《稀土硼锆在hpb59_1黄铜中的细化变质效果_章爱生》由会员分享，可在线阅读，更多相关《稀土硼锆在hpb59_1黄铜中的细化变质效果_章爱生（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、!基金项目“ 江西省教育厅科研基金资助项目( 0 1 z 1 8 1 9 )# 南昌大学科研基金资助项目( z 0 2 9 0 3 )$收稿日期“2 0 0 5 - 0 4 - 0 1收到初稿%2 0 0 5 - 0 6 - 0 8收到修订稿$作者简介“ 章爱生 r e f i n e me n t a n dmo d i f i c a t i o n ; mi c r o s t r u c t u r e sV o l . 5 4 N o . 1 0O c t . 2 0 0 5铸造F O U N D R Y1 0 1 7!在H P b 5 9 - 1合金熔液中分别单独添加不同量的R E
2、“B“Z r# 得到一系列铸态试样# 图1为!2 0 m m !1 0 0 m m铸态试样中段的横截面宏观组织$ 分析各试样# 发现未添加任何元素的试样# 其横截面为发达的柱状晶#呈% 穿晶& 形态# 如图1 a所示 添加0 . 0 0 0 1 % 0 . 0 0 1 %的硼已能完全消除合金的柱状晶# 得到细小均匀的组织横截面# 如图1 b 本试验发现# 超过0 . 0 0 1 %的硼添加量# 进一步提高细化效果并不明显0 . 0 3 % 0 . 0 5 %R E也能消除合金的柱状晶# 如图1 c# 这点与文献 3 的结果一致# 但在该添加范围之外的稀土量均不能完全消除铸态试样横截面的柱状晶
3、图1 d为添加0 . 0 8 %Z r的铸态试样横截面宏观组织# 从图中可看出横截面上仍存在较发达的柱状晶 在添加量0 . 0 1 % 0 . 1 %Z r的整个试验过程中# 均反映锆对H P b 5 9 - 1合金细化变质效果不明显( a )未添加元素( b ) 0 . 0 0 0 5 %B( c ) 0 . 0 5 %R E( d ) 0 . 0 8 %Z r图1添加B“R E“Z r对H P b 5 9 - 1合金铸态试样结晶形态的影响F i g . 1 E f f e c t s o f B#R Ea n d Z r o n t h e a s - c a s t s t r u c
4、t u r e m o r p h o l o g i e s o f H P b 5 9 - 1 a l l o y sH P b 5 9 - 1为!+ “两相黄铜# 根据C u - Z n二元相图#首先自液相中析出“相# 随温度下降# 然后从固相“中析出!相 图2为!2 0 m m !1 0 0 m m铸态试样横截面上半径线中段的铸态微观组织# 图中白色相为!析出相# 黑色相为“基体相 由于试样是在水冷钢铸型中凝固成形# 具有较快的凝固冷却速度# 未添加微量元素时#从液相中析出的“相呈发达柱状晶( 然后固相“也在较快的冷却速度下向!相转变# 结果!相在“柱状晶内和晶界上析出# 成较强方向性
5、的长针片状# 如图2 a所示添加微量硼后 ) 图2 b )# 因微量硼的细化变质作用# 使液相中析出的“相为细等轴晶# 在“相细等轴晶内析出的!相大小受到限制“ 形貌得到很大的改善# 由原来的长针片状转变成短片状# 且消除了原来组织的方向性# 使片状!相分布均匀 从图2 c可看出# 添加0 . 0 5 %R E# 微观组织中不存在柱状晶晶界# 一定程度改善了!相的形态# 说明微量稀土具一定的变质作用( 但另一方面# 显微组织中仍存在少量长片状的!相# 由于!相自“相晶内“ 晶界析出# 这表明基体!相晶粒仍较大( a )未添加元素( b ) 0 . 0 0 0 5 %B( c ) 0 . 0 5
