铜棒型线材缺陷.docx

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铜棒型线材缺陷

铜及铜合金管棒型线材产品缺陷

1 范围

本标准规定了铜及铜合金管棒型线材中常见缺陷的定义及特征，分析了产生的主要原因，并给出部分典型图片。

本标准适用于铜及铜合金管棒型线材缺陷的分析与判定。

2 缺陷定义、特征、产生原因、典型图片。

2．1过热与过烧

2．1．1定义及特征

金属在加热或加工过程中，由于温度高、时间长，导致组织及晶粒粗大现象称为过热；严重过热，晶间局部低熔点组元熔化或晶界弱化现象称为过烧。

过热后管棒材表面出现麻点、桔皮、晶粒粗大、塑性下降；过烧管棒材表面粗糙，挤制后出现晶界裂纹，头部开花、张口裂或裂成碎块。

开裂部位能看到粗大枝晶和熔化的痕迹，显微组织中出现晶界加粗，熔化空洞或共晶球，熔化的液相网等。

2．1．2产生原因

①加热温度高、时间长或者局部长时间处于高温源处

②热挤终了温度过高或者在高温区停留时间长。

③合金中存在低熔点组元或低熔点夹杂较多。

2．2裂纹或开裂

2．2．1定义及特征

管棒型线材经加工或退火后出现连续和断续的不规则的裂缝，轻微的称为裂纹，严重的称为开裂。

开裂部位往往氧化有夹杂，形态各异，种类繁多。

常见的有：

头部开裂、周期性横向开裂、纵向开裂、45°方向开裂、断裂以及热处理不当、氢气病等导致脆裂。

2．2．2产生原因

①铸锭中存在裂纹、夹杂、缩孔、缩松及其它有害杂质，结晶组织、化学成份严重不均匀。

②铸锭中存在较大应力或加工工艺不当产生较大应力。

③加热温度过高、时间长导致过烧或加热温度低、时间过短、温度不均匀，材料塑性不良。

④挤压速度过快，加工率过大。

⑤热处理工艺不当，加工或热处理处于材料的脆性温度区。

2．2．3典型图片（图1－图13）

图1  QSn7-0.2   1×             图2  QSi1-3   1×

过烧引起头部开裂                  热挤头部开裂

图3  QAl10-3-1.5 2/3×            图4  BAl10-2  1×

周期性横裂                    周期性横裂

图5  QAl10-3-1.5 1/2×            图6  QSn7-0.2 1/2×

45°方向开裂                   45°方向开裂

图7  HSn70-1   1×            图8  QSn7-0.2 1×

周期性横裂                    周期性横裂

图9  Cu-Ni合金  1×            图10  H62    1×

塑性不良引起周期性裂口               45°方向开裂

图11  H62     1/2×          图12  HSn70-1   1/2×

纵向、45°方向交错开裂              纵向开裂

图13  QAl10-4-4  1/3×

加热工艺不当引起纵向开裂

2．3应力腐蚀开裂

2．3．1定义及特征

铜制品（黄铜或白铜）在拉应力和特定腐蚀环境共同作用下发生脆性开裂现象称为应力腐蚀开裂。

裂纹垂直于应力方向，断口呈脆性，多为突发性。

2．3．2产生原因

材料存在拉应力并对应力腐蚀敏感，存在能引发腐蚀的介质，如硝酸盐、氨蒸气及溶液、汞盐溶液、二氧化硫大气、硫酸蒸汽、水蒸汽等。

2．3．3典型图片（图14－图17）

图14  QSn7-0.2   2/3×         图15  H65  1/2×

应力腐蚀开裂                 应力腐蚀开裂

图16  H65  1/2×             图17 HSn70-1A 1/2×

应力腐蚀开裂                 应力腐蚀开裂

2．4缩尾

2．4．1定义及特征

缩尾是挤制品尾部的一种特殊缺陷。

在挤压末期，由于金属紊流，铸锭表面的氧化皮，润滑剂等污物往往流入其中，而导致金属之间的分层。

缩尾一般在制品横截面上呈环形、弧形或月牙形，个别多孔挤压缩尾呈条状，从中心向边缘延伸。

位于制品中心横断面上长度小而严重的称为中心缩尾，位于稍外层呈环状或弧形的称为环状缩尾，位于制品表面的称为皮下缩尾，多孔挤压还出现各种形状的缩尾。

2．4．2产生原因

