金属材料课程设计修改版

摘要

铜与锌组成的合金称为简单黄铜，在此基础上加入其他合金元素称为复杂黄铜；黄铜具有美丽的颜色、较高的力学性能、耐蚀、耐磨、易切削、低成本、良好工艺性能等，是应用最广泛的铜合金。铜合金在电器、电子、机械、车辆、化工、船舶、航空、工艺品等领域具有广泛应用，目前也是无线通信、IC卡、计算机、网络、电动汽车等新兴技术领域的重要材料。不同的铜合金具有不同的专业用途，H62是商业黄铜，通过对H62材料成分特点及性能特点，确定铜合金板带材的热处理工艺。本次主要讨论退火处理对Ｈ６２黄铜显微组织与力学性能的影响。

马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性，可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片（1Cr13）、蒸汽装备的轴和拉杆（2Cr13），以及在腐蚀介质中工作的零件如活门、螺栓等（4Cr13）。碳含量较高的钢号（4Cr13、9Cr18）则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。其中含碳量比较低的12Cr13. 20Cr13. 14Cr17Ni2对应的类似于结构钢中的调质钢。可以制造机械零件，如汽轮机叶片，叶轮等要求较高且具有抗弱腐蚀介质的零件。其中20Cr13钢是较常用的不锈钢，具有较高的热强性，抗氧化性，良好的减震性。在弱腐蚀介质中具有较好的耐蚀性。热处理后具有较高的性能。常用来制作450℃以下的机械零件和常温以下使用的化工及食品工业容器。例如，传动件，固定销，拉杆，汽轮机叶片，阀座，阀板，模具等。传统的热处理调质工艺是高温加热，油淬，然后回火。

关键词：退火工艺，H62黄铜，硬度，缺陷，金相显微组织

2Cr13，汽轮机叶片，调质

前言 (3)

第1章金属材料分析 (4)

1.1 H62黄铜的材料分析 (4)

1.2 H62黄铜的材料分析 (4)

第2章H62黄铜热处理工艺的设计 .............. 错误！未定义书签。

2.1工艺方法选择和工艺路线的确定 ....... 错误！未定义书签。

2.1.1方案 ............................................ 错误！未定义书签。

2.2制定热处理工序的工艺参数 (5)

2.2.1加热方法与冷却方式 (5)

2.2.2热处理后检验方法 (5)

2.2.3热处理工艺曲线 (5)

第3章H62退火前后组织观察 ....................... 错误！未定义书签。

3.1 H62黄铜退火前后分析 (7)

3.1.1H62黄铜退火前后组织 (7)

3.1.2H62黄铜退火前后组织图 (8)

3.1.3 退火前后组织变化分析 (8)

3.2退火前后组织变化分析 (9)

第4章2Cr13钢热处理工艺的设计 (10)

4.1 工作环境 (10)

4.2 性能要求 (10)

4.3 选材 (10)

4.4 2Cr13钢的性能 (11)

4.5 工艺方法选择和工艺路线的确定 (11)

4.6 工艺参数 (12)

4.7 工序说明 (15)

4.8 常见热处理缺陷 (15)

结论 (17)

课程设计总结 (18)

参考文献 (19)

前言

铜和铜合金是古老而永远年轻的有色金属。它伴随着中华民族历尽了近五千年的历史沧桑。随着社会和科学技术的进步和发展，铜和铜合金加工技术也由半机械化向机械化和自动化发展。20世纪80年代，在铜合金加工理论取得很多新成果的同时，新工艺、新技术和新产品也相继出现。我国铜合金加工产业发展迅速，铜合金材料加工产量居世界首位。铜合金材料的加工技术是控制和改善材料形状、组织、性能及尺寸的主要手段。加工技术的发展和进步，对铜合金新材料的开发研究、应用有着决定性的作用，同时，对改善和提高传统材料的生产和使用性能也具有重要的意义。

通过对汽轮机叶片的工作条件及性能要求分析，根据要求选用适当的材料，通过对2Cr13钢的材料成分特点及性能特点，确定汽轮机叶片的热处理工艺。首先，分析零件的使用工况及性能，根据要求选用材料；然后，确定加工工艺流程，针对流程中的具体热处理工艺查看热处理手册查找钢种的方法、参数等做出设计。最后，根据钢种设计写出总结。汽轮机叶片在高温高压下工作，而2Cr13钢在淬火状态下硬度高，耐蚀性良好。常用作汽轮机叶片。

2Cr13钢机械加工性能好，经热处理后具有优良的耐磨性能，较好的强韧性，适宜制造承受高负荷并在腐蚀介质作用下的模具。经调质后有比较优良的综合力学性能。但2Cr13钢需经过正确的热处理工艺才能达到比较好的性能以使用。而热处理无疑是摆在前面的一道难题。通过对经典2Cr13钢热处理工艺的分析，更加明确在热处理工艺过程中所需要注意的问题。能够正确确定加热温度，时间，保温时间，冷却方式。其目的就是通过正确的热处理工艺，使金属材料的潜在能力得到发挥。

第1章金属材料分析

1.1H62黄铜的材料分析

H62黄铜的主要化学成分为Cu含量为61.5%左右，Zn含量为38.2%左右，余为杂质。含36%~46%Ｚｎ的合金为双相组织。α相为锌溶解在铜中的固溶体,具有良好的力学性能和冷热加工性，β相为电子化合物，具有体心立方结构。与纯铜相比"黄铜不但具有铜及铜合金的一般特性"还具有优于纯铜的力学性能以及价格和色泽美的优势使之成为了应用最广泛最经济的铜合金。退火有可以使之降低硬度改善切削加工性，本次主要进行退火处理。

1.2H62黄铜的热处理类型介绍

因为铜无同素异构转变，所以普通黄铜的强化不能通过热处理实现。黄铜的主要热处理是低温退火和再结晶退火。去应力退火可消除黄铜在压力加工、焊接和铸造过程中产生的内应力，稳定尺寸和性能，防止切削过程中产生变形；防止应力腐蚀开裂；提高工件的弹性稳定性。查表2-1和表2-2可知H62黄铜的去应力退火温度和中间退火温度。H62黄铜的去应力退火温度为260~300℃，保温1~3h。

再结晶退火包括冷加工工序间的中间退火及成品的最终退火。目的是消除冷变形强化和恢复塑性，为下道冷加工工序做准备。工件有效厚度>5mm，所以H62黄铜试样的中间退火温度为650~700℃，保温1~2h后，根据要求可选择空冷或水冷。