Cu-Cr-La合金的热处理实验方法及结果分析
来源:开封市华能电炉有限公司
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作者:huanengdl
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发布时间: 2017-04-24
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实验用合金在真空感应熔炼炉中熔炼。固溶和时效处理在SK-2. 5-13型管式炉中进行，氩气保护，固溶处理温度9 5 0℃，保温1 h，随后在400、450、500、550、600℃保温2 h进行时效处理；在以上最佳温度的基础上研究不同保温时间对合金组织和性能的影响。显微硬度测试在HV-120型数显显微硬度计上进行；用7 5 0 1型涡流电导仪测试材料的电导率；在XJ B-l型光学金相显微镜上观察显微组织。
Cu-Cr-La合金的热处理实验方法
实验用合金在真空感应熔炼炉中熔炼。固溶和时效处理在SK-2. 5-13型管式炉中进行，氩气保护，固溶处理温度9 5 0℃，保温1 h，随后在400、450、500、550、600℃保温2 h进行时效处理；在以上最佳温度的基础上研究不同保温时间对合金组织和性能的影响。显微硬度测试在HV-120型数显显微硬度计上进行；用7 5 0 1型涡流电导仪测试材料的电导率；在XJ B-l型光学金相显微镜上观察显微组织。
Cu-Cr-La合金的热处理实验结果分析
Cu-0. 3Cr-0. 3La合金的铸态和固溶态显微组织
Cu-0. 3Cr-0.3 La合金的铸态和9 5 0℃保温1 h固溶态显微组织。从可以看出铸态组织晶粒粗大、晶界清晰，黑色的富铬第二相在晶界和晶内呈颗粒状分布，分布较为均匀，但是在局部存在富集现象，固溶处理后晶粒变得细小，而且第二相富铬析出物颗粒明显减少，说明铬充分固溶于铜中，形成较为均匀的过饱和单相固溶体。
时效温度对C u—0.3Cr-0.3 L a合金组织的影响
在400、450、500、550、600℃分别保温2 h时效处理后合金的显微组织。可以看出，在4 0 0℃保温2 h时效处理后，组织中晶粒较小，黑色富铬析出相很少；在4 5 0℃保温2 h时效处理后晶粒变化不大，但富铬相明显增多；在500℃保温2 h的组织中晶粒较4 5 0℃保温2 h组织稍微变大，富铬相颗粒虽然较4 5 0℃时效没有明显增多，但是富铬相颗粒有明显变大的趋势；在5 5 0℃保温2 h时效处理后的组织中晶粒较5 00℃保温2 h时效处理后变化不大，富铬相颗粒继续变大；在6 00℃保温2 h组织中晶粒较5 5 0℃保温2 h明显变大，富铬相颗粒明显聚集长大，同时晶界明显变粗。时效是从过饱和固溶体中析出细小弥散沉淀相的过程，可以看出，随着时效温度的上升'析出富铬沉淀相逐渐增加，当温度达到4 5 0℃时富铬沉淀没有明显增加，但是富铬沉淀相的颗粒开始长大。
时效时间对Cu-0. 3Cr-0.3 La合金组织的影响
由以上结果可以看出，在5 00℃保温2 h的合金组织最好。为了进一步研究保温时间对Cu-O.3Cr0.3 La合金组织的影响，把固溶处理后的试样在500℃分别保温1h和3h进行时效处理。图3是在500℃分别保温1h和3h时效热处理的显微组织。比较保温1、3、2h合金的显微组织，可以看出，500°C保温1h时效处理后组织中晶粒和第二相富铬颗粒比较小，保温2h时效处理后，组织较保温1h的晶粒大小差异不大，但黑色的第二相富铬颗粒有所增加；500℃保温3h时效处理后，第二相颗粒大小比500℃
时效温度对Cu-0.3Cr-0.3La合金电导率的影响
为Cu-0.3Cr-0.3 La合金电导率、硬度和时效温度的关系曲线。可以看出，电导率随着时效温度的上升而高，在500℃达到最大值，达96.3%IACS，随着温度的进一步升高电导率下降。固溶元素含量越高，对电子的散射作用就越大，合金电导率就越低．反之则越高。由于该合金是析出硬化型合金，因此时效的过程是从过饱和固溶体中析出富Cr相的过程。时效过程中由于溶质脱溶、固溶体贫化、共格性丧失和脱溶物的聚集等原因导致电阻下降从而提高了导电能力。随着温度的升高其弥散析出的笫二相拥有长大的趋势，其电子散射作用增大，所以其电导率有所下降。
可以看出，合金的硬度随着时效温度的升高呈现先升后降的规律.450℃保温2h，硬度为103HV，比400℃保温2h硬度提高了14.4%。500°C保温2h的硬度比450℃保温2h降低了3.9%，为99HV。550℃保温2h的硬度比500℃保保温2h时效处理有所增加，并且黑色富铬颗粒开始聚集，晶界开始粗化。通过比较分析可以看出，在500℃时效2h可获得良好的显微组织。温2H降低了18.0%，只有81.2 HV。600℃时效2h的硬度比550℃时效2h降低了16%，只有68.2HV。这是由于在时效初期合金过饱和度大，析出动力大使第二相以较快的速度析出，故显微硬度迅速提升。时效温度越高，固溶原子的扩散能力就越强，第二相析出速度越快，在规定时间内可以充分的弥散析出，当温度高于450～500℃时，由于温度越高，第二相越容易长大，且随着温度越高，达到它所在温度．硬度峰值所需时间越短，产生“过时效”，使得其硬度开始下降。
时效时间对Cu-0. 3Cr-0.3 La合金的电导率和硬度的影响
硬度与保温时间的关系曲线。从中可以看出随着时效时间的增加，合金电导率增加'但是时效时间在2 h之后其电导率变化变缓。这是由于在时效初期固溶于铜基体中的合金元素大量析出'使其电导率迅速增加。在时效后期，随着时效时间的延长，从基体中析出的合金元素越来越少，因此电导率变化逐渐趋于水平。从图5可以看出，随着时效时间的增加，合金硬度先升后降。合金在时效初期由于析出相弥散分布，并与基体保持着共格关系，故其硬度得以迅速提高。且随时效温度提高，第二相析出速度加快，显徽硬度在时效初期上升的幅度也就越大。随着时效时间的延长，出现“过时效”现象，因此在时效过程中显微硬度曲线出现了峰值，随后曲线呈现缓慢下降趋势。
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