淺析時效對Cu-25Cr合金硬度的影響

鄭慶行

（河南省煤炭高級技工學校，河南 新鄭 451150）

Cu-Cr合金是指以Cu為基體，加入Cr和微量其它合金元素形成的一系列合金。為了進一步提高其性能，研究了時效溫度、時效時間和時效前冷變形量對Cu-25Cr合金組織和性能的影響。

1 試驗方法

將鑄態、鍛后、固溶以及變形后（0%、40%、80%）試樣，分別在日本SHIMAZU AG-I 250kN型萬能電子拉伸試驗機拉伸機上進行抗拉試驗，拉伸速度為1mm/min。

顯微硬度在HVS-1000型數顯顯微硬度計上進行測量，測量誤差≤±5%，測量前試樣表面用1000號砂紙磨平，所用的載荷為200g，加載時間為10秒，每個試樣的測量次數不少于5次，取其平均值。

2 變形量和時效處理對硬度的影響

Cu-25Cr合金經過950℃固溶處理后在不同的溫度（400℃、440℃、480℃、520℃）進行時效，過飽和固溶體發生分解，引起硬度的顯著變化，如圖1所示。可以看出合金在480℃時效40min達到147HV，20min后達到峰值148HV，一直時效到6h降到133；在520℃時效40min達到峰值145HV，一直時效到6h硬度變化不大；400℃和440℃兩溫度顯微硬度曲線相似，520℃和480℃兩溫度顯微硬度曲線相似。

從圖1中還可以看出，在時效初期，合金的硬度隨著溫度的升高而增加，這是由于析出的單質鉻在基體中彌散分布所致。繼續時效時，合金的硬度隨時效溫度的升高有升有降。當合金在較低的溫度下進行時效時，由于第二相仍呈上升趨勢。如440℃和400℃時效6h，分別可達到147HV；時效溫度在480℃和520℃時效時，第二相的穩定性下降，分別在不同的時效時間后呈下降趨勢。

合金經40%冷變形后在440℃時效1h達到173HV，1h后達到峰值174HV，一直時效到6h降到165；在480℃時效20min達到峰值163HV，一直時效到6h降到150；400℃和440℃兩溫度顯微硬度曲線相似，520℃和480℃兩溫度顯微硬度曲線相似。合金經80%冷變形后在440℃時效1h達到165HV，1h后達到峰值167HV，一直時效到6h硬度變化不大；在520℃時效20min達到峰值156HV，一直時效到6h驟降到129；400℃和440℃兩溫度顯微硬度曲線相似，520℃和480℃兩溫度顯微硬度曲線相似。

從2和3兩圖中還可以看出，時效初期，由于第二相大量析出，且彌散分布在銅基體上，析出相也對位錯起到釘扎的作用，導致硬度大幅度提高。480℃而80%變形合金時效僅1h就達到了163HV。并且在1h后達到峰值166HV，這主要是因為變形量越大，480℃合金內部產生的空位、位錯等缺陷越多，原子擴散及形核的位置就越多，第二相的析出速度就越快，使得合金的硬度提高幅度就越大。但同時第二相的長大速度也較快，使合金達到峰值的時間縮短。也不難發現，隨著時間的延長，第二相有聚集長大的傾向，故硬度達到峰值后會緩慢地下降。

3 結論

Cu-25Cr合金在950℃×1h固溶后，未變形、40%變形、80%變形在400℃時效均可獲得較高的硬度，分別達到145HV、170HV、163HV。但趨于該硬度所需的時間不同，未變形、40%變形、80%變形分別為6h、4h、2h。

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