一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法

董斌国

摘 要：降低铜合金线材残余应力的方法属于当前的金属热处理技术领域，主要的实质是在进行时效处理过程中结合实际情况添加拉应力，并保证其时效温度在合理范围内，促使铜合金线材自身存在的残余应力呈现出均匀化与扩散化，减少残余应力产生的影响，避免线材在应用与处理过程中出现变形情况，满足应用的需求。

关键词：铜合金线材;残余应力;时效处理;方法

引言

随着时代不断发展，人们对于金属材料的需求逐渐增大，促使合金材料出现，以满足人们的需求。与传统材料相比，合金材料具有更为优越的性能，呈现出个性化优势，但在材料处理过程中，存在较多的注意事项，只有采取有效的处理，才能保证合金材料质量符合要求。

一、降低铜合金线材残余应力的时效处理方法背景分析

受铜合金线材自身的性质影响，其在冷变形、热变形、热处理等过程中存在明显的残余应力，并对其质量产生影响。残余应力以局部集中或者其它形式存在，工作人员对铜合金线材处理时经常受其到残余应力的影响，尤其是在线材成品加工环节，容易造成产品变形，不仅影响产品的质量，还严重浪费资源，产生不良的影响，增大产品残次率，降低经济效益。现阶段在进行铜合金线材处理过程中，工作人员主要是以退火处理工艺消除铜合金线材中存在的残余应力，并且针对精度要求较高的零件来说，在进行处理过程中为保证其具有良好的处理效果需要工作人员在粗加工环节完成后进行合理的时效处理，以人工的方式提升其质量，以满足当前的需求。但实际上，受多种因素影响，该工艺在应用过程中，虽然可以消除铜合金线材中存在的残余应力，但其实际的处理效果不够理想，尤其是对于线材类材料来说，经过应力退火工艺处理后，加工过程中依旧容易出现变形情况，影响产品的整体质量。例如，以实际为例，当前的插接件类线材在进行处理过程中，需要经过多个工序进行处理，如矫直、退火、精磨等，但在进行成品处理过程中，依旧存在部分残余应力，导致产品出现变形情况，影响整体质量。因此，为满足当前的需求，应根据实际情况提出合理的一种降低铜合金线材残余应力的时效处理方法，为人们提供优质的处理方式，以提升产品的质量[1]。

二、降低铜合金线材残余应力时效处理方法分析

（一）时效处理方法内容分析

笔者研究的处理方法是当前一种有效的降低铜合金线材残余应力的方法，灵活利用现有的金属热处理技术理念，提升其整体处理质量与效果。在应用过程中，其技术内容主要包括以下几方面：

首先，在进行铜合金线材残余应力处理过程中，可以根据现阶段的实际情况在处理过程中加入适应的拉应力，如在铜合金线材上事假100MPa-280MPa拉力，并合理对时效温度进行控制，将其控制在300-500℃，同时保证其时间在2-8小时范围内，以满足当前的需求。通过有效的处理，可以改变传统的处理方式，优化整体效果，但工作人员应重点注意特殊事项，如处理环节中应对整个过程进行控制，在升温过程中其拉应力与温度不存在顺序要求，但在降温过程中，必须保证拉应力先卸载，再降低温度，以满足当前的需求，并保证实验材料铜合金线材的横截面直径小于10mm，以满足方法应用的需求。

其次，工作人员在应用该方法过程中，应结合实际情况选择合理的材料，保证其方法发挥出自身的功能作用。例如，笔者研究的方法主要适用于当前的二元铜合金与三元铜合金等线材，并可以有效的降低铜合金残余应力，避免出现材料变形问题。如常见的二元铜合金Cu-Cr合金、三元铜合金Cu-Cr-Zr合金等，可以灵活应用该方法，根据不同的情况选择不同的时效处理方式。在笔者的研究和过程中时效处理类型较多，如采用单级时效处理，也可采用分级时效处理的方法。并且在进行分级时效处理时还可以继续进行划分，分为两级时效处理、三级时效处理，抑或更多级时效处理，以满足当前处理的需求[2]。

最后，以实际的两级处理与三级处理为例进行分析，两级处理中涉及的内容较多，如需要在铜合金线材上施加合理的拉应力，通常情况下为200-300MPa，处理过程中进行合理的保温，保温时间控制在三小时以内，温度范围在250℃-350℃，为处理奠定良好的基础。经过该过程后继续进行处理，施加的拉应力范围100-200MPa，并且温度范围在200℃-500℃，时间控制在三小时以内。在进行三级处理过程中，其步骤相比二级处理多出一个阶段，并且存在两种形式，第一阶段同样在铜合金线材上施加合理的拉应力，拉应力为200-300MPa，保温时间控制在三小时以内，温度范围在250℃-350℃，经过该过程后继续进行处理，卸载拉应力，并且温度范围在200℃-500℃，时间控制在三小时以内，进行合理的拉应力施加，拉应力100-150MPa，温度范围在300℃-500℃，时间控制在三小时以内。另一种形式为加合理的拉应力，拉应力为200-300MPa，保温时间控制在三小时以内，温度范围在250℃-350℃，拉应力施加100-250MPa，温度范围在300℃-500℃，时间控制在三小时以内，再施加拉应力施100-150MPa，温度范围在300℃-500℃，时间控制在三小时以内，以满足其要求。

（二）时效方法处理效益与方式分析

灵活应用现阶段的铜合金线材时效处理方式，可以在处理过程中施加合理的的拉应力，并控制其温度范围，做好保温措施。经过分析发现，灵活应用该形式可以从整体上消除铜合金线材的残余应力，并促使其应力呈现出均匀扩散形式，最大限度的消除材料内部存在的残余应力，并降低材料制品出现变形情况，以满足当前的需求。例如，在具体实施过程中，以实际的案例为例，笔者将相关的合金试样放入退火炉中，合理进行处理，结合实际情况将炉外与其相连接，设置合理的拉应力装置，并施加250MPa的拉应力，提升温度在300℃，保温时间为两小时。经过处理后卸载其拉应力，并自然进行冷却达到室温。在进行实验过程中，还应设置合理的对比组，其选择的合金材料等物理性质相同，保证其不受客观因素的影响，促使实验的结果可以合理进行对比，保证其结果的精确性与实验性。例如，下表为笔者实验建立的测量表，如表1所示。

表1 实验数据分析

组别 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3

表面残余应力/MPa 89 83 87 105 123 119

经过上表实验分析可以看出，灵活应用现阶段的铜合金线材时效处理过程中施加合理的拉应力可以有效的消除其表面参与应力，并促使其呈现出应力分散，并有效的降低加工制件存在的弯曲变形问题，避免出现残次品，提升资源的利用效率[3]。

结论

综上所述，在当前的时代背景下，合金成为人们常用的一种普遍的材料，具有较为优越的性能，尤其是与传统材料相比，更具有经济性与环保性，但在实际应用过程中，经常由于线材中存在的残余应力导致成品出现变形情况，影响其整体质量，需要合理对其方法进行创新，利用时效处理方法降低銅合金线材残余应力，以满足当前的需求。

参考文献

[1]昆明铜业高性能铜合金镀膜丝线材成套技术项目取得突破性进展[J].有色冶金节能，2018，34（05）：68.

[2]伏伍，段博译，田野，张国鹏，左彩霞.00Cr20Al6合金线材镀铜层的性能研究[J].电镀与环保，2016，36（05）：9-11.

[3]高秋然，刘勇，刘平，宋晓磊，李高林，李冬生.Cu-Cr-Zr合金线材残余应力分布计算[J].金属热处理，2018（08）：107-110.