一種稀土鋅銅鈦合金帶材的形變熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有色金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋅基合金帶材的熱處理和 塑性變形工藝。 技術(shù)背景
[0002] 鋅及鋅合金熔化溫度低，變形抗力小，加工能耗低，且價(jià)廉易得，可顯著節(jié)約材料 和生產(chǎn)成本。目前，具有優(yōu)良力學(xué)性能的鋅鋁鈦（Zn-Al-Ti )和鋅銅鈦（Zn-Cu-Ti )變形鋅合 金已在五金、裝飾、機(jī)械、電子、儀器儀表、通訊連接等制造領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，且其用途正 在不斷擴(kuò)大。尤其在我國(guó)銅資源日趨匱乏的當(dāng)前形勢(shì)下，"以鋅節(jié)銅"和"以鋅代銅"成為材 料領(lǐng)域一個(gè)新的發(fā)展方向，因此，深入開(kāi)展此類(lèi)合金的組織與性能研宄，進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)工 藝，并推廣其應(yīng)用范圍，具有重要的實(shí)際意義。
[0003] 理論上鋅具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)（hcp)，室溫下只有一套滑移系統(tǒng)，自由電子較 少，金屬性不強(qiáng)，因此塑性變性能力差。鋅的晶體結(jié)構(gòu)（hep)的各向異性本質(zhì)，加上冷軋變 形的特性，使其板帶材具有強(qiáng)烈的織構(gòu)傾向和性能各向異性。本發(fā)明涉及的稀土鋅銅鈦 (Zn-Cu-Ti-RE)帶材主要用作小五金件和衛(wèi)浴用沖壓件，必須具有較好的綜合力學(xué)性能和 優(yōu)良的深沖性能。而帶材明顯的各向異性，使沖壓成形時(shí)易產(chǎn)生制耳、開(kāi)裂等缺陷，嚴(yán)重降 低其深沖性能和產(chǎn)品質(zhì)量。
[0004] 塑性比（r=ln( ε y/ ε z))、制耳率和屈強(qiáng)比（。s/。b)都是衡量板帶材深沖性能的 重要指標(biāo)。當(dāng)塑性比大、制耳率小、屈強(qiáng)比低時(shí)，板帶材的厚度方向較平面方向難于變形，則 在沖壓成形時(shí)的塑性流動(dòng)主要發(fā)生在平面范圍內(nèi)，而不是通過(guò)厚度方向的減薄來(lái)完成，沖 壓時(shí)就不會(huì)在局部區(qū)域因厚度變薄而發(fā)生破裂失效。因而板帶材的各向異性越小，深沖性 能越好。通常認(rèn)為，冷軋板帶材各向異性主要是由延伸率的各向異性導(dǎo)致的，但深入的試驗(yàn) 研宄表明，板帶材抗拉強(qiáng)度的各向異性才是主要原因。
[0005] 各向異性材料的性能及其變化程度取決于各向異性的織構(gòu)起源，以及這種織構(gòu)發(fā) 展的強(qiáng)弱程度，即取決于各織構(gòu)之間是否均衡。為了改善鋅合金板帶材的深沖性能和成形 性，預(yù)測(cè)和控制鋅合金板帶材的顯微組織，尤其是晶體結(jié)構(gòu)和相組成顯得尤其重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的主要目的是提出一種可有效降低稀土鋅銅鈦合金帶材的各向異性，提高 其組織均勻性和深沖性能的稀土鋅銅鈦合金帶材的形變熱處理工藝。
[0007] 以本發(fā)明工藝進(jìn)行形變熱處理的板材為先經(jīng)過(guò)熱軋?jiān)俳?jīng)過(guò)冷軋至I. 0?0. 5mm的 半制品，本發(fā)明的主要特征是采用"先低溫退火，再高溫退火，最終冷軋"的工藝方案，即： 將半制品置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行一次低溫退火，出爐空冷后，再進(jìn)行一次高溫退火，再出爐空冷 后，再進(jìn)行最終冷軋。
[0008] 本發(fā)明低溫退火，一方面可消除帶材的殘余應(yīng)力，同時(shí)促進(jìn)帶材的再結(jié)晶以及第 二相（CuZndP TiZn 15)的析出；高溫退火處理可使部分第二相（CuZnJP TiZn 15)重新溶解于 基體，提高合金強(qiáng)度，同時(shí)使合金的再結(jié)晶組織得以穩(wěn)定，晶粒取向更為分散。熱處理之后 再進(jìn)行一次強(qiáng)力冷軋變形，冷軋變形率控制在30~60%，可使已完全再結(jié)晶的帶材再經(jīng)歷一 次動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，不僅晶粒更為細(xì)化均勻，而且晶體取向分散度更高，由此獲得具有低的各向 異性程度和優(yōu)良深沖性能的稀土鋅銅鈦合金帶材。
[0009] 常規(guī)加工工藝是冷軋至最終厚度后再進(jìn)行一次穩(wěn)定化退火處理。按常規(guī)工藝制備 的鋅合金帶材，因無(wú)中間再結(jié)晶過(guò)程調(diào)整晶粒取向分布，所以最終帶材具有強(qiáng)烈織構(gòu)和明 顯的各向異性。
