【航空工业行业标准(HB)】 铜及铜合金热处理工艺说明书

中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准
HB/Z216-92
铜及铜合金热处理工艺说明书
1992--04-15发布
中华人民共和国航空航天工业部1992—10-01实施
中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准铜及铜合金热处理工艺说明书
1主题内容与适用范围
HB/Z216-—92
本标准规定了常用的铜及铜合金热处理工艺制度、工艺要求、热处理设备和质量控制等。本标准适用于铜及铜合金材料及制件（含冷变形件、锻件、铸件及焊接件等）的热处理工艺。
铍青铜的热处理按HB/Z135《航空用铍青铜热处理工艺说明书》执行。2
引用标准
GB1176
GB5231
GB5233
GB5234
GB6394
GB10567
HB/Z5081
HB5354
铸造铜合金
加工铜一化学成分和产品形状
加工黄铜化学成分和产品形状
加工青铜一化学成分和产品形状加工白铜一化学成分和产品形状金平均晶粒度测定方法
黄铜线、棒材残余应力氨薰检验方法铜及铜合金化学钝化工艺
航空制件热处理质量控制标准
热处理类别及主要目的
3.1退火
消除变形铜及铜合金的形变强化，恢复塑性；改善铸件、锻件及焊接件的组织和力学性能提高抗蚀性。
3.2去应力退火
消除残余应力，防止产生应力腐蚀裂纹；稳定制件的组织和尺寸，防止变形。3.3稳定化处理
消除残余应力，提高形变强化弹性元件的松弛稳定性，改善弹性性能3.4固溶热处理及沉淀硬化
通过固溶及沉淀析出提高铜合金的强度和弹性性能。3.5淬火及回火
通过马氏体相变硬化提高合金的强度和硬度。航空航天工业部1992-04一15发布1992—10-01实施
4热处理设备及加热介质
4.1加热设备
HB/Z216-92
4.1.1根据制件的不同要求，铜及铜合金的加热设备可以选用空气电阻炉、盐浴炉、真空炉或保护气氛炉。
4.1.2固溶热处理、淬火、退火用炉应符合HB5354中III类炉要求；沉淀硬化、回火、去应力退火、稳定化处理用炉应符合HB5354中II类炉要求。4.1.3各种加热炉应有炉温自动调节、记录和报警装置。加热炉有效工作区的温度均匀性、控温及指示仪表精度、热电偶的配置数量和位置均应符合HB5354要求。4.2加热介质
4.2.1根据材料种类、化学成分及制件要求，铜及铜合金加热的保护介质按表1选用。当对制件的表面氧化无严格要求或允许随后进行表面清理时，可以在空气介质中加热。4.2.2保护气氛应能根据工艺要求进行调节和控制，保护气体不能直接冲刷制件。4.2.3盐浴炉应定期用校正剂脱氧，盐浴不应使制件产生腐蚀或其他有害作用。4.2.4采用真空加热应防止合金元素挥发，在保证得到光亮表面条件下，尽量选用较低真空度，通常为13.3～1.33Pa。
无氧铜
含氧铜
铜及铜合金加热的保护介质
注：1)·为推荐的加热介质，○为可以采用的加热介质。2)铸件、焊接件不允许在盐裕中加热。强
还原性
中性盐浴
3)含锌、锰、等易挥发元素较多的铜合金不宜在真空中加热。必要时、可预抽真空后通入情性气体，4.3冷却设备
装箱保护
冷却水槽应能保证对制件有足够的冷却能力，水温应不高于35℃，水槽应配置分度值小于或等于5℃的测温仪表。
4.4清洗、清理设备
4.4.1根据制件表面被清除物的性质和清理要求，应配备相应的吹砂、酸洗、碱洗或溶剂清洗等设备。
HB/Z216-92
4.4.2各种清洗机、清洗槽应有明显的区分标志。所用清洗液不应与制件发生不良反应，并能根据清洗效果进行调整或更换
4.4.3凡有温度要求的清洗设备应配置分度值小于或等于5℃的测温仪表。5热处理
5.1热处理制度
铜及铜合金退火制度见表2。
5.1.2铜及铜合金去应力退火制度见表3。5.1.3铜合金弹性元件稳定化处理制度见表4。5.1.4青铜固溶热处理、沉淀硬化及淬火、回火制度见表5。5.2工艺要求
5.2.1热处理前，应将材料表面的油封物、标记漆、锈蚀斑点清除干净。清理方法按生产技术文件规定。化学处理可按HB/Z5081进行。所使用的夹具入炉前也应同样清理。3
