[发明专利]一种黄铜棒材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种黄铜棒材，其特征在于，该黄铜的质量百分比组成为Cu：57wt％～59wt％，Pb：0.2wt％～0.8wt％，Mn：1.5wt％～3.0wt％，Al：1.3wt％～2.3wt％，Si：0.2wt％～0.8wt％，P：0.5wt％～0.8wt％，Ca：0.4wt％～0.6wt％，Ni：0.4wt％～1.0wt％，B：0.01wt％～0.03wt％，余量为Zn和不可避免的杂质。本发明通过在CW713R的基础上增加P、Ca、B、Ni，基体中第二相含量的增加，从而使得基体组织的连续性被切断，当刀具进行加工的时候，可以减少同基体的接触，减少加工阻力，切削性得到优化，第二相的存在提高了基体的强度、硬度，使得材料的整体强度提升。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种黄铜棒材及其制备方法。

背景技术

CW713R是一款耐磨复杂黄铜，主要用于柱塞泵、浮动轴承、止推轴承、气门导管等领域，由于其对合金基体的强度、韧性有较高的要求，而且要求在基体上必须均匀、稳定地分布有硬度极高的耐磨相。在硬度极高的耐磨相和硬度相对较低的基体间形成优良的耐磨机制，同时也有利于在摩擦时建立稳定的润滑层，使材料在高速、重载的恶劣工况下，能有效地抵抗载荷的冲击及剧烈的磨损作用，具有良好的高强、耐磨特性，生产技术难度较大，附件值较高，虽然市场总体需求量不大，大部分还需要进口，但由于国内生产厂家较少，基本上被少数厂家垄断，加上下游行业发展前景看好，因此本项目产品市场前景比较乐观。

现有的CW713R基体相较软，不利于切削，且因为CW713R含有硬度极高的耐磨相，在耐磨相团聚在基体内时，极易损刀，导致CW713R整体的机加工性能不好。

因此，针对现有CW713R材料的切削性能需要进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种硬度提高的同时切削性能得到改善的黄铜棒材。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种黄铜棒材，其特征在于，该黄铜的质量百分比组成为Cu：57wt％～59wt％，Pb：0.2wt％～0.8wt％，Mn：1.5wt％～3.0wt％，Al：1.3wt％～2.3wt％，Si：0.2wt％～0.8wt％，P：0.5wt％～0.8wt％，Ca：0.4wt％～0.6wt％，Ni：0.4wt％～1.0wt％，B：0.01wt％～0.03wt％，余量为Zn和不可避免的杂质。

本发明添加0.5wt％～0.8wt％的P、0.4wt％～0.6wt％的Ca，Ca、P与Cu、Zn等形成复杂结构，即Ca₂CuZn₂P₃、Ca₃Cu₂Zn₂P₄、Ca₄Cu₃Zn₂P₅这三种四元化合物，是脆而不硬的金属间化合物，从而改善了黄铜合金的切削性能。Ca₂CuZn₂P₃、Ca₃Cu₂Zn₂P₄、Ca₄Cu₃Zn₂P₅这三种四元化合物可以切断基体组织的连续性，降低加工过程的阻力，同时可以形成空穴，增加微观裂纹的萌生几率，多重原因提高切削性。

B：主要作用是细化晶粒，增加异质形核核心数量，晶粒的数量增加反向可以抑制晶粒的长大，使得晶粒细化，细晶可以提高材料的强度，有利于第二相均匀分布，增加断屑点，提高切削性能

Ni：主要和Si作用，形成Ni₂Si析出强化相，提高材料的强度和硬度，改善材料的硬度需求。

作为优选，该黄铜的微观组织中β相的面积含量为40％～60％。β相控制在该范围内，基体的硬度增加，基体硬度的增加提高了基体的切削性能。