HPb59一1鉛黃銅管接嘴為飛機管路連接件。HPb59一1鉛黃銅化學成分為(質量分數(shù),%):Cu58.1,Pbl.58,余為Zn。常規(guī)鍛造溫度為640~780℃,生產中曾采用(680±10)℃-(780±10)℃鍛造溫度工藝,管接嘴出現(xiàn)斷裂失效。經分析其斷裂缺陷產生的原因,發(fā)現(xiàn)采用高頻感應退火設備進行熱處理,效果良好,滿足了工作的需要。
檢驗發(fā)現(xiàn),HPb59一1黃銅兩相加熱到780℃±10℃已到了β相區(qū),β晶粒長大,α相呈羽毛狀或塊狀沿晶分布,晶內有細針狀α相。該工藝加熱處理的管接嘴在車削和鈍化后,出現(xiàn)嚴重開裂現(xiàn)象。斷口檢驗觀察,在φ14mm不通孔底部處有三叉裂紋,內孔側壁裂紋沿軸向延伸??椎琢鸭y剖開斷口觀察,發(fā)現(xiàn)宏觀斷面晶粒粗大,內側斷面呈純銅色,表明在酸洗中裂紋處有脫鋅現(xiàn)象出現(xiàn),外側有輕微脫鋅。微觀裂紋多為沿晶裂紋,裂紋有多個源,由內向外擴展。
根據(jù)Cu-Zn相圖,分析指出,工件在單相β區(qū)鍛造雖然鍛造流變性好,但β相極易長大,而粗大晶粒晶界導致鍛造性能較大下降。采用鍛造溫度(α+β)/β相區(qū)界線下溫度范圍鍛造,α相比例增多,但α相針越細越不利于鍛造。因此鍛造工藝取在(α+β)/β相區(qū)界線稍偏低溫度鍛造最適宜。HPb59一1通常銅含量偏下限,鍛造溫度取為720℃較好。黃銅零件在一定的加工應力并在腐蝕介質中工作極易發(fā)生應力腐蝕開裂,HPb59一1管接嘴斷口分析看出,該工件開裂是典型的脆性沿晶斷裂。斷口觀察發(fā)現(xiàn),開裂總是在應力集中最嚴重的不通孔下部和內壁區(qū)域,裂紋方向垂直于拉應力方向;有時鍛造時裂紋和開裂不明顯,但其內應力存在使工件在存放過程中仍出現(xiàn)裂紋和開裂現(xiàn)象,這種開裂缺陷是由于鍛造組織缺陷引起的應力腐蝕開裂破壞。
綜上所述,HPb59一1管接嘴斷裂是由于鍛造溫度偏高而產生鍛造組織缺陷,并引發(fā)應力腐蝕裂紋萌生和擴展。組織缺陷越嚴重,應力腐蝕開裂越嚴重,并導致工件斷裂破壞。
防止和避免黃銅工件斷裂,應從改進鍛造工藝入手。分析和生產表明,采用高頻感應退火設備進行730℃-630℃溫度鍛造,是HPb59一1鉛黃銅件合適的鍛造工藝。生產加工表明,按此工藝加工處理的工件金相組織和力學性能符合技術要求,并且末發(fā)現(xiàn)裂紋和開裂缺陷,生產穩(wěn)定,運行良好。