6、 %R E( d ) 0 . 0 8 %Z r图2添加B“R E“Z r对H P b 5 9 - 1试样铸态微观组织的影响F i g . 2 E f f e c t s o f B#R Ea n d Z r o n t h e a s - c a s t m i c r o s t r u c t u r e s o f H P b 5 9 - 1 a l l o y sF O U N D R YV o l . 5 4 N o . 1 0O c t . 2 0 0 51 0 1 8!比较图2 b与图2 c“ 图1 b与图1 c# 显示稀土对H P b 5 9 - 1合金的细化变质效果不及微量硼
7、$ 图2 d为添加0 . 0 8 %Z r的合金铸态微观组织# 出现明显的柱状晶# 析出的!相为较强方向性的长针片状# 由此推断基体“相为粗大的柱状晶# 与图2 a相比# 添加微量锆对合金的细化变质作用不明显$微量稀土对H P b 5 9 - 1合金的细化变质作用# 可理解为稀土在合金中的溶解度很小# 合金凝固时# 易在固液界面前沿富集# 从而阻碍柱状晶的生长 3 $ 为探讨微量硼对H P b 5 9 - 1合金非常显著的细化变质效果机制# 本试验以电解铜% 纯锌“ 纯铅为原材料# 在相同的熔炼工艺条件下# 配制相对较纯的H P b 5 9 - 1合金# 在该合金中添加微量硼& 结果发现# 此
8、时硼的细化变质效果不明显# 只有微量硼与微量铁% 铝同时添加时# 才能达到非常显著的细化变质效果& 由此认为# 硼对该合金的细化变质机理是添加硼与合金中的杂质元素铁% 铝形成高熔点杂质相# 杂质相与H P b 5 9 - 1合金凝固时的初生“相有良好的共格关系# 成为“相形核的衬底# 促进形核# 从而起到细化变质的作用&实际生产中# 常采用连续或半连续铸造工艺生产黄铜铸锭# 后经热加工成要求的型材& 为使H P b 5 9 - 1合金铸锭有良好的热加工性能# 热挤压等热加工过程一般在合金固相相变温度以上的单相“区进行# 所以微量元素对合金铸锭的细化变质效果及其细化变质组织的热稳定性% 以及对加
9、热时!“转变的影响# 将影响合金的热加工性能 3 !4 & 图3为依据H P b 5 9 - 1合金热加工加热温度( 6 8 0 !4 0 m i n )处理的试样 !2 0 m m(横截面心部水淬组织$ 在该加热条件下# 试样的组织并未长大# 此时黑色基体“相已不受如图2所示的大量白色!相遮蔽# 图中清晰显示“相晶界及晶粒大小$ 从图中可看出# 未添加微量元素的试样#!相已完全转化为粗大的单相“ 图中色差为各“相晶粒不同位向所造成( #添加0 . 0 0 0 5 %硼为细晶“相# 沿“相晶界有少量!相# 晶粒大小为3 0 5 0 #m# 这尺寸与图2 b显示的!相长度基本一致# 说明在该加热
10、条件下# 晶粒尚未长大# 硼细化变质组织具较好的热稳定性$ 添加0 . 0 5 %稀土后# 虽然消除了柱状晶# 但为较粗大的“相等轴晶# 大小为1 5 0 3 0 0 #m) 添加微量锆的合金高温组织仍为粗大柱状晶(图3 d )# 这进一步说明稀土% 锆在H P b 5 9 - 1合金中的细化变质效果远不如硼$图3同时也显示了各添加元素对加热时合金“!#( a )未添加元素( b ) 0 . 0 0 0 5 %B( c ) 0 . 0 5 %R E( d ) 0 . 0 8 %Z r( e ) 0 . 0 0 5 %B图3 H P b 5 9 - 1合金试样6 8 0 $!4 0 m i n的
11、水淬组织 F i g . 3 Wa t e r q u e n c h i n g m i c r o s t r u c t u r e s o f H P b 5 9 - 1 a l l o y s a t 6 8 0 %“4 0 m i n转变的影响程度$ 未添加元素试样的高温组织为“相#微量稀土与锆的添加# 使试样在6 8 0 &时的残余!相增多# 表明稀土与锆减缓了!“转变# 提高合金的相变温度$ 比较图3 b和图3 e# 可看出硼添加量的变化对基体“相晶粒大小和加热时!“转变的影响# 添加0 . 0 0 0 5 %硼对合金高温!“转变影响较小# 试样6 8 0 时的残余!相较少#
