Jun120082008年6月MATERIALSRESEARCHANDAPPLICATION:167329981(2008)0220162203黄铜笔管开裂原因的探讨詹浩,李扬,张心红(广州有色金属研究院分析测试中心,广东广州510650)摘要:针对H65黄铜笔管开裂的现象,对铜管和笔管进行了力学性能、金相组织及X射线衍射检测,检测结果表明,H65黄铜存在脆性相及铜管和笔管内部存在残余拉应力是笔管开裂的主要原因.关键词:H65黄铜;脆性相;应力腐蚀断裂:TG146111文献标识码:A度,用UT22金相显微镜分析样品的金相组织,用D/Max2RCX射线衍射仪分析样品的相组成.东莞某公司在用H65黄铜生产笔管的过程中发现笔管有开裂的现象,而且成品笔也出现笔管开裂的现象.为找出笔管开裂的原因,对黄铜管供应商的铜管拉制工艺和该公司的笔管生产工艺进行考察,并提取了部分试样,进行相关性能的测试,最后提出了消除或减少笔管开裂的建议.2开裂原因的分析211H65黄铜的性质国内H65黄铜与美国和日本相对应的合金及国际标准ISO规定的合金成分[1]列于表1.H65黄铜是黄铜合金系列的一种,属Cu2Zn二元系合金,其平衡相图[2]如图1所示.由图1可知,w(Zn)<34%的合金为单相α黄铜,w(Zn)>34%的合金为α+β两相黄铜(β相为脆性相).在实际生产中,由于铸锭、退火过程中冷却速度的关系,锌质量分数为32%～34%的黄铜合金1试验方法111试样H65黄铜管由东莞某铜管专业生产厂提供,笔管样品及已开裂的笔管样品由该公司提供.112测试仪器用WE210液压万能试验机测试样品的抗拉强度和延伸率,用Hv25小负荷维氏硬度计测试样品的硬也经常出现α+β两相组织[3].制笔材料H65黄铜表1H65黄铜的化学成分ChemicalcompositionofH65brassTable1合金成分w/%标准代号合金牌号杂质总量w/%CuZnFePb中国美国日本国际GBASTMJISISOH65C27000C2700CuZn356315～686310～681563～6764～67余量余量余量余量01100107010501100103011001070105≤013收稿日期:2007204218作者简介:詹浩(1962-),男,辽宁沈阳人,工程师,学士第2卷第2期詹浩,等:黄铜笔管开裂原因的探讨163表3不同状态下H65铜管的力学性能MechanicalpropertiesofH65brasstubeafterdiffer2enttreatmentproceduresTable3σ/(N·mm21)δ/%样品号状态HvABEFG原料管坯A退火后拉伸第三道次E退火后拉伸最后道次330335663388503283321352171367137014201179911161373508012HG低温退火后图1Cu2Zn二元平衡相图Fig11EquilibriumphasediagramofCu2Znbinarysystem含锌量高达35%,处于Cu2Zn二元合金平衡相图α单相与α+β双相的交界区域,所以该材料是一种对应力腐蚀断裂比较敏感的合金.212铜管拉伸工艺的影响H65黄铜是一种冷加工塑性很好的合金,在退火充分的条件下,一般可以承受大于50%的加工率.在铜管的加工中各拉伸道次的加工率列于表2.由表2可知,该工艺道次加工率的分配没问题,不会对铜管产生不良影响,只是加工率的分配不太均匀.图2成品铜管D10.6×0.3(H)和已开裂笔管(L)的X射线衍射图Fig12XRDpatternsoftheD10.6×0.3finishedbrasstube表2H65黄铜管拉伸加工率的分配Table2TensilerateallotmentofH65brasstube对成品铜管D1016×013进行氨熏试验,并观察其金相组织(图3).从图3可看出,金相组织大部分已转变成等轴状晶粒,说明成品管的低温退火温度已超过了合金的再结晶温度.样品出现明显的裂纹,说明H65黄铜合金的应力腐蚀是比较严重的.213笔管缩口拉伸工艺的影响采用缩口拉伸工艺将铜管经五道次缩口加工成笔管,其硬度测试结果列于表4.由表4可知,材料的硬度由缩口前的8012提高到缩口后的185,说明成品笔管内部存在残余应力.根据该公司提供的资料,计算出成品笔管最小直径处所承受的加工率是1818%.这个加工率对于H65黄铜而言是完全可以承受的,但是缩口后若不经过任何热处理,就会使笔管存在较大的内应力.对开裂的笔管(样品代号L)进行X射线衍射分析,如图2所示.由图2可知,开裂笔管存在脆性相β相,这是应力腐蚀断裂的一个重要因素.缩口后笔管的金相组织如图4所示.从图4可看出,再结晶的等轴晶粒已严重变形,说明笔管存在道次拉前尺寸/mm拉后尺寸/mm道次加工率/%D25×115D22×112D19×110D16×017D1415×015D12×0145D22×112D19×110D16×017D1415×015D12×0145D1115×01352912271957113416251725101...