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隨著社會(huì)的發(fā)展以及人口的逐漸增多，人們對(duì)各種資源的需求越來越多，其中對(duì)合金材料的需求尤為明顯，因?yàn)楹辖鸩牧显跈C(jī)械制造領(lǐng)域有著不可替代的作用，而機(jī)械制造又是人類社會(huì)中最重要的行業(yè)之一，它關(guān)系著國家的建設(shè)和人類的發(fā)展。但是合金材料不能夠直接投入市場，被人們直接使用，需要對(duì)其進(jìn)行加工、處理，其中熱處理工藝是人們最常用的手段之一。熱處理是指金屬材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，改變材料表面或內(nèi)部的化學(xué)成分與組織，獲得所需性能的一種金屬熱加工工藝[1]。熱處理是機(jī)械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。它的處理過程一般分為三個(gè)步驟：加熱、保溫、冷卻，特殊情況下，有的會(huì)直接跳過保溫步驟，直接進(jìn)行最后一步——冷卻處理。熱處理工藝最大的優(yōu)勢是在不改變金屬工件的形狀和整體化學(xué)元素構(gòu)成的情況下，最大程度的提高其使用性能[2]。熱處理工藝是一種傳統(tǒng)的金屬加工工藝，在我國，它有著悠久的歷史，最早可以追溯到石器時(shí)代。本文以磷銅合金為例，探討熱處理工藝對(duì)其組織性能產(chǎn)生的影響，以期為合金金屬的處理工作提供一些指導(dǎo)和借鑒。

1 試驗(yàn)制備及試驗(yàn)方法

（1）試樣制備。文章中試驗(yàn)所需的磷銅合金材料的成分配比如表1所示。

表1 磷銅合金材料成分配比（%）

所需要的設(shè)備和材料有電解銅板（Cu＞99.99%）、電解磷板（P＞99.99%）、和混合稀土。文章采用中頻真空感應(yīng)爐對(duì)磷銅合金原料進(jìn)行熔煉。在試驗(yàn)的過程中，要保證磷和稀土的含量不變，然后加入不同含量的電解銅，經(jīng)過真空—熔化—靜置—澆鑄等熔煉流程，澆鑄成直徑為10厘米的試棒，最后把試棒切割、加工成長、寬、高分別為1厘米的正方體試樣，然后降溫等待試驗(yàn)的進(jìn)行。試驗(yàn)的目的主要是分析經(jīng)過熱處理后，磷銅合金的力學(xué)性能和硬度。

（2）試驗(yàn)方法。先把15個(gè)正方體試樣分成3組，每組5個(gè)正方塊試樣；其次把3組試樣分別投入溫度為870℃、900℃和930℃的中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行2小時(shí)的保溫固溶處理；然后，再把經(jīng)過一次固溶處理過的3組試樣進(jìn)行2小時(shí)的保溫時(shí)效處理，保溫溫度分別為450℃、500℃、550℃以及600℃，在鑄態(tài)及固溶+時(shí)效的過程中，所需要的設(shè)備有MEF3光學(xué)顯微鏡、JSM-6700E型掃描電鏡、N R-H 100布洛維硬度計(jì)。涉及到的輔助劑（侵蝕液）有：5克的FeCl3、10毫升的鹽酸、100毫升的無水乙醇。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

（1）力學(xué)性能。力學(xué)性能是指材料在不同條件下，例如在各種外力（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊、交變應(yīng)力等）的作用下，所表現(xiàn)出的力學(xué)特征，其中硬度大小是力學(xué)性能強(qiáng)弱最有利的證明。磷銅合金金屬硬度的變化主要受兩種因素的影響，其一是固溶溫度，其二是時(shí)效溫度?，F(xiàn)在，先分析固溶溫度對(duì)硬度的影響情況。在保證其它條件不變的情況下，對(duì)鑄態(tài)及不同溫度固溶處理后的磷銅金屬試樣進(jìn)行硬度測試，它的硬度變化情況如圖1所示。從圖1中可以看出，從最初的鑄態(tài)開始，磷銅合金試樣的硬度隨著固溶溫度的升高在不斷降低。試樣澆鑄后，隨溫度降低析出k相，隨固溶溫度升高，析出的k相溶解到基體中，析出物數(shù)量減少，硬度降低。

圖1 鑄態(tài)及不同溫度固溶處理的硬度變化情況

其次，分析時(shí)效溫度對(duì)磷銅合金硬度的影響情況、在保證其它條件都相同的情況下，調(diào)整時(shí)效溫度，其硬度變化情況如圖2所示。從圖2中可以看到，隨著時(shí)效溫度的不斷升高，磷銅合金金屬的硬度也在不斷提高，但是是有一定的范圍限制的，550℃是一個(gè)臨界點(diǎn)，當(dāng)時(shí)效溫度超過這個(gè)臨界點(diǎn)，其硬度會(huì)下降。

圖2 不同固溶-時(shí)效溫度下硬度的變化

（2）金相組織。把3組試樣進(jìn)行固溶處理后，經(jīng)過MEF3光學(xué)顯微鏡和JSM-6700E型掃描電鏡的觀察，發(fā)現(xiàn)在不同固溶溫度下，其金相組織如圖3所示。從圖中可以看出，固溶溫度越高，k相就越少，磷銅合元素固溶在基體中。

圖3 鑄態(tài)和不同溫度固溶處理后的金相組織

如圖4所示，在不同時(shí)效溫度下，金相組織的分布情況。從圖中我們可以看到，當(dāng)溫度不斷升高時(shí)，未溶鑄態(tài)析出相的數(shù)量在逐漸減少，且析出相在基體上的分布更均勻。但是在相同時(shí)效溫度下，固溶溫度高析出相多。因此，未溶析出相及固溶析出相的分布及數(shù)量影響了合金的硬度。

圖4 鑄態(tài)和不同時(shí)效溫度下固溶處理后的金相組織

3 結(jié)語

綜上所述，合金材料在人們的日常生產(chǎn)、生活中應(yīng)用的越來越廣泛。但在應(yīng)用之前，需要對(duì)其進(jìn)行加工處理，文章通過對(duì)磷銅合金進(jìn)行熱處理后，研究其產(chǎn)生的變化，得到了如下結(jié)論：首先，磷銅合金的硬度會(huì)隨著固溶溫度的升高而降低；其次，磷銅合金的硬度會(huì)隨著時(shí)效溫度的升高而提高，但是是在550℃的范圍內(nèi)，超過550℃，硬度則會(huì)降低。

[1]賴運(yùn)金,張平祥,辛社偉,等.熱處理對(duì)WSTi3515S合金組織和性能的影響[J].稀有金屬材料與工程,2015,44(6):1469-1473.

[2]蔣路路,陳志浩,王剛,等.熔體過熱處理對(duì)CuAlFeNi合金組織及高溫力學(xué)性能影響[J].熱加工工藝,2015,16(7):64-66.