一种易切削白铜精密线材生产工艺

罗继华，罗鑫宇，叶东皇，黄少星

（1.安徽鑫科新材料股份有限公司，安徽 芜湖 241000；2.安徽科瑞咨询服务有限公司，安徽 芜湖 241000；3.安徽工程大学，安徽 芜湖 241000）

据相关数据统计发现，目前全球范围内共有近300条高速线材轧机，年产线材约7000万吨，线材产量占钢材总量的10%左右。美国是世界上最大的线材输入国，年均线材消费量大概为800万吨，其国内年生产量约为400万吨，线材输入量占50%左右。世界上线材产量最大的国家是中国，线材的生产工艺直接决定线材产量。此次主要研究线材为白铜线材。易切削白铜具有美丽的银白色金属光泽，易切削，耐腐蚀和较高的强度，被广泛用于眼镜配件、圆珠笔笔头和仪表零配件制造业。易切削白铜作为白铜棒线材的一个细分品种，附加值远远高于一般白铜棒线材，高端产品主要靠国外进口，国内仅有极少数厂家生产。根据客户需求，本文详述C79200易切削白铜线材生产工艺的摸索。

1 化学成分设计

C79200线材化学成分在ASTM B 151/B 151M基础上，根据合金属性和成分设计原则，制定了内控范围，见表1。

表1 C79200线材试验产品化学成分控制范围

2 熔炼配料

白铜角料、光亮线、铅锭、锌锭。

3 水平连铸

由于C79200含有低熔点的Pb元素，且Cu含量很高，属于α单相合金，因此不宜采用热挤压法生产，该产品冷加工性能良好，由于常用规格大多在Φ12以下，因此适合采用水平连铸开坯、冷拉的方法生产。

C79200牵引试验在水平连铸炉进行，经过多次参数摸索试验，根据不同参数下杆坯的拉力试验结果和金相测试结果，最终确定C79200Ф12杆坯牵引参数（表2）。

表2 C79200 Ф12杆坯水平连铸试验牵引参数

牵引出来的杆坯表面光滑，无任何宏观铸造缺陷，拉断后断面结晶较致密，有明显缩颈，拉断后坯料表面无裂纹，杆坯实际直径Φ11.8左右。实测性能：抗拉强度360Mpa、延伸率27%，塑性良好，能满足后道冷加工要求，铸态金相组织见图1。

图1 C79200 Ф12铸态组织

C79200铸态组织为粗大的树枝晶，黑点为Pb颗粒，分布较为均匀。

4 后道加工

4.1 工艺摸索

C79200 Pb含量达到1%，Pb几乎不溶于铜，以单质形式存在于晶内和晶界上，降低了材料的冷加工性能，经过多次工艺摸索试验，最终确定C79200Φ12杆坯拉伸总加工率适宜控制在30%~50%；退火再结晶后坯料总加工率适宜控制在30%~60%，并绘制了加工硬化曲线（图2），确定了中间退火工艺：井式炉退火（750℃/1h/3.5h），罩式炉退火（700℃/3h/3h），退火组织见图3。

图2 C79200加工硬化曲线

图3 C79200 Ф4.0退火组织（罩式炉700℃/3h/3h）

各道次退火再结晶充分，晶粒大小均匀，说明中间退火工艺制定是合理的，至此C79200拉伸与退火工艺参数初步摸索出来了。

4.2 Ф2.3线材试样

由于试样客户需要的C79200线材用于圆珠笔的笔头，需要在高速自动车床加工成笔头，对材料的强度和切削性能要求较高。客户具体要求见表3。

表3 C79200力学性能与公差要求

试样客户要求的抗拉强度达到700Mpa以上，属于特硬态产品，经过多次试验和工艺调整，最后确定了Φ2.3线材生产工艺：Φ12→拉刨Φ8.6→井式炉退火→拉刨Φ6.6→井式炉退火→Φ5.2→井式炉退火→Φ3.7→罩式炉退火→拉伸Φ2.3成品。

成品性能值：抗拉强度556-570MPa，延伸率3-4%，符合ASTM的要求，满足客户加工对于性能的控制要求，C79200线材退火前后丝织变化对比情况如下图所示。

图4 C79200线材退火前后丝织变化对比

5 用户试用情况

C79200线材通过多家客户试样后，已批量投入生产，产生了较好的经济与社会效益。

（1）水平连铸—拉伸法生产小规格、易切削白铜精密线材，工艺设计合理、流程短，适宜多品种易切削白铜精密线材生产。

（2）用水平连铸—拉伸法生产出的产品，具有优良的易切削性能，能满足眼镜配件、圆珠笔笔头和仪表零配件等行业中、高档产品的需求。