt021@163.com