材料类别
材料牌号
T1,T2、T3
TP1、TP2
H96、H80
H70、H68
HPb59-1
HPb63-3
HSn62-1
HSn70-1
HMn58-2
HFe59-1—1
HA177—2
QSn4-3
QSn4-4-2.5
QSn6.5-0.1
QSn6.5-0.4
QSi3-1
QSil-3
QA19-2
QA19-4
QA110-3-1.5
QA110-4-4
BFe30-1-1
BMn3-12
BZn15—20
ZCuZn16Si4
ZCuA110Fe3
HB/Z216-92
表2铜及铜合金退火制度
加热温度，℃
厚度≤1mm或
直径≤5mm
450~580
500~580
550620
500~580
550~620
550~620
600~680
650~700
550620
700~780
厚度>lmm或
直径>5mm
520~650
520~620
580~650
550~650
580~680
580~650
650~720
680~750
580650
750~820
420~650
580~700
保温时间13
45～90
60~120
60~120
HB/Z216-92
注：1）表中保温时间适用于在保护气氛或空气介质中加热。采用装箱或真空退火时，时间应适当延长：盐浴加热时，保温时间按5~10mn+0.5min/mm计算。2)在保护介质中加热的制件可以炉冷或随箱冷却；真空退火时，制件应低于100℃出炉。3)为防止产生脆性共折相.QA19一4、ZCuAII0Fe3的较大制件应采用风冷。表3去应力退火制度
加热温
材料类别或牌号
锡青铜
硅青铜
ZcuZn38
ZCuZn4UPb2
ZCuZn16Si4
ZCuAl10Fe3
ZCuSn5Pb5Zn5
ZCuSn10P
ZCuSn10Zn2
ZCuPb10Sn10
形变强化
材料及制件
200~240
220~280
220~280
300~350
250~300
250~320
度，℃
锻件、铸件
焊接件
220~300
240~350
240~350
320~380
270~350
280~350
240~300
240280
400~450
380~430
270~～450
400~450
260~400
260~300
保温时间
60~120
60~180
冷却方式
5.2.2制件在炉内的放置方式应保证制件受热均匀、炉内气氛在制件之间自由流动。大型制件应单层摆放，易引起变形的制件应使用夹具控制。5
材料牌号
QSn6.5-0.1
QSn4-3
QSn6.5-0.4
QSi3-1
BZn15～20
材料牌号
QA110-3--1.5
QA110-4-4
QSi1-3
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弹性元件稳定化处理制度
加热温
180~240
180~260
200~250
240~280
260～300
60~120
青铜固溶热处理、沉淀硬化及淬火、回火制度热处理类别
固溶热处理
热温度
850~900
900950
950~1000
900～950
850~870
注：1)大型复杂制件为防止淬裂，应采用油冷5.2.3制件般采用到温入炉。
60~120
冷却方式
热处理类别
沉淀硬化
热温度℃
350～450
550650
400~500
400～450
450~500
冷却方式
冷却方式
60~120
120~240
120~180
120~240
对于尺寸较大、形状复杂、易于变形的铸件.以及含铅量高或含某些低熔点杂质（如钱、碲）的铸件应采用缓慢加热，以防止变形或产生裂纹。5.2.4为满足显微组织、力学性能和物理性能等特定要求，应当通过试验制定合适的退火温度、保温时间及装炉量。
5.2.5含锌量高的黄铜以及硅青铜、铝青铜冷变形加工后应及时进行去应力退火，不允许在湿度较大或含有腐蚀介质的环境中长期存放，以防止产生应力腐蚀裂纹。5.2.6青铜固溶热处理后进行适量的冷变形加工，能有效地提高沉淀硬化的强度和硬度。随着变形量的增加，应相应降低沉淀硬化的温度或缩短保温时间。6质量控制
