一种高强耐磨铜管套的制备方法 |
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| 申请号 | CN202410028920.8 | 申请日 | 2024-01-09 | 公开(公告)号 | CN118048552A | 公开(公告)日 | 2024-05-17 |
| 申请人 | 陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司; | 发明人 | 黄尚成; 唐丽尖; 田东松; 刘向东; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种高强耐磨 铜 管套的制备方法，包括以下步骤：S1、配料，S2、 真空 熔铸，S3、反偏析均匀化处理，S4、 锻造 ，S5、固溶处理，S6、时效处理，S7、 车削 处理；本发明制备的铜管套导电率达8.01～8.73％IACS，硬度达298～312HB，晶粒度为70～95μm，根据国标GB/T 12444‑2006检测的 摩擦系数 0.70～0.85，体积磨损62.6～63.5mm3，整体合格率≥98％，材料利用率达69.7～70.4％。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高强耐磨铜管套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种高强耐磨铜管套的制备方法技术领域[0001] 本发明涉及铜管套制造技术领域，具体是涉及一种高强耐磨铜管套的制备方法。 背景技术[0002] 随着社会的快速发展，油气勘探设备、生产器械等对高强耐磨材料的需求量愈来愈大，油气勘探机械用的管套类零件材料由于工作环境的特殊，要求材料具有高强度、高耐磨性且还需要有较好的耐腐蚀性能，我国在该类合金材料的研制方面起步较晚，主要依靠进口，但进口价格比较高，而目前国内对于该类合金材料的需求较大，所以需国内自主研发此类合金，实现自给自足，替代进口市场。 [0003] 针对现有铜镍锡工艺基本没有或者不满足祛除偏析组织的条件，锻造时会发生开裂，且锻造过程以墩压为主无拔长工序，无法进行有效的锻造变形，因此无法很好地对铸态晶粒进行破坏，基于以上原因现流行工艺无法对晶粒进行有效破碎，制备的管套产品硬度仅能达到250～270HB、晶粒度为115～127um，电导率为8.0～13.0％IACS，存在硬度值低、偏析严重、晶粒度粗大的问题，生产出管套成品率、合格率较低、生产成本较高，无法实现量产。 [0004] 本发明针对现有工艺技术存在的不足，提出了一种锻造难度较低，成品硬度在292～310HB，电导率8.0～13.0％IACS、合格率达90％、材料利用率达69.7～70.4％，并且可以很好地消除析出相组织、均匀破坏晶粒、可以实现量产的高强耐磨铜管套制备方法。 发明内容[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种高强耐磨铜管套的制备方法。 [0006] 本发明的技术方案是：一种高强耐磨铜管套的制备方法，包括以下步骤： [0007] S1、配料 [0008] 原材料按照质量百分比计，包括14.0～16.0wt.％的Ni、6.0～9.0wt.％的Sn、0.1～2.0wt.％的Mn以及余量的Cu； [0009] S2、真空熔铸 [0011] S3、反偏析均匀化处理 [0012] 将铸锭在室温下入炉，在160～180min内升温至840～900℃保温8～13h，保温结束后放入质量浓度为10～20％的528类油淬火液中冷却至室温； [0013] S4、锻造 [0014] 将铸锭进行装炉，装炉温度为600～620℃，采用十字墩拔锻造方法对在760～800℃下保温360～480min后的铸锭进行锻造，始锻温度为770～790℃，终锻温度为550～570℃，得到厚度≤200mm的圆形坯料并冲孔，修整成管套毛坯； [0015] S5、固溶处理 [0016] 管套毛坯室温装炉，入炉后150～180min内从室温升温至850～900℃并保温60～90min，保温结束后在30～50s内投入质量浓度为10～20％的528类油淬火液中并搅动工件进行冷却，冷却至85℃以下后取出； [0017] S6、时效处理 [0019] S7、车削处理 [0020] 精车处理，确保表面符合相关技术要求。 [0021] 说明：本发明在步骤S4中采用十字墩拔锻造方法得到厚度≤200mm的圆形坯料并冲孔能够有效提高材料的利用率，常规的管套生产是将铸锭处理好后进行车削掏芯或线切割，切割后废料较多(原始投料量大，利用率约41％)，使用冲孔的方式可以减少原始投料量，最终成品仅需车削即可(利用率约69.7～70.4％)。 [0022] 进一步地，步骤S1中，所述Mn采用铜锰中间合金的形式添加；Cu采用纯铜板的形式添加、Ni采用纯镍板的形式添加、Sn采用纯锡锭的形式进行添加；杂质含量总和≤0.3％； [0023] 说明：锰元素采用铜锰中间合金解决了电解锰片带入大量的氧元素、硫元素致使锰元素烧损以及影响铸锭的性能；Cu采用纯铜板的形式添加、Ni采用纯镍板的形式添加、Sn采用纯锡锭的形式进行添加能够提高主要元素的纯净度，减少杂质的含量。 [0024] 进一步地，步骤S2中，所述梯度升温的方法为：先将真空熔炼炉的功率升至145～155KW，保温25～35min，功率升至295～305KW，保温25～35min，功率升至495～505KW保持25～35min，功率升至695～705KW，保温25～35min，待坩埚内原料开始熔化时，降功率至95～ 105KW，打开充氩气阀，向炉体内充入高纯氩气，待炉内压力升至‑0.08Mpa时，关闭充氩阀，升功率至745～755KW，保持功率精炼55～65min； [0025] 说明：采用梯度升温的方法能够减少熔体中成分的偏析，进一步降低熔体中出现气孔、缩孔缺陷的可能，也能够降低熔体在凝固过程中的热应力，减少铸锭变形和开裂的可能，从而使得铸锭成分更加均匀，进一步提高铸锭的质量。 [0026] 进一步地，步骤S3前，对铸锭表面进行耐腐蚀处理； [0027] 所述耐腐蚀处理的方法为：先对铸锭预热至170～190℃，然后对铸锭表面以3～5mL/s的喷涂速率喷涂耐腐蚀涂料，喷涂时间为15～20s，并在喷涂过程中施加强度为5～ 7T，脉冲频率为150～300Hz的电场，进行首次耐腐蚀处理；然后调整预热温度为270～300℃，并调整喷涂速率为3.3～6mL/s、电场强度为3～5.6T，脉冲频率不变，进行二次耐腐蚀处理，直至耐腐蚀涂料的厚度达1.1～1.3mm； [0028] 说明：首次耐腐蚀处理通过对铸锭先在170～190℃下预热能够使铸锭表面首先变得平整，然后采用较强的电场进行喷涂能够在铸锭表面附着力加强的基础上进一步增加涂层的均匀性和致密性，从而提高涂层的耐腐蚀性能，完成首次耐腐蚀处理，然后增加预热温度并增加喷涂速率能够对首次耐腐蚀涂层表面的氧化膜形成起到促进作用，从而提高铸锭表面的粗糙度并进行二次耐腐蚀处理，此时降低电场的强度能够有效避免涂层在长时间的高强度电场下产生缺陷，如气孔、裂纹等，减少涂层缺陷，进一步改善耐腐蚀处理的效果。耐腐蚀处理可以减少铸锭表面缺陷，如气孔、裂纹等，提高铸锭的致密性和完整性，改善铸锭的微观组织结构，细化晶粒，从而提高铸锭的力学性能和耐磨性，与此同时，在反偏析均匀化处理前对铸锭进行耐腐蚀处理还能够有效避免除杂助剂对铸锭表面造成侵蚀，从而影响到反偏析处理效果。 [0030] 说明：聚乙烯树脂的作用是增加涂料的黏度和柔韧性，降低喷涂过程中的泼溅率和滴落率，陶瓷砂具有高硬度和耐磨性，它可以提高铸件表面光洁度，减少表面缺陷，并提高铸件的耐腐蚀，Fe2O3使涂料具有遮盖力外，还能提高涂膜的强度和防腐蚀能力，二甲苯使涂料保持适当的黏度，增强涂料与金属表面的附着力，并增加涂料的耐磨性，提高涂料的耐久性。 [0031] 进一步地，步骤S4中，锻造过程实时测温，温度低于550℃时需二次回炉并在760～800℃保温120～210min再进行锻造； [0032] 说明：在温度低于550℃时进行二次回炉能够使材料更加均匀的进行晶粒细化，改善材料的塑性和韧性，提高其抗拉强度和抗冲击性能，也能避免在低温下长时间加热导致材料晶粒粗大、材料表面发生氧化反应，生成氧化物，从而影响到材料的力学性能和加工性能。 [0033] 进一步地，步骤S4中，锻造过程中，单次揉打变形量为20～30％； [0034] 说明：单次揉打变形量在上述范围时，能够有效促进铸锭内部组织的细化，消除应力集中和组织缺陷，提高材料的稳定性和均匀性；过大的变形量可能导致铸锭内部产生过度塑性变形，影响其力学性能和加工性能；而过小的变形量则无法有效改善铸锭的组织和性能。 [0035] 进一步地，步骤S5中，所述528类油淬火液由步骤S3中使用的528类油淬火液经后处理获得； [0036] 所述后处理的方法为：向528类油类淬火液中加入占所述528类油类淬火液质量0.5～1％的除杂助剂，在超声频率为50～70Hz下处理10～15min，然后分离并使用折光仪对 528类油类淬火液的浓度进行检测，并向所述528类油淬火液中添加去离子水至油淬火液的浓度达10～20％；所述除杂助剂包括质量比为1～1.5：0.5～0.7：0.03～0.05的山梨醇、乙基纤维素以及柠檬酸铵； [0037] 说明：乙基纤维素具有良好的吸附性，可以吸附淬火液中的杂质，达到净化淬火液的目的，同时，乙基纤维素对淬火液的化学稳定性没有影响，不会改变淬火液的成分和性质，柠檬酸铵在高温下具有较好的稳定性，并且可以改善体系的pH值，促进山梨醇和乙基纤维素在高温下的稳定性和抗氧化性，在除杂过程中不会产生额外的影响；在油类淬火液中添加乙基纤维素可以起到除杂的作用，提高淬火液的纯净度，而在油淬火液中添加山梨醇，可以增加淬火液的粘度，减缓淬火液的流动速度，从而延长铸锭在淬火液中的冷却时间，有利于铸锭的均匀冷却；反偏析均匀化处理使用的528类油类淬火液经后处理再次利用降低了整体的生产成本。 [0038] 进一步地，步骤S6中，所述冷却工艺为：先对保温结束后的管套毛坯表面按照速率为20～30mL/s进行喷水，喷淋时间20～30s；然后将初步喷淋后的管套毛坯取出并在空气中自然冷却12～15s；最后将空冷后的管套毛坯放入温度为20～25℃的水中冷却25～30s； [0039] 说明：先对管套毛坯进行喷水冷却能够先促进铸锭内部组织的细化，提高其力学性能和加工性能，然后在进行空冷能够减少铸锭内部的应力集中和组织缺陷，提高其稳定性和均匀性，水冷之后的空冷大大减缓了冷却的速度，使奥氏体组织向马氏体组织转变时所产生的组织应力也随之降低，从而保证铸锭不开裂和得到更深的淬硬层，最后再进行水冷能够进一步降低管套毛坯的冷却速率。 [0040] 本发明的有益效果是： [0041] (1)本发明制备的铜管套导电率达8.01～8.73％IACS，硬度达298～312HB，晶粒度为70～95μm，根据国标GB/T 12444‑2006检测的摩擦系数0.70～0.85，体积磨损62.6～3 63.5mm，质量磨损0.48～0.52g，整体合格率≥98％，材料利用率达69.7～70.4％。 [0042] (2)本发明通过528类油类淬火液实现对铸锭的冷却处理，最大程度的将析出相均匀回熔入铜基体内部，且使用淬火液冷却很好地抑制了在降温过程中成分的再次偏析，并且将反偏析均匀化处理使用的528类油类淬火液经后处理再次利用降低了生产成本。附图说明 [0044] 图2是本发明实施例1锻造前的100倍组织金相图； [0045] 图3是本发明实施例1工艺成品的100倍组织金相图； [0046] 图4是本发明对照例2锻造前的100倍组织金相图； [0047] 图5是本发明对照例2的工艺成品的100倍组织金相图。 具体实施方式[0048] 下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明，以更好地体现本发明的优势。 [0049] 实施例1：一种高强耐磨铜管套的制备方法，包括以下步骤： [0050] S1、配料 [0051] 原材料按照质量百分比计，包括15.0wt.％的Ni、7.5wt.％的Sn、1.0wt.