TP2铜管再结晶退火试验

TP2铜管再结晶退火试验

TP2铜管再结晶退火试验

潘进兵,张士宏张立文,张海渠,刘劲松

(1.大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁大连　116023;2.中国科学院金属研究所,辽宁沈阳　110016;

3.沈阳大学机械工程学院,辽宁沈阳　110044)

摘要:通过对TP2铜管在不同退火温度和不同保温时间进行再结晶退火试验,结合再结晶动力学和晶粒长大动力学,分析了再结晶体积分数和平均晶粒尺寸的变化规律。结果表明,随着退火温度的提高,TP2铜管发生再结晶过程的开始时刻提前,完成再结晶所需要的时间缩短,随后的晶粒长大过程相对延长,平均晶粒尺寸增加;在500℃时,随着退火时间的延长,再结晶体积分数持续增加,当平均晶粒尺寸增大到2012μm后趋于稳定。关键词:TP2铜管;再结晶退火;再结晶体积分数;平均晶粒尺寸中图分类号:TG156.2　　文献标识码:A　　文章编号:025426051(2007)0420074203

1

1,2,

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3

2

RecrystallizationAnnealingTestofTP2CopperTube

PANJin2bing,ZHANGShi2hong,ZHANGLi2wen,ZHANGHai2qu,LIUJin2song

1

1,2

1

3

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(1.SchoolofMaterialsScienceandTechnology,DalianUniversityofTechnology,DalianL116023,China;2.InstituteofMetalResearch,ChineseAcademyofScience,L3.Schoolof

MechanicalEngineering,ShenyangUniversity,L)

Abstract:TherecrystallizationannealingtestofTP2temperaturesandholdingtimewasstudied,therecrystallizationvolumethecopperweremeasured,andtherecrystal2lizationkineticsandthe.Theresultsshowthattherecrystallizationofthetubeismovedup,thecompeofisshortened,theprocessofgraingrowthiscorrespondinglyprolongedandthemeangrainsizecontinuouslywiththeincreaseofannealingtemperature.Therecrystallizationvolumefrac2tionincreasescontinuouslywiththeincreaseofholdingtimeat500℃,andthemeangrainsizetendstobestableafterincreasingto2012μm.

Keywords:TP2coppertube;recrystallizationannealing;recrystallizationvolumefraction;meangrainsize

　　TP2铜管具有良好的抗腐蚀性和导热性,被广泛地应用于空调和冰箱用制冷管、水管、冷凝器、蒸发器

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和热交换器用管、蒸汽管、蒸馏装置用管等。TP2铜管在生产过程中经历了轧制和多道次的拉拔工序,每道工序都会使铜管发生一定量的塑性变形。这样,在力学性能方面,使得铜管的强度和硬度提高,而塑性和韧性降低,不利于铜管的后续加工。此外,还会使得铜管内部的残余应力升高,储存能增加,处于不稳定状态,较大的残余应力会使铜管变形或开裂,耐蚀性降低。因此,为消除加工硬化对铜管综合性能的影响,生产中采用了再结晶退火工艺。在再结晶退火试验的研

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究方面,许多学者开展了大量的工作,刘建涛等通过再结晶退火试验,得到了某高温粉末合金在不同温度和不同保温时间内再结晶晶粒尺寸的变化规律;赵西成等研究了退火温度对超低碳钢ECAP变形组织

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的影响;关小军等对不同压下率的ELC2BH钢板进

作者简介:潘进兵(1978—),男,湖北孝感人,硕士生,主要从事TP2铜管退火温度场和组织演变的数值模拟。联系电话:037322682604,13889624736　E2mail:bimcopan@http://doc.guandang.net收稿日期:2006212214

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行连续退火试验,获得了冷轧压下率对ELC2BH钢板再结晶和晶粒长大的影响规律;池国明

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研究了变形

量、退火温度和保温时间对3A21铝合金板带材退火组织性能的影响。目前,对钢再结晶退火试验方面的研究开展得较多,工业纯铜方面有待进一步深入研究。本文根据TP2铜管生产的实际情况,采用再结晶退火试验来模拟生产中的退火工艺;根据试验的结果来研究铜管退火过程中组织演变的规律,以及退火工艺参数对铜管组织演变的影响,为生产中的退火工艺提供科学依据。

