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Cu-Cr-La合金的熱處理實驗方法及結(jié)果分析
來源:開封市華能電爐有限公司
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作者:huanengdl
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發(fā)布時間: 2017-04-24
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實驗用合金在真空感應(yīng)熔煉爐中熔煉。固溶和時效處理在SK-2. 5-13型管式爐中進行，氬氣保護，固溶處理溫度9 5 0℃，保溫1 h，隨后在400、450、500、550、600℃保溫2 h進行時效處理；在以上最佳溫度的基礎(chǔ)上研究不同保溫時間對合金組織和性能的影響。顯微硬度測試在HV-120型數(shù)顯顯微硬度計上進行；用7 5 0 1型渦流電導(dǎo)儀測試材料的電導(dǎo)率；在XJ B-l型光學(xué)金相顯微鏡上觀察顯微組織。
Cu-Cr-La合金的熱處理實驗方法
實驗用合金在真空感應(yīng)熔煉爐中熔煉。固溶和時效處理在SK-2. 5-13型管式爐中進行，氬氣保護，固溶處理溫度9 5 0℃，保溫1 h，隨后在400、450、500、550、600℃保溫2 h進行時效處理；在以上最佳溫度的基礎(chǔ)上研究不同保溫時間對合金組織和性能的影響。顯微硬度測試在HV-120型數(shù)顯顯微硬度計上進行；用7 5 0 1型渦流電導(dǎo)儀測試材料的電導(dǎo)率；在XJ B-l型光學(xué)金相顯微鏡上觀察顯微組織。
Cu-Cr-La合金的熱處理實驗結(jié)果分析
Cu-0. 3Cr-0. 3La合金的鑄態(tài)和固溶態(tài)顯微組織
Cu-0. 3Cr-0.3 La合金的鑄態(tài)和9 5 0℃保溫1 h固溶態(tài)顯微組織。從可以看出鑄態(tài)組織晶粒粗大、晶界清晰，黑色的富鉻第二相在晶界和晶內(nèi)呈顆粒狀分布，分布較為均勻，但是在局部存在富集現(xiàn)象，固溶處理后晶粒變得細(xì)小，而且第二相富鉻析出物顆粒明顯減少，說明鉻充分固溶于銅中，形成較為均勻的過飽和單相固溶體。
時效溫度對C u—0.3Cr-0.3 L a合金組織的影響
在400、450、500、550、600℃分別保溫2 h時效處理后合金的顯微組織。可以看出，在4 0 0℃保溫2 h時效處理后，組織中晶粒較小，黑色富鉻析出相很少；在4 5 0℃保溫2 h時效處理后晶粒變化不大，但富鉻相明顯增多；在500℃保溫2 h的組織中晶粒較4 5 0℃保溫2 h組織稍微變大，富鉻相顆粒雖然較4 5 0℃時效沒有明顯增多，但是富鉻相顆粒有明顯變大的趨勢；在5 5 0℃保溫2 h時效處理后的組織中晶粒較5 00℃保溫2 h時效處理后變化不大，富鉻相顆粒繼續(xù)變大；在6 00℃保溫2 h組織中晶粒較5 5 0℃保溫2 h明顯變大，富鉻相顆粒明顯聚集長大，同時晶界明顯變粗。時效是從過飽和固溶體中析出細(xì)小彌散沉淀相的過程，可以看出，隨著時效溫度的上升'析出富鉻沉淀相逐漸增加，當(dāng)溫度達到4 5 0℃時富鉻沉淀沒有明顯增加，但是富鉻沉淀相的顆粒開始長大。
時效時間對Cu-0. 3Cr-0.3 La合金組織的影響
由以上結(jié)果可以看出，在5 00℃保溫2 h的合金組織最好。為了進一步研究保溫時間對Cu-O.3Cr0.3 La合金組織的影響，把固溶處理后的試樣在500℃分別保溫1h和3h進行時效處理。圖3是在500℃分別保溫1h和3h時效熱處理的顯微組織。比較保溫1、3、2h合金的顯微組織，可以看出，500°C保溫1h時效處理后組織中晶粒和第二相富鉻顆粒比較小，保溫2h時效處理后，組織較保溫1h的晶粒大小差異不大，但黑色的第二相富鉻顆粒有所增加；500℃保溫3h時效處理后，第二相顆粒大小比500℃
時效溫度對Cu-0.3Cr-0.3La合金電導(dǎo)率的影響
