黄銅条の冷間圧延割れの原因とその防止策
真鍮は重要な銅合金材料であり、「高性能、低コスト」のため、国民経済の各分野で広く使用されています。真鍮ストリップは美しい光沢、優れた強度、靭性、耐腐食性を備えています。軽工業、装飾などの業界でますます使用され、市場の見通しが広いです。
世界の銅資源は有限です。 近年、銅の需要の増加に伴い、銅の価格が高騰しております。 したがって、競争が激化する銅加工業界、特に一部の中小企業では、一般に黄銅条の製造に大量の古材を使用しています。 しかし、やみくもに古材を大量に使用すると、生産や製品の品質にさまざまな問題が発生します。 著者が働いている工場での黄銅条の製造では、条の表面に転がり亀裂やひび割れが頻繁に発生し、その結果驚くべき数の製品の改造やスクラップが発生し、生産効率に深刻な影響を及ぼし、多大な経済的損失を引き起こしています。 この記事は主に黄銅ストリップの冷間圧延割れの原因を分析し、対応する制御と予防策を提案します。これは生産にとって理論的および実用的意義があります。
1. 黄銅条の製造工程
現代の真鍮の板や条の製造では、通常、重いビレットの大きなコイルを得るために水平連続鋳造が使用されます [2]。 均質化焼鈍、表面フライス加工を施した後、ビレットを高加工率で冷間圧延し、その後、中間焼鈍、仕上げ圧延を施す。 およびその他のプロセス。 また、内部応力を除去し、板形状を改善するために、低温処理や、引き伸ばし、曲げ伸ばしを行う必要があります。 主な工程の流れは、バッチング、精錬 * 横型連続鋳造、均質化焼鈍 * フライス加工、冷間粗圧延 * 中間焼鈍 - 底部圧延 - 底部焼鈍 * 完成品圧延 * 脱脂、洗浄、不動態化処理 * 延伸 曲げ矯正* 低温加工・検査・スリット加工。 パッケージ。 プロセスパラメータを合理的に制御することにより、高品質の真鍮のプレートおよびストリップの製造を達成できます。
2. 冷間圧延割れの原因解析
圧延加工中、金属の局所的な変形が極限変形度を超えると、原子間の結合力が破壊され、亀裂が発生します。 亀裂の伝播モードにより、亀裂は粒界亀裂と粒内亀裂に分けられます。 亀裂の拡大はエネルギー消費最小の原理に従い、原子結合力が最も弱くなる方向に常に亀裂の拡大が進行します。 多結晶材料の亀裂のほとんどは粒界破壊であり、何らかの理由で粒子界面が弱くなることで発生します [st]。 これらの理由には次のものが含まれます。粒界での脆い第 2 相の析出。 高温の影響により、界面が弱められたり、不純物原子が粒界に偏析したりする。 応力腐食など、粒界と環境との相互作用の弱体化。黄銅ストリップの亀裂は、主に最初の 2 つの理由に属します。 有害元素や有害相が存在すると粒界偏析や逆偏析が生じ、粒界間の結合力が弱まり、応力作用により粒界割れや破壊が発生します。
2.1 金属組織の影響
6H5 黄銅を例にとると、Cu-Zn 状態図から、H65 は徐冷条件下では単相黄銅であることがわかります。 しかし、実際の製造では冷却速度が速くなり、非平衡結晶化となります。 包晶反応によって生成されるナイフ相は間に合わない。 完全にフェーズAに変換され、組織内に留まります[']。 室温におけるナイフ相の可塑性は、α相の可塑性とは異なります。 圧延プロセス中、2 つの相の変形は不均一であるため、2 つの相間の界面で必然的に滑り転位が形成されます。 転位による局所的な応力集中が一定レベルに達すると、ムーンフェイズ母材に亀裂が生じて亀裂源が形成され、さらなる引張応力の作用によりマクロ亀裂が形成される。 したがって、陰相の数と分布は、H65 黄銅の冷間圧延割れに大きな影響を与えます。
重要な影響を及ぼします。 月相が多い場合には、樹状突起の間に網目状に連続的に分布します。 このネットワーク構造は、より大きな応力集中に耐えることができ、亀裂が発生する可能性が低くなります。 ムーンフェイズが少ない場合、ナイフフェイズ間の距離が大きいため、亀裂が入りにくくなります。 応力集中が形成されるため、クラックが発生しません。 研究によると、ナイフ相の体積分率が 20% を超えるか 5% 未満の場合、H65 黄銅の高温可塑性は比較的良好です。 ムーンフェイズは熱間圧延条件下ではα相よりも塑性が優れていますが、相界面に応力が集中すると割れも発生します。
真鍮の粒子サイズも、亀裂に一定の影響を与えます。 粒径が大きくなるほど、亀裂が発生しやすくなります。 真鍮の金属組織の解析から、外層の結晶粒は内層に比べて著しく厚く、また外層は媒体と直接接触しているため、クラックが発生しやすいことがわかっています。 研究によると、亀裂は不均一な冷間変形に関連しています。 鉄分の偏析も悪影響を及ぼします。
2.2 不純物の影響
真鍮の製造に対するいくつかの不純物の影響は次のとおりです [']:
鉄: 不純物として存在し、機械的特性に重大な影響を与えません。 黄銅中の鉄の溶解度は非常に小さく、鉄に富んだ相の不純物点がマトリックス中に分布していることが多く、これにより結晶粒を微細化する効果があります。
Lead and lead: Lead is a harmful impurity in simple brass and is distributed in granular form on the fusible eutectic at the grain boundary. when. When the lead content of brass is >0.03%、圧延プロセス中に亀裂が発生することがよくあります。 ミステリーの効果はほぼ同じです。
アンチモン：温度が低下すると、黄銅中のアンチモンの溶解度が急激に減少し、脆い化合物CuZbSが析出し、ネットワーク状に分布し、黄銅の冷間加工性能に重大な損傷を与えます。 リン: Cu-Zn 合金に稀に固溶、黄銅にリン含有量
{{0}.05% ～ 0.06% を超えると、脆性相 Cu3P が現れ、黄銅の可塑性が低下します。
ヒ素: 室温における真鍮中のヒ素の溶解度は、<0.1%. Excessive amounts will produce a brittle compound Cu3sA, which is distributed on the grain boundaries and reduces the plasticity of brass. Containing 0.02% to 0.05% As, which can prevent dezincification of brass and improve corrosion resistance.
