拉拔退火法与连续挤压法铜扁线的组织分析.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年1 期 3 1 拉拔退火法与连续挤压法铜扁线的组织分析 牛玉英1 ，陈莉1 ，宋宝韫1 ，刘元文1 ，康京2 ，高素霞2 1 ．大连交通大学，辽宁大连1 1 6 0 2 8 ；2 ．保定天威电力线材有限公司，河北保定0 7 1 0 0 0 摘要分析了传统拉拔退火法和连续挤压法生产铜扁线的组织。通过比较，得出连续挤压法是一种优于 传统拉拔退火方法的铜扁线生产方法。 关键词拉拔退火；铜扁线；连续挤压；组织 中图分类号T G 3 7 9文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 7 0 1 0 0 3 1 0 3 M i c r o s t r u c t u r eo fC o p p e rS t r i pP r o d u c e db yD r a w i n g - a n n e a la n d C o n t i n u o u sE x t r u s i o n N I UY u y i n 9 1 ，C H E NL i l ，S O N GB a o y u n l ，L I UY u a n w e n l ，K A N GJ i n 9 2 ，G a oS u x i a 2 1 ．D a l i a nJ i a o t o n gU n i v e r s i t y ，D a l i a n1 1 6 0 2 8 ，C h i n a ；2 ．B a o d i n gT i a n w e iE l e c t r i c a lW i r eC o ．，B a o d i n g0 7 1 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h em i c r o s t r u c t u r ef o rc o p p e rs t r i pp r o d u c e db yt r a d i t i o n a ld r a w i n ga n n e a l sm e t h o da n dc o n t i n u o u s e x t r u s i o nm e t h o da r ea n a l y z e d ．T h r o u g hc o m p a r i n gi ts h o w st h a tc o n t i n u o u se x t r u s i o nm e t h o di sab e t t e r m e t h o do fp r o d u c i n gc o p p e rs t r i pt h a nc o n d i t i o n a ld r a w i n ga n n e a l sm e t h o d ． K e y w o r d s D r a w i n g a n n e a l ；C o p p e rs t r i p ；C o n t i n u o u se x t r u s i o n ；M i c r o s t r u c t u r e 铜型材是发展现代工业的重要基础材料和功 能材料，是各国均高度重视的战略物资。我国是近 年来铜加工业发展最快的国家，也是铜消费最多的 国家之一[ 1 | 。 传统的铜扁线生产工艺 拉拔退火法 是由连铸 坯 上引连铸或连铸连轧 经轧制、拉拔成扁线，再经 过退火。2 0 世纪9 0 年代，铜扁线连续挤压法在国 际出现幢J 。在国内，大连交通大学连续挤压工程研 究中心成功地开发了铜扁线连续挤压技术及成套设 备，并于2 0 0 0 年研制了专门用于生产铜扁线的 T L J 3 0 0 连续挤压机。实践表明连续挤压法生产的 铜扁线性能稳定且制造成本较低，可以满足变压器 等行业的要求，从而大大促进了铜扁线的广泛应用。 连续挤压法生产工艺流程是上引连铸一一连续挤 压。这是一种先进高效的生产工艺技术，产品质量 稳定，制造成本低。但一种新方法的出现，往往会引 起界内人士对其产品质量水平的认识存在争议。本 作者简介牛玉英 1 9 7 4 一 ，女，吉林省洮南市人，博士研究生 文对两种方法 拉拔退火法和连续挤压法 所生产铜 扁线的组织进行分析，旨在使人们对其内部质量予 以客观认识。 1 铜扁线的组织分析 1 ．