[0010] 本發(fā)明在帶材最終的熱處理和冷軋變形工藝環(huán)節(jié)，采用以上特殊的形變熱處理工 藝，對(duì)冷乳至一定厚度的稀土鋅銅鈦合金帶材進(jìn)行連續(xù)兩次熱處理，然后再對(duì)帶材施加一 定程度的最終冷軋變形。本發(fā)明的主要技術(shù)特征表現(xiàn)在對(duì)鋅帶最終的熱處理和冷軋變形 工藝環(huán)節(jié)的控制，以制備一種具有低的各向異性程度和優(yōu)良深沖性能的稀土鋅銅鈦合金帶 材。
[0011] 采用本發(fā)明工藝制備的稀土鋅銅鈦合金帶材，其不同方向（與軋制方向成0°、 45 °和90 °角）的力學(xué)性能和深沖性能為：屈服強(qiáng)度（σ s)=90MPa~120MPa，（ σ s) 45。=100MPa~130MPa，（ σ s) 9(|。=90MPa~140MPa ;抗拉強(qiáng)度（σ b)。。=HOMPa ~180MPa，（ 〇 b) 45。=150MPa ?190MPa，（ 〇 b) 9〇。=160MPa ?220MPa ;屈強(qiáng)比（〇 s/ σ b) 〇。=0· 69?0· 81，（ σ s/ σ b) 45。=0· 69?0· 78,（ 〇 s/ σ b) 9〇。=〇· 63?0· 75 ;斷后延伸率 δ 〇。=60?90%，δ 45。=60?100%， δ 90。=60~80% ;塑性比 r0。=3. 4~4· 2, r45。=3. 5~4· 6, r90。=2. 9~3· 6, r平均=3. 5~4· 2〇
[0012] 另外，本發(fā)明優(yōu)選的低溫退火的溫度條件為120?160°C，時(shí)間為1?4h。最佳選 擇為：低溫退火的溫度條件為130?150°C，時(shí)間為1?4h。
[0013] 優(yōu)選的高溫退火的溫度條件為180?220°C，時(shí)間為2?6h。最佳選擇為：高溫退 火的溫度條件為180?200°C，時(shí)間為2?6h。
[0014] 控制最終冷軋變形率為30?60%。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 以下結(jié)合本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行具體描述，所舉實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，使 本發(fā)明的上述及其他目的、特征和其他優(yōu)勢(shì)更加清晰，并非用于限定本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
[0016] 實(shí)施例1 稀土鋅銅鈦合金（Zn-0. 9Cu-0. 05Ti-0. 02RE)經(jīng)如下工藝步驟加工成帶材： 1、準(zhǔn)備原料。
[0017] 2、熔煉。
[0018] 3、連續(xù)鑄造。
[0019] 4、將帶材的厚度熱軋至3. 5-5. 0mm。
[0020] 5、將帶材的厚度冷軋至0. 50mm。
[0021] 6、將半制品置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行一次低溫退火，退火溫度條件為130°C，經(jīng)Ih后，出 爐，空冷。
[0022] 7、將半制品置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行一次高溫退火，退火溫度條件為180°C，經(jīng)2h后，出 爐，空冷。
[0023] 8、將半制品進(jìn)行最終冷軋至厚度為0. 30mm。
[0024] 9、精整后成品檢測(cè)（力學(xué)和深沖性能)，再包裝入庫(kù)。
[0025] 通過(guò)控制熱處理和最終冷軋塑性變形，調(diào)整其晶粒取向分布和相結(jié)構(gòu)，使帶材具 有較低的各向異性和良好的深沖性能。其性能檢測(cè)結(jié)果列入表1。
[0026] 實(shí)施例2 稀土鋅銅鈦合金（Zn-0. 9Cu-0. 05Ti-0. 02RE)經(jīng)如下工藝步驟加工成帶材： 1、準(zhǔn)備原料。
[0027] 2、熔煉。
[0028] 3、連續(xù)鑄造。
[0029] 4、將帶材的厚度熱軋至3. 5-5. 0mm。
[0030] 5、將帶材的厚度冷軋至0. 50mm。
[0031] 6、將半制品置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行一次低溫退火，退火溫度條件為130°C，經(jīng)2h后，出 爐，空冷。
[0032] 7、將半制品置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行一次高溫退火，退火溫度條件為180°C，經(jīng)2h后，出 爐，空冷。
[0033] 8、將半制品進(jìn)行最終冷軋至厚度為0. 25mm。
[0034] 9、精整后成品檢測(cè)(力學(xué)和深沖性能)，再包裝入庫(kù)。
[0035] 通過(guò)控制熱處理和最終冷軋塑性變形，調(diào)整其晶粒取向分布和相結(jié)構(gòu)，使帶材具 有較低的各向異性和良好的深沖性能。其性能檢測(cè)結(jié)果列入表1。
[0036] 實(shí)施例3 稀土鋅銅鈦合金（Zn-0. 9Cu-0. 05Ti-0. 02RE)經(jīng)如下工藝步驟加工成帶材： 1、準(zhǔn)備原料。
[0037] 2、熔煉。
[0038] 3、連續(xù)鑄造。
[0039] 4、將帶材的厚度熱軋至3. 5-5. 0mm。