6.1材料质量控制
HB/Z216-92
材料的化学成分应符合GB5231、GB5232、B5233、GB5234、GB1176的规定，力学性能和物理性能应符合国家标准或行业标准的有关技术要求。热处理用主要工艺材料应符合有关技术标准要求。6.2设备质量控制
热处理炉温均匀性、测温控温仪表及热电偶应有按HB5354规定的检定周期施行定期检测的合格证。
保护气氛、盐浴或槽液应有定期分析合格报告。6.3工艺质量控制
6.3.1参照本标准制定的工艺文件，应按规定程序履行审批手续。6.3.2热处理过程中的工作记录、控温仪表记录，应有操作者和检验人员签名，并交质管部门归档。
6.4制件质量控制
6.4.1在热处理全过程中应严格检查工艺规程执行的正确性。6.4.2制件热处理后的表面质量、几何尺寸、力学性能、物理性能和显微组织应符合图样与工艺文件要求。附录A列出了不同状态的力学性能，供参考。6.4.3需要进行深冲加工的黄铜板带材，退火后晶粒应均匀，平均晶粒度可根据不同要求参照附录B选择。晶粒度的检查方法按GB6394或有关规定进行。6.4.4残余应力检验参照GB10567或材料技术条件中规定的汞盐法进行。6.4.5制件允许重复热处理，但应满意6.4.2要求。6.4.6热处理容易产生的缺陷及防止方法见附录C。7
HB/Z216-92
附录A
铜及铜合金不同状态的力学性能(参考件）
铜及铜合金的硬度值见表A1。
A2青铜的力学性能见表A2。
表A1铜及铜合金的硬度值
材料类别
材料牌号
T1、T2、T3
TU1、TU2
TP1、TP2
H70、H68
HPb59-1
HPb63-3
HSn62-1
HSn70-1
HMn58-2
HFe59-1-1
HA1772
不大于
冷硬态
105~130
117137
120145
120150
140~164
145~165
150～176
145~176
142165
120~178
150~180
160~180
材料类
QSn4-3
HB/Z216-92
续表A1
QSn4-4-2.5
QSn6.5-0.1
QA19-2
QA19-4
QSn6.5-0.4
QA110-3-1.5
QA110-1-4
QSi1-3
QSi3-1
BFe30—1-1
BMn3-12
BZn15-20
不大于
160180
160~200
160~180
175~195
150~180
160~-180
160～200
160200
180~225
150~200
154~220
100～130
130~150
100~159
165~175
材料牌
QA110-3-1.5
QA110-4-4
QSi1-3
泽火850~900°c
淬火+回火
350~450℃
火900~950
漳火+回火
表A2青铜的力学性能
810~850
740~820
760~850
550~650℃
固溶950~1000℃
固溶+流淀硬化
400~500%
固溶+冷变形40~60%+沉淀硬化
固溶950~1000°
固溶+沉淀硬化100～500%
固溶+冷变形50~60%十沉淀硬化
固溶900~950%
固溶+沉淀硬化
400~450℃
固溶+冷变形60～90%+沉淀硬化
固溶850~870℃
固溶+沉淀硬化
450~500℃
固溶+冷变形40~50%+沉淀硬化
730~820
230~260
320~370bzxZ.net
435165
280~320
150~500
520~560
220~260
230~270
420~470
320~380
700~750
850~950
320~350
330~360
435~500
430~520
105~135
250~285
385~415
130~160
350~100
420~460
135~160
380~430
190~200
180~200
200~250
190~240
90~105
120~140
105~121
135~145
80~100
130~150
130~180
230~250
216—
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