一種易切削白銅精密線材生產工藝

羅繼華，羅鑫宇，葉東皇，黃少星

（1.安徽鑫科新材料股份有限公司，安徽 蕪湖 241000；2.安徽科瑞咨詢服務有限公司，安徽 蕪湖 241000；3.安徽工程大學，安徽 蕪湖 241000）

據相關數據統計發現，目前全球范圍內共有近300條高速線材軋機，年產線材約7000萬噸，線材產量占鋼材總量的10%左右。美國是世界上最大的線材輸入國，年均線材消費量大概為800萬噸，其國內年生產量約為400萬噸，線材輸入量占50%左右。世界上線材產量最大的國家是中國，線材的生產工藝直接決定線材產量。此次主要研究線材為白銅線材。易切削白銅具有美麗的銀白色金屬光澤，易切削，耐腐蝕和較高的強度，被廣泛用于眼鏡配件、圓珠筆筆頭和儀表零配件制造業。易切削白銅作為白銅棒線材的一個細分品種，附加值遠遠高于一般白銅棒線材，高端產品主要靠國外進口，國內僅有極少數廠家生產。根據客戶需求，本文詳述C79200易切削白銅線材生產工藝的摸索。

1 化學成分設計

C79200線材化學成分在ASTM B 151/B 151M基礎上，根據合金屬性和成分設計原則，制定了內控范圍，見表1。

表1 C79200線材試驗產品化學成分控制范圍

2 熔煉配料

白銅角料、光亮線、鉛錠、鋅錠。

3 水平連鑄

由于C79200含有低熔點的Pb元素，且Cu含量很高，屬于α單相合金，因此不宜采用熱擠壓法生產，該產品冷加工性能良好，由于常用規格大多在Φ12以下，因此適合采用水平連鑄開坯、冷拉的方法生產。

C79200牽引試驗在水平連鑄爐進行，經過多次參數摸索試驗，根據不同參數下桿坯的拉力試驗結果和金相測試結果，最終確定C79200Ф12桿坯牽引參數（表2）。

表2 C79200 Ф12桿坯水平連鑄試驗牽引參數

牽引出來的桿坯表面光滑，無任何宏觀鑄造缺陷，拉斷后斷面結晶較致密，有明顯縮頸，拉斷后坯料表面無裂紋，桿坯實際直徑Φ11.8左右。實測性能：抗拉強度360Mpa、延伸率27%，塑性良好，能滿足后道冷加工要求，鑄態金相組織見圖1。

圖1 C79200 Ф12鑄態組織

C79200鑄態組織為粗大的樹枝晶，黑點為Pb顆粒，分布較為均勻。

4 后道加工

4.1 工藝摸索

C79200 Pb含量達到1%，Pb幾乎不溶于銅，以單質形式存在于晶內和晶界上，降低了材料的冷加工性能，經過多次工藝摸索試驗，最終確定C79200Φ12桿坯拉伸總加工率適宜控制在30%~50%；退火再結晶后坯料總加工率適宜控制在30%~60%，并繪制了加工硬化曲線（圖2），確定了中間退火工藝：井式爐退火（750℃/1h/3.5h），罩式爐退火（700℃/3h/3h），退火組織見圖3。

圖2 C79200加工硬化曲線

圖3 C79200 Ф4.0退火組織（罩式爐700℃/3h/3h）

各道次退火再結晶充分，晶粒大小均勻，說明中間退火工藝制定是合理的，至此C79200拉伸與退火工藝參數初步摸索出來了。

4.2 Ф2.3線材試樣

由于試樣客戶需要的C79200線材用于圓珠筆的筆頭，需要在高速自動車床加工成筆頭，對材料的強度和切削性能要求較高。客戶具體要求見表3。

表3 C79200力學性能與公差要求

試樣客戶要求的抗拉強度達到700Mpa以上，屬于特硬態產品，經過多次試驗和工藝調整，最后確定了Φ2.3線材生產工藝：Φ12→拉刨Φ8.6→井式爐退火→拉刨Φ6.6→井式爐退火→Φ5.2→井式爐退火→Φ3.7→罩式爐退火→拉伸Φ2.3成品。

成品性能值：抗拉強度556-570MPa，延伸率3-4%，符合ASTM的要求，滿足客戶加工對于性能的控制要求，C79200線材退火前后絲織變化對比情況如下圖所示。

圖4 C79200線材退火前后絲織變化對比

5 用戶試用情況

C79200線材通過多家客戶試樣后，已批量投入生產，產生了較好的經濟與社會效益。

（1）水平連鑄—拉伸法生產小規格、易切削白銅精密線材，工藝設計合理、流程短，適宜多品種易切削白銅精密線材生產。

（2）用水平連鑄—拉伸法生產出的產品，具有優良的易切削性能，能滿足眼鏡配件、圓珠筆筆頭和儀表零配件等行業中、高檔產品的需求。