為Cu-0.3Cr-0.3 La合金電導(dǎo)率、硬度和時效溫度的關(guān)系曲線?？梢钥闯?，電導(dǎo)率隨著時效溫度的上升而高，在500℃達到最大值，達96.3%IACS，隨著溫度的進一步升高電導(dǎo)率下降。固溶元素含量越高，對電子的散射作用就越大，合金電導(dǎo)率就越低．反之則越高。由于該合金是析出硬化型合金，因此時效的過程是從過飽和固溶體中析出富Cr相的過程。時效過程中由于溶質(zhì)脫溶、固溶體貧化、共格性喪失和脫溶物的聚集等原因?qū)е码娮柘陆祻亩岣吡藢?dǎo)電能力。隨著溫度的升高其彌散析出的笫二相擁有長大的趨勢，其電子散射作用增大，所以其電導(dǎo)率有所下降。
可以看出，合金的硬度隨著時效溫度的升高呈現(xiàn)先升后降的規(guī)律.450℃保溫2h，硬度為103HV，比400℃保溫2h硬度提高了14.4%。500°C保溫2h的硬度比450℃保溫2h降低了3.9%，為99HV。550℃保溫2h的硬度比500℃保保溫2h時效處理有所增加，并且黑色富鉻顆粒開始聚集，晶界開始粗化。通過比較分析可以看出，在500℃時效2h可獲得良好的顯微組織。溫2H降低了18.0%，只有81.2 HV。600℃時效2h的硬度比550℃時效2h降低了16%，只有68.2HV。這是由于在時效初期合金過飽和度大，析出動力大使第二相以較快的速度析出，故顯微硬度迅速提升。時效溫度越高，固溶原子的擴散能力就越強，第二相析出速度越快，在規(guī)定時間內(nèi)可以充分的彌散析出，當(dāng)溫度高于450～500℃時，由于溫度越高，第二相越容易長大，且隨著溫度越高，達到它所在溫度．硬度峰值所需時間越短，產(chǎn)生“過時效”，使得其硬度開始下降。
時效時間對Cu-0. 3Cr-0.3 La合金的電導(dǎo)率和硬度的影響
硬度與保溫時間的關(guān)系曲線。從中可以看出隨著時效時間的增加，合金電導(dǎo)率增加'但是時效時間在2 h之后其電導(dǎo)率變化變緩。這是由于在時效初期固溶于銅基體中的合金元素大量析出'使其電導(dǎo)率迅速增加。在時效后期，隨著時效時間的延長，從基體中析出的合金元素越來越少，因此電導(dǎo)率變化逐漸趨于水平。從圖5可以看出，隨著時效時間的增加，合金硬度先升后降。合金在時效初期由于析出相彌散分布，并與基體保持著共格關(guān)系，故其硬度得以迅速提高。且隨時效溫度提高，第二相析出速度加快，顯徽硬度在時效初期上升的幅度也就越大。隨著時效時間的延長，出現(xiàn)“過時效”現(xiàn)象，因此在時效過程中顯微硬度曲線出現(xiàn)了峰值，隨后曲線呈現(xiàn)緩慢下降趨勢。
開封市華能電爐有限公司——因為專業(yè)，所以更好！
我們是一家在工業(yè)電爐、燃油、燃?xì)?、燃煤全加熱領(lǐng)域，具有領(lǐng)先地位的工業(yè)爐設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)。選擇我們，價格更低、質(zhì)量更好，服務(wù)更佳！
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實驗用合金在真空感應(yīng)熔煉爐中熔煉。固溶和時效處理在SK-2. 5-13型管式爐中進行，氬氣保護，固溶處理溫度9 5 0℃，保溫1 h，隨后在400、450、500、550、600℃保溫2 h進行時效處理；在以上最佳溫度的基礎(chǔ)上研究不同保溫時間對合金組織和性能的影響。顯微硬度測試在HV-120型數(shù)顯顯微硬度計上進行；用7 5 0 1型渦流電導(dǎo)儀測試材料的電導(dǎo)率；在XJ B-l型光學(xué)金相顯微鏡上觀察顯微組織。
Cu-Cr-La合金的熱處理實驗結(jié)果分析
Cu-0. 3Cr-0. 3La合金的鑄態(tài)和固溶態(tài)顯微組織
Cu-0. 3Cr-0.3 La合金的鑄態(tài)和9 5 0℃保溫1 h固溶態(tài)顯微組織。從可以看出鑄態(tài)組織晶粒粗大、晶界清晰，黑色的富鉻第二相在晶界和晶內(nèi)呈顆粒狀分布，分布較為均勻，但是在局部存在富集現(xiàn)象，固溶處理后晶粒變得細(xì)小，而且第二相富鉻析出物顆粒明顯減少，說明鉻充分固溶于銅中，形成較為均勻的過飽和單相固溶體。
時效溫度對C u—0.3Cr-0.3 L a合金組織的影響