％的Mn以及余量的Cu；杂质含量总和为0.3wt.％； [0052] 其中，Mn采用铜锰中间合金的形式添加、Cu采用纯铜板的形式添加、Ni采用纯镍板的形式添加、Sn采用纯锡锭的形式进行添加； [0053] S2、真空熔铸 [0054] 对真空熔炼炉内部抽至真空度为10Pa，采用梯度升温的方式升温至功率为750KW并在此功率下精炼60min，然后降功率为300KW并在此功率下进行浇铸，得到铸锭； [0055] S3、反偏析均匀化处理 [0056] 对铸锭表面进行耐腐蚀处理； [0057] 耐腐蚀处理的方法为：先对铸锭预热至180℃，然后对铸锭表面以4mL/s的喷涂速率喷涂耐腐蚀涂料，喷涂时间为17s，并在喷涂过程中施加强度为6T、脉冲频率为225Hz的电场，进行首次耐腐蚀处理；然后调整预热温度为285℃，并调整喷涂速率为4.6mL/s、电场强度4.2T，脉冲频率不变，进行二次耐腐蚀处理，直至耐腐蚀涂料的厚度达1.2mm；耐腐蚀涂料按照质量百分比计，包括：28％的聚乙烯树脂、14％的Fe2O3、4％的陶瓷砂以及余量的二甲苯； [0058] 然后将铸锭在室温下入炉，在170min内升温至865℃保温11h，保温结束后放入质量浓度为15％的528类油淬火液中冷却至26℃； [0059] S4、锻造 [0060] 将铸锭进行装炉，装炉温度为610℃，采用十字墩拔锻造方法对在780℃下保温420min后的铸锭进行锻造，始锻温度为780℃，终锻温度为560℃，得到厚度为200mm的圆形坯料并冲孔，修整成管套毛坯； [0061] 锻造过程实时测温，温度低于550℃时需二次回炉并在780℃保温165min再进行锻造；锻造过程中，单次揉打变形量为25％； [0062] S5、固溶处理 [0063] 管套毛坯室温装炉，入炉后165min内从26℃升温至875℃并保温60～90min，保温结束后在40s内投入质量浓度为15％的528类油淬火液中并搅动工件进行冷却，冷却至85℃以下后取出； [0064] 其中，528类油淬火液由步骤S3中使用的528类油淬火液经后处理获得； [0065] 后处理的方法为：向528类油类淬火液中加入占528类油类淬火液质量0.8％的除杂助剂，在超声频率为60Hz下处理13min，然后分离后使用折光仪对528类油类淬火液的浓度进行检测，并向528类油淬火液中添加去离子水至油淬火液的浓度达15％；除杂助剂包括质量比为1.25：0.6：0.04的山梨醇、乙基纤维素以及柠檬酸铵； [0066] S6、时效处理 [0067] 使用电阻炉进行时效处理，管套毛坯室温入炉后在75min从26℃升温至400℃并保温255min，保温结束后冷却； [0068] 其中，冷却工艺为：先对保温结束后的管套毛坯表面按照速率为25mL/s进行喷水，喷淋时间25s；然后将初步喷淋后的管套毛坯取出并在空气中自然冷却14s；最后将空冷后的管套毛坯放入温度为23℃的水中冷却27s； [0069] S7、车削处理 [0070] 精车处理，确保表面符合相关技术要求。 [0071] 实施例2：与实施例1不同之处在于，步骤S1中，原材料按照质量百分比计，包括14.0wt.％的Ni、6.0wt.％的Sn、0.1wt.％的Mn以及余量的Cu。 [0072] 实施例3：与实施例1不同之处在于，步骤S1中，原材料按照质量百分比计，包括16.0wt.％的Ni、9.0wt.％的Sn、2.0wt.％的Mn以及余量的Cu。 [0073] 实施例4：与实施例1不同之处在于，步骤S2中，采用梯度升温的方式升温至功率为745KW并在此功率下精炼65min，然后降功率为295KW并在此功率下进行浇铸，得到铸锭。 [0074] 实施例5：与实施例1不同之处在于，步骤S2中，采用梯度升温的方式升温至功率为755KW并在此功率下精炼55min，然后降功率为305KW并在此功率下进行浇铸，得到铸锭。 [0075] 实施例6：与实施例1不同之处在于，步骤S2中，梯度升温的方法为：先将真空熔炼炉的功率升至145KW，保温35min，功率升至295KW，保温35min，功率升至495KW保持35min，功率升至695KW，保温35min，待坩埚内原料开始熔化时，降功率至95KW，打开充氩气阀，向炉体内充入纯度为99.99％的氩气，待炉内压力升至‑0.08Mpa时，关闭充氩阀，升功率至745KW，保持功率精炼65min。 [0076] 实施例7：与实施例1不同之处在于，步骤S2中，梯度升温的方法为：先将真空熔炼炉的功率升至150KW，保温30min，功率升至300KW，保温30min，功率升至500KW保持30min，功率升至700KW，保温30min，待坩埚内原料开始熔化时，降功率至100KW，打开充氩气阀，向炉体内充入纯度为99.99％的氩气，待炉内压力升至‑0.08Mpa时，关闭充氩阀，升功率至750KW，保持功率精炼60min。 [0077] 实施例8：与实施例1不同之处在于，步骤S2中，梯度升温的方法为：先将真空熔炼炉的功率升至155KW，保温25min，功率升至305KW，保温25min，功率升至505KW保持25min，功率升至705KW，保温25min，待坩埚内原料开始熔化时，降功率至105KW，打开充氩气阀，向炉体内充入纯度为99.99％的氩气，待炉内压力升至‑0.08Mpa时，关闭充氩阀，升功率至755KW，保持功率精炼55min。 [0078] 实施例9：与实施例7不同之处在于，步骤S3中，耐腐蚀处理的方法为：先对铸锭预热至170℃，然后对铸锭表面以3mL/s的喷涂速率喷涂耐腐蚀涂料，喷涂时间为20s，并在喷涂过程中施加强度为6T、脉冲频率为225Hz的电场，进行首次耐腐蚀处理；然后调整预热温度为270℃，并调整喷涂速率为3.3mL/s，电场强度为3.6T，脉冲频率不变，进行二次耐腐蚀处理，直至耐腐蚀涂料的厚度达1.1mm。 [0079] 实施例10：与实施例7不同之处在于，步骤S3中，耐腐蚀处理的方法为：先对铸锭预热至190℃，然后对铸锭表面以5mL/s的喷涂速率喷涂耐腐蚀涂料，喷涂时间为15s，并在喷涂过程中施加强度为6T、脉冲频率为225Hz的电场，进行首次耐腐蚀处理；然后调整预热温度为300℃，并调整喷涂速率为6mL/s、电场强度为4.8T，脉冲频率不变，进行二次耐腐蚀处理，直至耐腐蚀涂料的厚度达1.3mm。 [0080] 实施例11：与实施例7不同之处在于，步骤S3中，在喷涂过程中施加5T的电场，脉冲频率为15Hz，进行首次耐腐蚀处理。 [0081] 实施例12：与实施例7不同之处在于，步骤S3中，在喷涂过程中施加7T的电场，脉冲频率为300Hz，进行首次耐腐蚀处理。 [0082] 实施例13：与实施例7不同之处在于，步骤S3中，耐腐蚀涂料按照质量百分比计，包括：25％的聚乙烯树脂、12％的Fe2O3、3％的陶瓷砂以及余量的二甲苯。 [0083] 实施例14：与实施例7不同之处在于，步骤S3中，耐腐蚀涂料按照质量百分比计，包括：30％的聚乙烯树脂、15％的Fe2O3、5％的陶瓷砂以及余量的二甲苯。 [0084] 实施例15：与实施例7不同之处在于，步骤S3中，然后将铸锭在室温下入炉，在160min内升温至840℃保温13.0h，保温结束后放入质量浓度为10％的528类油淬火液中冷却至26℃。 [0085] 实施例16：与实施例7不同之处在于，步骤S3中，然后将铸锭在室温下入炉，在180min内升温至900℃保温8.0h，保温结束后放入质量浓度为20％的528类油淬火液中冷却至26℃。 [0086] 实施例17：与实施例7不同之处在于，步骤S4中，将铸锭进行装炉，装炉温度为610℃，采用十字墩拔锻造方法对在760℃下保温480min后的铸锭进行锻造，始锻温度为780℃，终锻温度为560℃，得到厚度为200mm的圆形坯料并冲孔，修整成管套毛坯；锻造过程实时测温，温度低于550℃时需二次回炉并在760℃保温210min再进行锻造。 [0087] 实施例18：与实施例7不同之处在于，步骤S4中，将铸锭进行装炉，装炉温度为610℃，采用十字墩拔锻造方法对在800℃下保温360min后的铸锭进行锻造，始锻温度为780℃，终锻温度为560℃，得到厚度为200mm的圆形坯料并冲孔，修整成管套毛坯；锻造过程实时测温，温度低于550℃时需二次回炉并在800℃保温120min再进行锻造。 [0088] 实施例19：与实施例7不同之处在于，步骤S4中，锻造过程中，单次揉打变形量为20％。 [0089] 实施例20：与实施例7不同之处在于，步骤S4中，锻造过程中，单次揉打变形量为30％。 [0090] 实施例21：与实施例7不同之处在于，步骤S5中，管套毛坯室温装炉，入炉后150min内从室温升温至850℃并保温90min，保温结束后在30s内投入质量浓度为10％的528类油淬火液中并搅动工件进行冷却，冷却至85℃后取出。 [0091] 实施例22：与实施例7不同之处在于，步骤S5中，管套毛坯室温装炉，入炉后180min内从室温升温至900℃并保温60min，保温结束后在50s内投入质量浓度为20％的528类油淬火液中并搅动工件进行冷却，冷却至85℃后取出。 [0092] 实施例23：与实施例7不同之处在于，步骤S5中，后处理的方法为：向528类油类淬火液中加入占528类油类淬火液质量0.5％的除杂助剂，在超声频率为50Hz下处理15min，然后分离后使用折光仪对528类油类淬火液的浓度进行检测，并向528类油淬火液中添加去离子水至油淬火液的浓度达10％。 [0093] 实施例24：与实施例7不同之处在于，步骤S5中，后处理的方法为：向528类油类淬火液中加入占528类油类淬火液质量1％的除杂助剂，在超声频率为70Hz下处理10min，然后分离后使用折光仪对528类油类淬火液的浓度进行检测，并向528类油淬火液中添加去离子水至油淬火液的浓度达20％。 [0094] 实施例25：与实施例7不同之处在于，步骤S5中，除杂助剂包括质量比为1：0.5：0.03的山梨醇、乙基纤维素以及柠檬酸铵。 [0095] 实施例26：与实施例7不同之处在于，步骤S5中，除杂助剂包括质量比为1.5：0.7：0.05的山梨醇、乙基纤维素以及柠檬酸铵。 [0096] 实施例27：与实施例7不同之处在于，步骤S6中，使用电阻炉进行时效处理，管套毛坯室温入炉后在70min从室温升温至370℃并保温270min，保温结束后冷却。 [0097] 实施例28：与实施例7不同之处在于，步骤S6中，使用电阻炉进行时效处理，管套毛坯室温入炉后在80min从室温升温至430℃并保温240min，保温结束后冷却。 [0098] 实施例29：与实施例7不同之处在于，步骤S6中，冷却工艺为：先对保温结束后的管套毛坯表面按照速率为20mL/s进行喷水，喷淋时间30s；然后将初步喷淋后的管套毛坯取出并在空气中自然冷却12s；最后将空冷后的管套毛坯放入温度为20℃的水中冷却30s。 [0099] 实施例30：与实施例7不同之处在于，步骤S6中，冷却工艺为：先对保温结束后的管套毛坯表面按照速率为30mL/s进行喷水，喷淋时间20s；然后将初步喷淋后的管套毛坯取出并在空气中自然冷却15s；最后将空冷后的管套毛坯放入温度为25℃的水中冷却25s。 [0100] 实验例：针对各个实施例所制备的铜管套，分别取各实施例的样件5个，以测试铜管套的性能，每个实施例的5个样件的性能测量结果取平均值，作为该实施例的性能测量结果，具体探究如下： [0101] 1、探究原材料占比对铜管套的性能影响 [0102] 表1实施例1～实施例3以及对照例1制备得到铜管套的性能 [0103] [0104] 对照例1：与实施例1不同之处在于，步骤S1中，原材料按照质量百分比计，包括15.0wt.％的Ni，7.5wt.％的Sn，3.0wt.％的Mn以及余量的Cu。 [0105] 结论：由表1数据中的实施例1～实施例3以及对照例1的数据对比可得，对照例1中铜管套的硬度虽然高于实施例1～3，但是其他性能也出现了明显的下降趋势，这是因为Mn含量过高虽然会使铸锭的硬度增加，但容易产生红脆物质，导致铸锭硬度不均匀，从而造成铸锭的抗拉强度和韧性降低，容易出现脆性断裂，因此，选用实施例1的配比为最优方案。 [0106] 2、探究梯度升温的方式对铜管套的性能影响 [0107] 表2实施例1、实施例4～8制备得到铜管套的性能 [0108] [0109] 结论：由表2数据可得，实施例6～8相较于实施例1、实施例4～5制备得到的铜管套各项性能均有明显提升，由此可得在梯度升温过程中通入氩气能够促进铸锭内部的元素扩散和均匀分布，减少偏析现象，提高铸锭的均匀性和稳定性，从而提升铸锭的耐磨性；另外随着氩气的充入能够有效减少熔炼过程中的杂质含量，提高熔体的致密性和稳定性，从而对铜管套的硬度、抗拉强度、电导率起到改进作用，基于此，选用实施例7为最优方案。 [0110] 3、探究反偏析均匀化处理对铜管套的性能影响 [0111] 表3实施例7、实施例15～16以及对照例2～3制备得到铜管套的性能[0112] [0113] 对照例2：与实施例7的不同之处在于，不对铸锭进行反偏析均匀化处理。 [0114] 对照例3：与实施例7的不同之处在于，反偏析均匀化处理中使用的冷却液为市售冷却液。 [0115] 结论：由表3数据可得，对照例2中缺少对铸锭的反偏析均匀化处理使得铜管套各项性能均下降，这是因为缺少反偏析均匀化处理使得铸锭中的成分偏析导致局部区域硬度、强度的不均匀，从而降低铜管套的耐磨性强度甚至整体性能；由图2～3中可以看出，常规工艺生产的铜管套锻造前析出相金相组织分布不均匀单个体析出相较大，成品金相组织中仍然存在着较多的析出相组织。而由图4～5中可以看出，本发明工艺所生产的铜管套在锻造前经过均匀化处理析出相完全熔入基体且在各个基体分布均匀，无明显的偏析产生，最终成品也未发现析出相组织； [0116] 由对照例3以及实施例7、实施例15～16的数据对比可得，市售冷却液对铸锭进行冷却虽然能够起到冷却作用，但是与本发明均匀化处理需要用特定浓度的油类淬火液进行冷却相比，对铜管套性能的影响较小，本申请使用528类油类淬火液能够最大程度的将析出相均匀回熔入铜基体内部，且使用淬火液冷却很好地抑制了在降温过程中成分的再次偏析，基于此，依然选用实施例7为最优方案。 [0117] 4、探究耐腐蚀处理以及后处理方法对铜管套的性能影响 [0118] 表4实施例7、实施例9～10、实施例13～14、实施例23～26以及对照例4～5制备得到铜管套的性能 [0119] [0120] [0121] 对照例4：与实施例7不同之处在于，不对铸锭进行耐腐蚀处理。 [0122] 对照例5：与实施例7不同之处在于，直接利用过滤分离的方法对528类油类淬火液进行除杂处理。 [0123] 结论：由表4数据可得，实施例7、实施例9～10、实施例13～14以及对照例4的数据对比可得，缺少耐腐蚀处理会使得铜管套的性能均出现下降趋势，这是因为耐腐蚀处理可以减少铸锭表面缺陷，如气孔、裂纹等，提高铸锭的致密性和完整性，改善铸锭的微观组织结构，细化晶粒，从而提高铸锭的力学性能和耐磨性；由实施例7、实施例23～26以及对照例5的数据对比可知，直接利用过滤分离的方法虽然也能达到对528类油类淬火液的除杂处理，但是由于缺少了对528类油类淬火液的稳定性提升，使得528类油类淬火液在高温下的稳定性受到影响，从而减弱油类淬火液对铸锭的冷却效果，进一步降低降温过程中成分出现偏析这类情况的发生，从而起到改善铜管套性能的目的。 [0124] 5、探究冷却工艺对铜管套的性能影响 [0125] 表5实施例7、实施例29～30以及对照例6制备得到铜管套的性能 [0126] [0127] [0128] 对照例6：与实施例7的不同之处在于，冷却方法为直接放在温度为23℃的水中冷却66s。 [0129] 结论：由表5数据可得，直接对管套毛坯进行水冷制备得到的铜管套相较于本申请提出的冷却工艺对铜管套的性能影响较大，起到明显的抑制作用，设施因为铜管套处理完成后的温度较高，依次采用喷水冷却‑空冷‑水冷逐级冷却的方式对其进行冷却能够有效促进铸锭内部组织的细化，减少铸锭出现应力集中和组织缺陷等问题，相较于直接水冷可以更好地控制冷却速度，保证铸锭的结晶结构和力学性能，因此，选用实施例7为最优方案。 |
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