一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，属于金属热处理【技术领域】。该方法包括以下步骤：在铜合金时效处理过程中，在铜合金线材上施加100～280MPa的拉应力，时效温度为300～500℃，时效时间为2～8小时。本发明在铜合金线材时效热处理的过程中同时施加拉应力，可使线材内部残余应力扩散趋向均匀化，最大限度的去除材料内部的残余应力，对于防止线材后续加工和使用过程中发生变形具有明显的抑制作用。试验证明，铜合金线材在时效处理过程中施加拉应力后，其表面残余应力明显降低。
【专利说明】一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，属于金属热处理【技术领域】。
【背景技术】 [0002]铜合金线材在热变形、冷变形及热处理的过程中，内部存在着残余应力或局部应力集中，由于残余应力的存在，这种线材在后续加工成制品的过程中会使制品发生变形。因此，消除铜合金线材的残余应力，对提高产品的成品率至关重要。
[0003]目前普遍应用的消除残余应力的工艺是退火处理，对精度要求高的零件要在粗加工后进行人工时效处理，该工艺虽然能够在一定程度上消除残余应力，但消除残余应力的效果并不理想，尤其在线材方面，即便是经过去应力退火处理，加工时还容易产生变形。以插接件用线材为例，虽然线材前期经矫直、退火、精磨等多工序处理，仍然在后期制品中存在残余应力，导致产品在实际使用过程中发生变形。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法。
[0005]为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是:
[0006]一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，包括以下步骤:在铜合金时效处理过程中，在铜合金线材上施加100~280MPa的拉应力，时效温度为300~500°C，时效时间为2~8小时。
[0007]上述时效处理过程中，升温时拉应力和温度的施加顺序任意，降温时必须先卸载拉应力，再逐渐降温。
[0008]所述的铜合金线材的横截面直径< 10mm。
[0009]上述用于降低铜合金残余应力的时效处理方法适用于二元铜合金、三元铜合金等。二元铜合金如Cu-Cr合金等,三元铜合金如Cu-Cr-Zr合金等。
[0010]所述的时效处理可以采用单级时效处理，也可以采用分级时效处理的方法。分级时效处理可以为两级时效处理、三级时效处理，抑或更多级时效处理。本发明分别提供一种两级时效处理和二级时效处理的方法。
[0011]所述的两级时效处理为:第一阶段在合金线材上施加200~300MPa的拉应力，加热升温至250~350°C，保温I~3小时；第二阶段施加100~200MPa的拉应力，在温度为300~500°C下保温I~3小时。
[0012]所述的三级时效处理为:第一阶段施加200~300MPa的拉应力，加热升温至250~350°C，保温I~3小时；第二阶段卸载拉应力，在温度为300~500°C下保温I~3小时；第三阶段施加100~150MPa的拉应力，在温度为300~500°C下保温I~3小时。或者第一阶段施加200~300MPa的拉应力，加热升温至250~350°C，保温I~3小时；第二阶段施加150~250MPa的拉应力，在温度为300~500°C下保温I~3小时；第三阶段施加100~150MPa的拉应力，在温度为300~500°C下保温I~3小时。
[0013]本发明的有益效果:
[0014]本发明在铜合金线材时效热处理的过程中同时施加拉应力，可使线材内部残余应力扩散趋向均匀化，最大限度的去除材料内部的残余应力，对于防止线材后续加工和使用过程中发生变形具有明显的抑制作用。
【具体实施方式】
[0015]下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
[0016]实施例1
[0017]本实施例中降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，包括以下步骤:将规格为Φ IOmmX 5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.73Cr合金试样放入退火炉中进行时效处理，并通过与炉外相连接的应力加载装置施加拉应力，在合金线材上施加250MPa的拉应力，并加热升温至300°C，保温2小时；最后卸载拉应力，随炉温冷却至室温。
[0018]本实施例中残余应力测量结果详见下表1。
[0019]实施例2
[0020]本实施例中降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，包括以下步骤:将规格为Φ 7mmX 5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu_0.33Cr_0.054Zr合金放入退火炉中进行时效处理，并通过与炉外相连接的应力加载装置施加拉应力，第一阶段在合金线材上施加280MPa的拉应力，并加热升温至300°C，保温I小时；第二阶段施加120MPa的拉应力，升温至450°C，保温I小时；最后卸载拉应力，合金线材随炉温冷却至室温即可。
[0021]本实施例中残余应力测量结果详见下表1。
[0022]实施例3
[0023]本实施例中降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，包括以下步骤:将规格为Φ IOmmX 5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.33Cr_0.054Zr合金放入退火炉中进行时效处理，并通过与炉外相连接的应力加载装置施加拉应力，第一阶段在合金线材上施加280MPa的拉应力，并加热升温至300°C，保温I小时；第二阶段卸载拉应力，继续升温至450°C，保温2小时；第三阶段继续施加120MPa的拉应力，并在450°C下保温I小时；最后卸载拉应力，合金线材随炉温冷却至室温即可。
[0024]本实施例中残余应力测量结果详见下表1。
[0025]实施例4