①挤压尾部金属流动紊乱。

②铸锭表面、次表面有缺陷，挤压筒有润滑剂等污染物。

2．4．3典型图片（图18－图23）

图18 T2  1/3×              图19 HAl59-3-6 2/3×

皮下缩尾                   环状缩尾

图20  TU1    1/3×           图21  TU1  1/3× 

中心缩尾                   中心缩尾

图22 HPb59-1   1×          图23  HPb58-2.5  1/2×

多孔挤压特殊缩尾              多孔挤压特殊缩尾

2．5断口缺陷

2．5．1定义及特征

挤制品折断后，断口上出现针孔、夹杂、分层、撕裂、缩尾、层状断口及黄色组织，或者由于组织不均匀导致的其它缺陷统称为断口缺陷。

2．5．2产生原因

①铸锭中存在气孔、缩孔、缩松、夹杂、分层、组织不均匀等缺陷。

②加热或挤压工艺不当。

2．5．3典型图片（图24－图37）

图24  QBe2.0   1×            图25 QAl10-3-1.5 2/3×

断口针孔                     断口夹杂

图26 QAl10-3-1.5 1/2×           图27  HPb59-1   1/2×  

断口分层                    断口撕裂

图28  HPb59-1   1/2×            图29  T2   1/2×

断口缩尾                   多孔挤压缩尾拉伸断口

图30  HPb59-1   1×          图31  QTi6.0   2/3×

多孔挤压断口缩尾                特殊缩尾折断实物

图32  QAl10-3-1.5   1/2×      图33  QAl10-3-1.5  1×

层状断口                 图32的局部

图34  QAl10-3-1.5   1/2×       图35  HPb59-1   1/2×

层状断口                    黄色组织

图37  HPb59-1  1×

黄色组织

图37 HPb59-1  1×

黄色组织

2．6鼓泡

2．6．1定义及特征

挤制品或经拉伸、退火后的制品表面沿加工方向拉长的条状鼓起，剖开后为一空腔，这种鼓起称为鼓泡。

鼓泡多呈长条形，表面光滑，剖开内部有金属光泽，个别伴生氧化物或其它夹杂。

2．6．2产生原因

①铸锭存在气孔、缩孔、缩松等缺陷。

②挤压筒、穿孔针润滑过量，挤压筒清理不干净，穿孔针有裂纹。

③坯料退火炉内气氛控制不当，炉温过高。

④铸锭与挤压筒、挤压垫配合不良。

2．7分层

2．7．1定义及特征

管棒型线材沿加工方向剖开后呈现缝隙称为分层。

层与层之间接触平整，有些有氧化色或夹杂；断口检查，出现断口分层现象。

2．7．2产生原因

①铸锭中有气孔、缩孔、夹杂等缺陷，经挤压、拉伸、冷轧后沿加工方向形成分层。

②挤压筒或穿孔针润滑过量，穿孔针有裂纹。

③挤制品缩尾未切净，经进一步拉伸、轧制形成分层。

2．7．3典型图片（图38）

图38  QAl10-3-1.5  2/5×

分层

2．8成份不均

2．8．1定义及特征

管棒型线材经退火加工后，不同部位化学成份存在较大差异现象称为成份不均，

成份不均能引起颜色或变形特性差异，宏观检验往往能看到成份偏析区或偏析点，显微组织和性能有差异。

2．8．2产生原因

①铸锭成份偏析、反偏析合金表面车铣不彻底。

②退火导致的脱锌。

2．8．3典型图片（图39－图40）

图39 QAl9-2 1/4×             图40  QAl9-2   70×

成份不均中心低铝区                图39交界处高倍组织

2．9机械损伤

外力作用于管棒型线材表面和管材内壁，而引起内外表面呈条状、束状、凹坑状尖锐沟槽状及其它形状的伤痕，统称为机械损伤。

常见的有：

擦伤、划伤、碰伤、压伤等。

2．9．1擦伤

2．9．1．1定义及特征

物体之间接触后相对滑动或错动而引起管棒型线材内外表面成束状分布的伤痕称为擦伤。

2．9．1．2产生原因

①工模具清理不当，润滑不良，磨损有变形或有裂纹，出料台导板等不光滑。

②金属表面粘附有异物或金属粘附在挤压模、穿孔针、或拉伸模工作带上。