在400、450、500、550、600℃分別保溫2 h時效處理后合金的顯微組織。可以看出，在4 0 0℃保溫2 h時效處理后，組織中晶粒較小，黑色富鉻析出相很少；在4 5 0℃保溫2 h時效處理后晶粒變化不大，但富鉻相明顯增多；在500℃保溫2 h的組織中晶粒較4 5 0℃保溫2 h組織稍微變大，富鉻相顆粒雖然較4 5 0℃時效沒有明顯增多，但是富鉻相顆粒有明顯變大的趨勢；在5 5 0℃保溫2 h時效處理后的組織中晶粒較5 00℃保溫2 h時效處理后變化不大，富鉻相顆粒繼續(xù)變大；在6 00℃保溫2 h組織中晶粒較5 5 0℃保溫2 h明顯變大，富鉻相顆粒明顯聚集長大，同時晶界明顯變粗。時效是從過飽和固溶體中析出細(xì)小彌散沉淀相的過程，可以看出，隨著時效溫度的上升'析出富鉻沉淀相逐漸增加，當(dāng)溫度達到4 5 0℃時富鉻沉淀沒有明顯增加，但是富鉻沉淀相的顆粒開始長大。
時效時間對Cu-0. 3Cr-0.3 La合金組織的影響
由以上結(jié)果可以看出，在5 00℃保溫2 h的合金組織最好。為了進一步研究保溫時間對Cu-O.3Cr0.3 La合金組織的影響，把固溶處理后的試樣在500℃分別保溫1h和3h進行時效處理。圖3是在500℃分別保溫1h和3h時效熱處理的顯微組織。比較保溫1、3、2h合金的顯微組織，可以看出，500°C保溫1h時效處理后組織中晶粒和第二相富鉻顆粒比較小，保溫2h時效處理后，組織較保溫1h的晶粒大小差異不大，但黑色的第二相富鉻顆粒有所增加；500℃保溫3h時效處理后，第二相顆粒大小比500℃
時效溫度對Cu-0.3Cr-0.3La合金電導(dǎo)率的影響
為Cu-0.3Cr-0.3 La合金電導(dǎo)率、硬度和時效溫度的關(guān)系曲線?？梢钥闯?，電導(dǎo)率隨著時效溫度的上升而高，在500℃達到最大值，達96.3%IACS，隨著溫度的進一步升高電導(dǎo)率下降。固溶元素含量越高，對電子的散射作用就越大，合金電導(dǎo)率就越低．反之則越高。由于該合金是析出硬化型合金，因此時效的過程是從過飽和固溶體中析出富Cr相的過程。時效過程中由于溶質(zhì)脫溶、固溶體貧化、共格性喪失和脫溶物的聚集等原因?qū)е码娮柘陆祻亩岣吡藢?dǎo)電能力。隨著溫度的升高其彌散析出的笫二相擁有長大的趨勢，其電子散射作用增大，所以其電導(dǎo)率有所下降。
可以看出，合金的硬度隨著時效溫度的升高呈現(xiàn)先升后降的規(guī)律.450℃保溫2h，硬度為103HV，比400℃保溫2h硬度提高了14.4%。500°C保溫2h的硬度比450℃保溫2h降低了3.9%，為99HV。550℃保溫2h的硬度比500℃保保溫2h時效處理有所增加，并且黑色富鉻顆粒開始聚集，晶界開始粗化。通過比較分析可以看出，在500℃時效2h可獲得良好的顯微組織。溫2H降低了18.0%，只有81.2 HV。600℃時效2h的硬度比550℃時效2h降低了16%，只有68.2HV。這是由于在時效初期合金過飽和度大，析出動力大使第二相以較快的速度析出，故顯微硬度迅速提升。時效溫度越高，固溶原子的擴散能力就越強，第二相析出速度越快，在規(guī)定時間內(nèi)可以充分的彌散析出，當(dāng)溫度高于450～500℃時，由于溫度越高，第二相越容易長大，且隨著溫度越高，達到它所在溫度．硬度峰值所需時間越短，產(chǎn)生“過時效”，使得其硬度開始下降。
時效時間對Cu-0. 3Cr-0.3 La合金的電導(dǎo)率和硬度的影響
硬度與保溫時間的關(guān)系曲線。從中可以看出隨著時效時間的增加，合金電導(dǎo)率增加'但是時效時間在2 h之后其電導(dǎo)率變化變緩。這是由于在時效初期固溶于銅基體中的合金元素大量析出'使其電導(dǎo)率迅速增加。在時效后期，隨著時效時間的延長，從基體中析出的合金元素越來越少，因此電導(dǎo)率變化逐漸趨于水平。從圖5可以看出，隨著時效時間的增加，合金硬度先升后降。合金在時效初期由于析出相彌散分布，并與基體保持著共格關(guān)系，故其硬度得以迅速提高。且隨時效溫度提高，第二相析出速度加快，顯徽硬度在時效初期上升的幅度也就越大。隨著時效時間的延長，出現(xiàn)“過時效”現(xiàn)象，因此在時效過程中顯微硬度曲線出現(xiàn)了峰值，隨后曲線呈現(xiàn)緩慢下降趨勢。
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