一種降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，屬于金屬熱處理【技術領域】。該方法包括以下步驟：在銅合金時效處理過程中，在銅合金線材上施加100～280MPa的拉應力，時效溫度為300～500℃，時效時間為2～8小時。本發明在銅合金線材時效熱處理的過程中同時施加拉應力，可使線材內部殘余應力擴散趨向均勻化，最大限度的去除材料內部的殘余應力，對于防止線材后續加工和使用過程中發生變形具有明顯的抑制作用。試驗證明，銅合金線材在時效處理過程中施加拉應力后，其表面殘余應力明顯降低。
【專利說明】一種降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法
【技術領域】
[0001]本發明具體涉及一種降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，屬于金屬熱處理【技術領域】。
【背景技術】 [0002]銅合金線材在熱變形、冷變形及熱處理的過程中，內部存在著殘余應力或局部應力集中，由于殘余應力的存在，這種線材在后續加工成制品的過程中會使制品發生變形。因此，消除銅合金線材的殘余應力，對提高產品的成品率至關重要。
[0003]目前普遍應用的消除殘余應力的工藝是退火處理，對精度要求高的零件要在粗加工后進行人工時效處理，該工藝雖然能夠在一定程度上消除殘余應力，但消除殘余應力的效果并不理想，尤其在線材方面，即便是經過去應力退火處理，加工時還容易產生變形。以插接件用線材為例，雖然線材前期經矯直、退火、精磨等多工序處理，仍然在后期制品中存在殘余應力，導致產品在實際使用過程中發生變形。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法。
[0005]為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是:
[0006]一種降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，包括以下步驟:在銅合金時效處理過程中，在銅合金線材上施加100~280MPa的拉應力，時效溫度為300~500°C，時效時間為2~8小時。
[0007]上述時效處理過程中，升溫時拉應力和溫度的施加順序任意，降溫時必須先卸載拉應力，再逐漸降溫。
[0008]所述的銅合金線材的橫截面直徑< 10mm。
[0009]上述用于降低銅合金殘余應力的時效處理方法適用于二元銅合金、三元銅合金等。二元銅合金如Cu-Cr合金等,三元銅合金如Cu-Cr-Zr合金等。
[0010]所述的時效處理可以采用單級時效處理，也可以采用分級時效處理的方法。分級時效處理可以為兩級時效處理、三級時效處理，抑或更多級時效處理。本發明分別提供一種兩級時效處理和二級時效處理的方法。
[0011]所述的兩級時效處理為:第一階段在合金線材上施加200~300MPa的拉應力，加熱升溫至250~350°C，保溫I~3小時；第二階段施加100~200MPa的拉應力，在溫度為300~500°C下保溫I~3小時。
[0012]所述的三級時效處理為:第一階段施加200~300MPa的拉應力，加熱升溫至250~350°C，保溫I~3小時；第二階段卸載拉應力，在溫度為300~500°C下保溫I~3小時；第三階段施加100~150MPa的拉應力，在溫度為300~500°C下保溫I~3小時。或者第一階段施加200~300MPa的拉應力，加熱升溫至250~350°C，保溫I~3小時；第二階段施加150~250MPa的拉應力，在溫度為300~500°C下保溫I~3小時；第三階段施加100~150MPa的拉應力，在溫度為300~500°C下保溫I~3小時。
[0013]本發明的有益效果:
[0014]本發明在銅合金線材時效熱處理的過程中同時施加拉應力，可使線材內部殘余應力擴散趨向均勻化，最大限度的去除材料內部的殘余應力，對于防止線材后續加工和使用過程中發生變形具有明顯的抑制作用。
【具體實施方式】
[0015]下述實施例僅對本發明作進一步詳細說明，但不構成對本發明的任何限制。
[0016]實施例1
[0017]本實施例中降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，包括以下步驟:將規格為Φ IOmmX 5000mm經過變形量為51%的拉拔變形的Cu-0.73Cr合金試樣放入退火爐中進行時效處理，并通過與爐外相連接的應力加載裝置施加拉應力，在合金線材上施加250MPa的拉應力，并加熱升溫至300°C，保溫2小時；最后卸載拉應力，隨爐溫冷卻至室溫。
[0018]本實施例中殘余應力測量結果詳見下表1。
[0019]實施例2
[0020]本實施例中降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，包括以下步驟:將規格為Φ 7mmX 5000mm經過變形量為51%的拉拔變形的Cu_0.33Cr_0.054Zr合金放入退火爐中進行時效處理，并通過與爐外相連接的應力加載裝置施加拉應力，第一階段在合金線材上施加280MPa的拉應力，并加熱升溫至300°C，保溫I小時；第二階段施加120MPa的拉應力，升溫至450°C，保溫I小時；最后卸載拉應力，合金線材隨爐溫冷卻至室溫即可。
[0021]本實施例中殘余應力測量結果詳見下表1。
[0022]實施例3
[0023]本實施例中降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，包括以下步驟:將規格為Φ IOmmX 5000mm經過變形量為51%的拉拔變形的Cu-0.33Cr_0.054Zr合金放入退火爐中進行時效處理，并通過與爐外相連接的應力加載裝置施加拉應力，第一階段在合金線材上施加280MPa的拉應力，并加熱升溫至300°C，保溫I小時；第二階段卸載拉應力，繼續升溫至450°C，保溫2小時；第三階段繼續施加120MPa的拉應力，并在450°C下保溫I小時；最后卸載拉應力，合金線材隨爐溫冷卻至室溫即可。
[0024]本實施例中殘余應力測量結果詳見下表1。