12、但随着硼含量增大# 一方面进一步细化“相效果不显著# 另一方面却使试样的残余!相明显增多# 如图3 e所示$ 为此在综合考虑细化变质效果及要求对合金高温!“转变影响较小% 不影响热加工性能的情况下,本试验认为硼添加量不宜超过0 . 0 0 1 %$1(极微量硼( 0 . 0 0 0 1 % 0 . 0 0 1 %)对H P b 5 9 - 1合金铸造章爱生等* 稀土硼锆在H P b 5 91黄铜中的细化变质效果1 0 1 9!有非常显著的细化变质作用“ 使发达的柱状晶转化为3 0 5 0 !m的等轴晶“ 其效果远优于稀土和锆#$2%0 . 0 3 % 0 . 0 5 %稀土在H P b 5 9
13、 - 1合金中也具细化变质作用# 锆的细化变质效果不明显#$3%稀土& 锆和过量硼的添加延缓高温“!#转变“ 提高相变温度“ 影响热加工性能“ 但微量硼对此影响相对较小“ 为此硼添加量应小于0 . 0 0 1 %#F a s o y i n uFA“s a d a y a p p a nM“Z a v a d i l R“e t a l . E f f e c t s o f g r a i nr e f i n e m e n t o nh o t t e a r r e s i s t a n c ea n ds h r i n k a g ec h a r a c t e r i s t
14、 i c so fp e r m a n e n t m o l dc a s t y e l l o wb r a s s ( C 8 5 8 0 0 ) J . A F ST r a n s a c t i o n“1 9 9 8“1 0 63 2 7 - 3 3 7Y a n o T“L i n g X“H i g a s h i d a K“e t a l . I m p r o v e m e n t o f f o r m a b i l i t yo f l e a d e db r a s s d u r i n gh o t w o r k i n gs c i e n c
15、e a n dt e c h n o l o g y J . A F ST r a n s a c t i o n“1 9 9 9“1 56 7 - 7 2魏绪钧“ 徐秀芝“ 冯法伦.稀土对H P b 5 9 - 1铅黄铜金相组织及性能的影响 J .稀土“1 9 9 2“1 3 ( 3 )2 4 - 2 6吴卫华“ 周浪“ 杨青. H P b 5 9 - 1黄铜变质细化晶粒组织的热稳定性 J .特种铸造及有色合金“2 0 0 4“( 1 )3 9 - 4 0王吉会“ 姜晓霞“ 李诗卓.硼对铜合金组织和性能的影响 J .材料研究学报“1 9 9 7“1 1 ( 4 )3 8 1 - 3 8 6
16、1 2 3 4 5 $ 编辑 张允华“z y h f o u n d r y w o r l d . c o m%参考文献偃师市福利冶金材料厂$ 原河南省偃师东口孜特种耐火材料厂%向全国提供创新成果T X - 3&T X - 4&T X - 5&T X - 6型中频工频炉料1& 中频炉用 中性& 酸性& 碱性捣打料“ 本厂研制生产特新炉料品种有“T X - 3型 熔炼高锰钢炉龄比镁质炉料高2 0 %“ 其特点 不裂纹& 不挂渣& 合金元素损失少& 耐侵蚀& 受潮不失效(“T X - 4型 熔不锈钢炉龄达1 2 0炉以上“ 其特点 不裂纹& 不挂渣& 受潮不失效& 极耐侵蚀“ 使用温度高达18 2 0 !以上两种炉料性能详见李广太论文 ) 铸造*1 9 9 8年第7期3 8 - 3 9页“T X - 5型 适应各种容量中频炉“ 熔炼高熔点的不锈钢& 特殊钢“ 具有优良抗渣抗侵蚀性能“ 热体积稳定“ 可有效抑制裂纹“