1　试验材料与方法

　　试验材料采用某铜管厂生产的TP2铜管,化学成

分(质量分数,%)为99190Cu、01015～0104P、01004As、01005Ni、01001Bi、01005Fe、01003Pb、01005Sn、杂质总量<011,符合GB/T5231—2001《加工

铜及铜合金化学成分和产品形状》。该铜管是由水平连铸铜管坯经轧制、二联拉和多道次拉拔而获得,其尺寸为<1217mm×0143mm(外径×壁厚)

试验用样品从上述的铜管上采用线切割切取,每个样品的长度均为25mm,共切取15个样品。由于样

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《金属热处理》2007年第32卷第4

期

TP2铜管再结晶退火试验

品高温时容易氧化,试验前将样品装在石英管中,然后将石英管抽真空、充氩气,最后将石英管密封。

试验在S×2282110型箱式电阻炉内进行,炉温由XMTA(H)28000型温度控制仪控制。试验的退火温度分别为:400℃,500℃,600℃。保温时间分别为5min,10min,20min,30min,40min。首先将电阻炉加热到试验规定的温度,炉温稳定后,将装有样品的石英管放入炉腔中。达到试验要求的保温时间后迅速取出石英管,并将其敲碎,使铜管样品落入水中激冷以保留这一时刻的组织形貌。最后将样品沿轴向切开,经研磨抛光和浓硝酸腐蚀后做成金相样品,在Reichert2Jung金相显微镜上观察铜管轴向的金相组织,并利用自动图像分析仪测定再结晶体积分数和平均晶粒尺寸。

多道次拉拔,在轴向(拉拔方向)发生较大变形,使得铜管坯中的等轴晶粒沿轴向被拉长,呈纤维状。　　图2～4分别为400℃,500℃和600℃再结晶退火时,样品的退火组织随保温时间的变化。由图2可知,在400℃下再结晶退火时,样品中仅能观察到再结晶过程中的组织演变,即使保温达到40min

2　结果与分析

　　图1为样品轴向的原始组织图片。由图1可知,沿轴向晶粒呈拉长的纤维组织,

这是由于铜管进行了

　Oofthesamples

图2　400℃时样品退火组织随不同保温时间的变化

Fig12　Microstructuresofthesamplesannealedat400℃fordifferentholdingtime

(a)10min　(b)20min　(c)30min　(d)40min

图3　500℃时样品退火组织随不同保温时间的变化

Fig13　Microstructuresofthesamplesannealedat500℃fordifferentholdingtime

(a)10min　(b)20min　(

c)30min　(d)40min

图4　600℃时样品退火组织随不同保温时间的变化

Fig14　Microstructuresofthesamplesannealedat600℃fordifferentholdingtime

(a)5min　(b)10min　(c)20min　(d)30min

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TP2铜管再结晶退火试验

再结晶仍未全部完成;随着保温时间的增加,再结晶进行得越发充分,等轴晶组织也增多,但再结晶晶粒的尺寸变化不大,平均晶粒尺寸约为13μm。由图3可知,在500℃下再结晶退火时,样品中可以观察到既发生了再结晶,也发生了晶粒长大;当保温20min时,再结晶已经完成,晶粒全部转变成等轴晶组织,平均晶粒尺寸约为16μm;在再结晶过程中,随着保温时间的延长,再结晶晶粒尺寸增加较为明显,晶粒尺寸由7～9μm增加到14～16μm;而在晶粒长大过程中,晶粒尺寸变化不大,晶粒尺寸趋于稳定,平均晶粒尺寸为18～20μm之间。由图4可知,在600℃下再结晶退火时,样品中仅能观察到再结晶完成后的晶粒长大过程;随着保温时间的延长,晶粒尺寸不断增加,晶粒尺寸的变化非常明显,平均晶粒尺寸由32μm增加到71μm。对比图2、 …… 此处隐藏：3786字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……