[0025]實施例4
[0026]本實施例中降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，包括以下步驟:將規格為Φ 7mmX 5000mm經過變形量為51%的拉拔變形的Cu_0.73Cr合金放入退火爐中進行時效處理，并通過與爐外相連接的應力加載裝置施加拉應力，第一階段在合金線材上施加250MPa的拉應力，并加熱升溫至300°C，保溫2小時；第二階段減小拉應力為200MPa，繼續升溫至4000C，保溫2小時；第三階段減小拉應力為lOOMPa，繼續升溫至500°C，并保溫2小時；最后卸載拉應力，合金線材隨爐溫冷卻至室溫即可。
[0027]本實施例中殘余應力測量結果詳見下表1。
[0028]對比例I
[0029]本對比例中 銅合金線材的時效處理方法，包括以下步驟:將規格為Φ 7mm X 5000mm經過變形量為51%的拉拔變形的Cu-0.73Cr合金放入退火爐中進行時效處理，升溫至300°C，保溫2小時；合金線材隨爐冷卻至室溫即可。
[0030]本對比例中銅合金線材的殘余應力測量結果詳見下表1。
[0031]對比例2
[0032]本對比例中銅合金線材的時效處理方法，包括以下步驟:將規格為Φ IOmmX 5000mm經過變形量為51%的拉拔變形的Cu-0.33Cr_0.054Zr合金放入退火爐中進行時效處理，第一階段升溫至300°C，保溫I小時；第二階段升溫至450°C，保溫I小時；合金線材隨爐溫冷卻至室溫即可。
[0033]本對比例中銅合金線材的殘余應力測量結果詳見下表1。
[0034]對比例3
[0035]本對比例中銅合金線材的時效處理方法，包括以下步驟:將規格為Φ IOmmX 5000mm經過變形量為51%的拉拔變形的Cu-0.33Cr_0.054Zr合金放入退火爐中進行時效處理，第一階段升溫至300°C，保溫I小時；第二階升溫至450°C，保溫3小時；合金線材隨爐溫冷卻至室溫即可。
[0036]本對比例中銅合金線材的殘余應力測量結果詳見下表1。
[0037]對比例4
[0038]本對比例中銅合金線材的時效處理方法，包括以下步驟:將規格為Φ 7mm X 5000mm經過變形量為51%的拉拔變形的Cu-0.73Cr合金放入退火爐中進行時效處理，第一階段升溫至300°C，保溫2小時；第二階段繼續升溫至400°C，保溫2小時；第三階段繼續升溫至500°C，并保溫2小時；合金線材隨爐溫冷卻至室溫即可。
[0039]本對比例中銅合金線材的殘余應力測量結果詳見下表1。
[0040]試驗例
[0041]取實施例1~4及對比例I~4時效處理后的銅合金線材，利用X射線衍射法進行殘余應力測量，測量結果詳見下表1。
[0042]表1各處理組銅合金線材的表面殘余應力
[0043]
【權利要求】
1.一種降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，其特征在于:包括以下步驟:在銅合金時效處理過程中，在銅合金線材上施加100~280MPa的拉應力，時效溫度為300~500°C，時效時間為2~8小時。
2.根據權利要求1所述的降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，其特征在于:所述的銅合金線材的橫截面直徑< 10mm。
3.根據權利要求1所述的降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，其特征在于:所述的銅合金為二元銅合金或三元銅合金。
4.根據權利要求3所述的降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，其特征在于:所述的二元銅合金為Cu-Cr合金。
5.根據權利要求3所述的降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，其特征在于:所述的三元銅合金為Cu-Cr-Zr合金。
6.根據權利要求1所述的降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，其特征在于:所述的時效處理為單級時效處理或多級時效處理。
7.根據權利要求6所述的降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，其特征在于:所述的多級時效處理為兩級時效處理或三級時效處理。
8.根據權利要求7所述的降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，其特征在于:所述的兩級時效處理為:第一階段在合金線材上施加200~300MPa的拉應力，加熱升溫至250~350°C，保溫I~3小時；第二階段施加100~200MPa的拉應力，在溫度為300~500°C下保溫I~3小時。
9.根據權利要求7所述的降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，其特征在于:所述的三級時效處理為:第一階段施加200~300MPa的拉應力，加熱升溫至250~350°C，保溫I~3小時；第二階段卸載拉應力，在溫度為300~500°C下保溫I~3小時；第三階段施加100~150MPa的拉應力，在溫度為300~500°C下保溫I~3小時。
10.根據權利要求7所述的降低銅合金線材殘余應力的時效處理方法，其特征在于:所述的三級時效處理為:第一階段施加200~300MPa的拉應力，加熱升溫至250~350°C，保溫I~3小時；第二階段施加150~250MPa的拉應力，在溫度為300~500°C下保溫I~3小時；第三階段施加100~150MPa的拉應力，在溫度為300~500°C下保溫I~3小時。
【文檔編號】C22F1/08GK103540883SQ201310484763
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月16日 優先權日:2013年10月16日
【發明者】宋克興, 張彥敏, 白寧, 賈淑果, 李紅霞, 周延軍, 國秀花, 張學賓, 趙培峰 申請人:河南科技大學