2.3 生産技術の影響
一般に、真鍮の条片は端に亀裂が入りますが、中央には亀裂が入りません。 理由は 2 つあります。 まず、実際に生産されるロールタイプがフラットロールの場合、エッジメタルは横に流れる傾向があるため、その長手方向の流速はストリップ中央のメタルよりも遅くなります。 ストリップは全体であるため、中央部と端部の変形は相互に拘束されます。 したがって、プレートの中央の金属には圧縮応力がかかり、両側の金属には引張応力がかかります。 端部の引張応力が金属の強度限界を超えると、クラック（亀裂）が発生します。 第二に、圧延工程中の温度上昇によりロールに熱凸面が生じ、中間ロールのギャップが小さくなり、エッジロールのギャップが相対的に大きくなります。 したがって、中央の削減量は大きく、端の削減量は小さい。 これにより、中央部の金属流量が端部よりも高くなり、ストリップの端部に亀裂が発生する傾向が増大します。 さらに、横型連続鋳造プロセスパラメータの不適切な制御や過剰なパス圧延速度などの要因も黄変の原因となります。 亀裂は銅条の圧延過程で発生します。
3. 冷間圧延割れの防止対策
3.1 原材料
① 古い材料は不純物組成が大きく変化するため、同じバッチの古い材料を使用する前に均一に混合する必要があります。これにより、各仕込みの不純物組成が一定になります。 前提条件は、最終インゴットの Pb 含有量を 0.02% 以内に制御することです。 bP含有量が多すぎるとクラックが発生しやすくなります。
②購入した古材のbP含有量を確認します。 bP 含有量が非常に多い場合は、インゴット内の bP 含有量を減らすために比例的に使用する必要があります。
③古材を分別する際は、他の金属不純物や黄銅古材が混入しないよう労働衛生に注意してください。
3.2 製造工程
① 溶解および鋳造プロセスの条件を制御し、鋳造温度を適切に下げ、冷却強度を高め、停止プロセスを改善して、bP、iB、およびその他の不純物の悪影響を低減します。
②加工速度を下げ、中間焼鈍を増やすことで、相界面での応力集中による割れを効果的に回避できます。 この方法はシンプルで実装が容易であり、実際の運用環境で検証されています。
③ 通常のエッジクラックの場合は、ロールクラウンを適切に小さくするか、ロール曲げ力を調整してエッジ引張応力を低減することで、エッジクラックを回避または改善することができます。
3.3 金属組織の管理対策
① 不均一な柱状結晶や等軸結晶の鋳造組織を塑性が良く加工に適した組織に変態させるのに役立ち、パス加工速度や圧延速度が大きくなりすぎにくい。
② 不純物の除去、脱ガス、粒子の微細化などの効果を得るために、製錬中に適切に改質剤を添加する必要があります。 ストリップエッジ割れの問題を解決するには、結晶粒界の bP 含有量を減らす必要があります。少ないほど良いです。 この目的のために、少量の希土類が添加される。 希土類元素は、1100 度以上の温度で Pb と高融点化合物 CePb3 を形成することがあります。 合金が結晶化すると、まず析出して非自然結晶核となります。 結晶核の数が増加すると結晶粒が微細化し、粒界の数が増加するため、粒界のPb含有量が減少します。 粒界上の CebP3 は粒界の強度を高め、粒界割れの防止に役立ちます。
黄銅ストリップの冷間圧延割れを防ぐ鍵は、原材料の品質を確保し、製造プロセスとプロセスパラメータを制御し、合金組織を改善することです。
4. 結論
① 銅合金押出金型の寿命に影響を与える要因は数多くあります。 金型の材料、構造設計、熱処理プロセスなどの金型自体の要素に加えて、金型の使用とメンテナンスも重要な要素です。
②大トン数の銅合金押出プレス、特に逆押出プレスでは金型の冷却に細心の注意を払う必要があります。 合理的な冷却方法により、ブランクやダイを過剰に冷却することなく、押出ダイの作業温度を焼き戻し軟化温度未満に維持できるため、蒸れや押出製品の品質への影響が回避されます。
③現在の理想的な冷却方法は液体窒素冷却です。 液体窒素の流量と圧力を調整することで、金型の冷却強度を制御し、金型の耐用年数を最大限に延ばすことができます。