1 实验材料及方法 试验在国内某厂进行，所选材料为目前生产铜 扁线广泛使用的无氧铜杆，其中连续挤压法采用的 设备为国产T U 3 0 0 连续挤压机组。实验材料分别 为上引连铸铜杆 直径1 2 ．5m m 、拉拔后的铜扁 线、拉拔退火的成品铜扁线、连续挤压成品铜扁线。 利用显微镜对两种方法 拉拔退火法和连续挤 压法 生产的铜扁线进行金相组织观察分析。 1 ．2 显微组织观察 试样经腐蚀后，在显微镜下进行内部组织观察， 如图1 所示。 万方数据 3 2 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年1 期 图1 上引连铸后铸态显微组织 F i g ．1M i c r o s t r u c t u r eo fu pc a s tt e c h n o l o g y 铸态下，铜杆的组织为连部有发达的柱状晶，中心为 m m 1 0 ．6m m 的微观组织。 粗大等轴晶。图2 、3 给出了拉拔退火法铜扁线 2 ．5 图2 拉拔后铜扁线的显微组织 F i g ．2 M i c r o s t r u c t u r eo fd r a w i n gc o p p e rs t r i p 由图2 可以看出，上引连铸铜杆“轧制～拉拔” 后，经过了强烈的塑性变形，其晶粒内部出现很多滑 移带，同时晶粒沿拉拔方向被拉长，由原来的等轴晶 变为带状组织。 金属材料在冷变形后产生加工硬化 强度和硬 度增高，而塑性则显著降低 [ 3 l 。为恢复铜扁线的 塑性，并使之软化，拉拔后对其进行退火。退火后铜 扁线为再结晶组织，晶粒得到了细化。拉拔退火铜 扁线，其中心部位晶粒平均直径约为1 3 肛m ，如图3 a 所示；而其边缘部位晶粒不均匀无法评定，如图3 b 所示。 图3 拉拔退火铜扁线的显微组织 F i g ．3 M i c r o s t r u c t u r eo fd r a w i n ga n n e a lc o p p e rs t r i p 连续挤压法生产铜扁线，铜坯料在挤压模口前 的温度可达6 0 0 ℃以上，压力高达1 0 0 0M P a 以上， 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年1 期 3 3 而且为三向压应力。在这种高温、高压的热变形条 件下，材料不会发生加工硬化，而且坯料的原始内部 缺陷，如气孔等可以在连续挤压过程中被消除。上 引连铸杆经连续挤压获得的铜扁线 2 ．5m m 1 0 ．6 2m m ，其组织为细小的再结晶组织，且晶粒比 较均匀，其中心部位晶粒的平均直径约为8 ／x m ，如 图4 a 所示；边缘部位晶粒平均直径为1 3 肚m ，如图 4 b 所示。 图4 连续挤压铜扁线的显微组织 F i g ．4 M i c r o s t r u c t u r eo fc o n t i n u o u se x t r u s i o nc o p p e rs t r i p 上述铜扁线显微组织结果表明，坯料经连续挤 压在再结晶温度以上发生塑性变形，形成晶粒细小、 分布均匀的动态再结晶组织，完全消除了铸态晶粒 组织。 由相同放大倍数下，传统拉拔退火法和连续挤 压法生产的铜扁线的显微组织 图3 、图4 ，可以看 出，经连续挤压法生产的铜扁线具有晶粒细小、分布 均匀的优点。 在性能方面，室温下，两种方法生产的铜扁线性 能基本相同，均高于铜扁线标准 G B 5 5 8 4 8 5 的要 求[ 4 | 。 2结论 综上所述，通过对拉拔退火法和连续挤压法生 产的铜扁线的组织分析，可以得出以下结论 1 连续挤压法生产的铜扁线具有较好的细晶组 织，晶粒分布均匀。 2 连续挤压法生产的铜扁线，其性能指标全都 高于G B 5 5 8 4 1 9 8 5 的标准。 3 连续挤压法生产铜扁线省去了退火工序，不 仅可以节省电能而且彻底避免了退火过程中炉温不 均匀导致的产品性能变化，可保证产品的性能沿整 个长度均匀一致；具有良好的表面质量；是一种优于 传统拉拔退火工艺的铜扁线制造方法。 参考文献 [ 1 ] 周文龙，许沂，张士宏，等．铸轧法与挤压法生产T P 2 铜 管组织和性能对比分析[ J ] ．塑性加工技术，2 0 0 4 1 3 4 3 5 ． [ 2 】刘元文，宋宝韫，樊志新，等．铜扁线连续挤压工艺[ J ] ． 锻压机械，2 0 0 2 5 3 1 3 2 ． [ 3 ] 郭秀文，栾复信，李和岐．金相技术问答[ M ] ．北京国 防工业出版社，1 9 8 7 ． 万方数据