[0040] 5、將帶材的厚度冷軋至0. 50mm。
[0041] 6、將半制品置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行一次低溫退火，退火溫度條件為150°C，經(jīng)2h后，出 爐，空冷。
[0042] 7、將半制品置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行一次高溫退火，退火溫度條件為190°C，經(jīng)4h后，出 爐，空冷。
[0043] 8、將半制品進(jìn)行最終冷軋至厚度為0. 30mm。
[0044] 9、精整后成品檢測(cè)(力學(xué)和深沖性能)，再包裝入庫(kù)。
[0045] 通過(guò)控制熱處理和最終冷軋塑性變形，調(diào)整其晶粒取向分布和相結(jié)構(gòu)，使帶材具 有較低的各向異性和良好的深沖性能。其性能檢測(cè)結(jié)果列入表1。
[0046] 實(shí)施例4 稀土鋅銅鈦合金（Zn-0. 9Cu-0. 05Ti-0. 02RE)經(jīng)如下工藝步驟加工成帶材： 1、準(zhǔn)備原料。
[0047] 2、熔煉。
[0048] 3、連續(xù)鑄造。
[0049] 4、將帶材的厚度熱軋至3. 5-5. 0mm。
[0050] 5、將帶材的厚度冷軋至0. 50mm。
[0051] 6、將半制品置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行一次低溫退火，退火溫度條件為150°C，經(jīng)4h后，出 爐，空冷。
[0052] 7、將半制品置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行一次高溫退火，退火溫度條件為200°C，經(jīng)6h后，出 爐，空冷。
[0053] 8、將半制品進(jìn)行最終冷軋至厚度為0. 30mm。
[0054] 9、精整后成品檢測(cè)(力學(xué)和深沖性能)，再包裝入庫(kù)。
[0055] 通過(guò)控制熱處理和最終冷軋塑性變形，調(diào)整其晶粒取向分布和相結(jié)構(gòu)，使帶材具 有較低的各向異性和良好的深沖性能。其性能檢測(cè)結(jié)果列入表1。
[0056] 表1各實(shí)施例檢測(cè)的性能參數(shù)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種稀土鋅銅鈦合金帶材的形變熱處理工藝，將熱乳板還經(jīng)冷乳至I. O?0. 5mm的 半制品，其特征在于：將半制品置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行一次低溫退火，出爐空冷后，再進(jìn)行一次 高溫退火，再出爐空冷后，再進(jìn)行最終冷軋。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述形變熱處理工藝，其特征在于：所述低溫退火的溫度條件為 120?160°C，時(shí)間為1?4h。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述形變熱處理工藝，其特征在于：所述低溫退火的溫度條件為 130?150°C，時(shí)間為1?4h。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述形變熱處理工藝，其特征在于：所述高溫退火的溫度條件為 180?220°C，時(shí)間為2?6h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述形變熱處理工藝，其特征在于：所述高溫退火的溫度條件為 180?200°C，時(shí)間為2?6h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述形變熱處理工藝，其特征在于：所述最終冷軋，變形率控制在 30 ?60%〇
【專(zhuān)利摘要】一種稀土鋅銅鈦合金帶材的形變熱處理工藝，屬于有色金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，以本發(fā)明工藝進(jìn)行形變熱處理的板材為先經(jīng)過(guò)熱軋?jiān)俳?jīng)過(guò)冷軋至1.0～0.5mm的半制品，將半制品置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行次低溫退火，出爐空冷后，再進(jìn)行次高溫退火，再出爐空冷后，再進(jìn)行最終冷軋。本發(fā)明在帶材最終的熱處理和冷軋變形工藝環(huán)節(jié)，采用以上特殊的形變熱處理工藝，主要技術(shù)特征表現(xiàn)在對(duì)鋅帶最終的熱處理和冷軋變形工藝環(huán)節(jié)的控制，以制備種具有低的各向異性程度和優(yōu)良深沖性能的稀土鋅銅鈦合金帶材。
【IPC分類(lèi)】C21D8-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104561487
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510033883
【發(fā)明人】張世道, 林高用
【申請(qǐng)人】海安縣恒昌金屬壓延有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日