[0026]本实施例中降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，包括以下步骤:将规格为Φ 7mmX 5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu_0.73Cr合金放入退火炉中进行时效处理，并通过与炉外相连接的应力加载装置施加拉应力，第一阶段在合金线材上施加250MPa的拉应力，并加热升温至300°C，保温2小时；第二阶段减小拉应力为200MPa，继续升温至4000C，保温2小时；第三阶段减小拉应力为lOOMPa，继续升温至500°C，并保温2小时；最后卸载拉应力，合金线材随炉温冷却至室温即可。
[0027]本实施例中残余应力测量结果详见下表1。
[0028]对比例I
[0029]本对比例中 铜合金线材的时效处理方法，包括以下步骤:将规格为Φ 7mm X 5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.73Cr合金放入退火炉中进行时效处理，升温至300°C，保温2小时；合金线材随炉冷却至室温即可。
[0030]本对比例中铜合金线材的残余应力测量结果详见下表1。
[0031]对比例2
[0032]本对比例中铜合金线材的时效处理方法，包括以下步骤:将规格为Φ IOmmX 5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.33Cr_0.054Zr合金放入退火炉中进行时效处理，第一阶段升温至300°C，保温I小时；第二阶段升温至450°C，保温I小时；合金线材随炉温冷却至室温即可。
[0033]本对比例中铜合金线材的残余应力测量结果详见下表1。
[0034]对比例3
[0035]本对比例中铜合金线材的时效处理方法，包括以下步骤:将规格为Φ IOmmX 5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.33Cr_0.054Zr合金放入退火炉中进行时效处理，第一阶段升温至300°C，保温I小时；第二阶升温至450°C，保温3小时；合金线材随炉温冷却至室温即可。
[0036]本对比例中铜合金线材的残余应力测量结果详见下表1。
[0037]对比例4
[0038]本对比例中铜合金线材的时效处理方法，包括以下步骤:将规格为Φ 7mm X 5000mm经过变形量为51%的拉拔变形的Cu-0.73Cr合金放入退火炉中进行时效处理，第一阶段升温至300°C，保温2小时；第二阶段继续升温至400°C，保温2小时；第三阶段继续升温至500°C，并保温2小时；合金线材随炉温冷却至室温即可。
[0039]本对比例中铜合金线材的残余应力测量结果详见下表1。
[0040]试验例
[0041]取实施例1~4及对比例I~4时效处理后的铜合金线材，利用X射线衍射法进行残余应力测量，测量结果详见下表1。
[0042]表1各处理组铜合金线材的表面残余应力
[0043]
【权利要求】
1.一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于:包括以下步骤:在铜合金时效处理过程中，在铜合金线材上施加100~280MPa的拉应力，时效温度为300~500°C，时效时间为2~8小时。
2.根据权利要求1所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于:所述的铜合金线材的横截面直径< 10mm。
3.根据权利要求1所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于:所述的铜合金为二元铜合金或三元铜合金。
4.根据权利要求3所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于:所述的二元铜合金为Cu-Cr合金。
5.根据权利要求3所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于:所述的三元铜合金为Cu-Cr-Zr合金。
6.根据权利要求1所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于:所述的时效处理为单级时效处理或多级时效处理。
7.根据权利要求6所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于:所述的多级时效处理为两级时效处理或三级时效处理。
8.根据权利要求7所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于:所述的两级时效处理为:第一阶段在合金线材上施加200~300MPa的拉应力，加热升温至250~350°C，保温I~3小时；第二阶段施加100~200MPa的拉应力，在温度为300~500°C下保温I~3小时。
9.根据权利要求7所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于:所述的三级时效处理为:第一阶段施加200~300MPa的拉应力，加热升温至250~350°C，保温I~3小时；第二阶段卸载拉应力，在温度为300~500°C下保温I~3小时；第三阶段施加100~150MPa的拉应力，在温度为300~500°C下保温I~3小时。
10.根据权利要求7所述的降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，其特征在于:所述的三级时效处理为:第一阶段施加200~300MPa的拉应力，加热升温至250~350°C，保温I~3小时；第二阶段施加150~250MPa的拉应力，在温度为300~500°C下保温I~3小时；第三阶段施加100~150MPa的拉应力，在温度为300~500°C下保温I~3小时。
【文档编号】C22F1/08GK103540883SQ201310484763
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】宋克兴, 张彦敏, 白宁, 贾淑果, 李红霞, 周延军, 国秀花, 张学宾, 赵培峰 申请人:河南科技大学