2．9．2划伤

2．9．2．1定义及特征

尖锐物体与管棒型线材表面接触后产生相对滑动而引起条状、尖锐沟槽状伤痕称为划伤。

2．9．2．2产生原因

①加工工具有棱角，冷加工工具表面脱铬，润滑剂中有硬颗粒异物，润滑不良。

②管棒材表面的棱角，相互划伤。

③金属表面或工模具上粘附有硬的异物。

2．9．3碰伤、压伤

2．9．3．1定义及特征

物体碰撞管棒型线材表面而引起碰伤，硬物压在管棒型线材表面引起压伤。

2．9．3．2产生原因

①装料、捆绑、运输过程中碰撞、压靠。

②管棒材之间及外来硬物的碰撞、压靠。

2．10偏心、破肚

2．10．1定义及特征

管材挤压后，断面上厚度不均匀现象称为偏心。

若挤压偏心管或管材偏心严重，从侧面挤穿或者管材严重偏心经进一步拉伸造成破肚。

2．10．2偏心产生原因

①铸锭加热温度不均匀，或铸坯端部不平整。

②铸坯未充填就挤压或穿孔针前头秃或弯曲。

③设备中心线不一致，挤压轴根部、端面斜或安装不正。

④挤压筒、模座、垫片、磨损配合不好，尺寸不合适。

2．10．3破肚产生原因

①锭坯温度过高，不均匀。

②挤压速度过快，挤压系数太小。

③挤压模孔设计不合理或变形，穿孔针弯曲。

2．10．4典型图片（图41－图42）

图41 BFe10-1-1  1/2×            图42 BAl13-3  1/2×

偏心                      破肚

2．11型材扭拧

2．11．1定义及特征

型材挤压后出现扭拧现象称为型材扭拧，俗称麻花。

2．11．2产生原因

①铸锭加热温度不均匀，挤压工具设计安装不合理、润滑不均匀等原因导致金属流动不均匀。

2．12撕裂

2．12．1定义及特征

管棒材挤压或扒皮后，表面出现沿加工方向分布的片状、条状伤痕现象称为撕裂。

撕裂部位有金属色泽，个别有夹杂等缺陷。

2．12．2产生原因

①铸锭表面不平，有夹杂、裂纹等缺陷。

②挤压模具设计安装不合理，润滑不良，金属流动不均。

③扒皮模不锋利，设计安装不合理。

④扒皮工艺不合理。

2．12．3典型图片（图43－图44）

图43  QAl9-4   1/4×

撕裂

图44  TP2    1/2×

撕裂（扒皮）

2．13夹杂

2．13．1定义及特征

管棒型线材表面和内部出现的与基体有明显分界面，性能相差悬殊的金属或非金属物称为夹杂。

夹杂一般呈颗粒状、长条状沿加工方向分布，有一定颜色和形态，界面明显。

常见有金属夹杂和非金属夹杂。

2．13．2产生原因

①铸锭中未熔化完的纯金属颗粒、大块初晶或异金属进入。

②金属氧化物、硫化物及其它金属化合物。

③硅酸盐，覆盖剂等非金属化合物。

2．13．3典型图片（图45－图46）

图45   H85    1/3×          图46   H85   1×

硼砂夹杂                    图45的局部

2．14异物压入

2．14．1定义及特征

金属或非金属压入管棒型线材表面称为异物压入。

金属压入物与基体有明显分界面，轮廓清晰，有不同的金属光泽，呈点状、块状，剥离后形成凹坑；非金属压入物形态不一，颜色各异，多呈脆性，无金属光泽，呈点状、长条状沿加工方向分布，不易剥离。

2．14．2产生原因

①加热温度过高形成的氧化皮、润滑剂粘附在工模具和制品表面。

②工模具的碎片及粘附物。

③金属屑及毛刺，热处理炉的炉屑油污。

④轨道及导板上的异物。

2．14．3典型图片（图47）

图47  BFe30-1-1  1×

铁块压入

2．15表面起皮、起刺

2．15．1定义及特征

制品表面局部破裂翻起称为起皮。

制品表面出现针尖状金属细丝翘起称为起刺。

起皮一般沿加工方向形成舌状、鱼鳞状翘起，翘起部位往往有氧化皮、油污等异物，严重的贯穿整个制品，局部严重的形成结疤。

2．15．2产生原因

①铸坯有缺陷。

②加工温度过高，有大量氧化皮。

③挤压筒内，穿孔针上有水、油等脏物，轧制工具有缺陷。

④穿孔针预热温度太低。

2．15．3典型图片（图48）

图48  TP2   1/3×

表面起皮

2．16起皱

2．16．1定义及特征

管棒型线材表面不平整，呈轻微波纹状凹陷和凸起称为起皱。

起皱一般与加工方向一致或斜向分布，面积较大有手感。

2．16．2产生原因

①厚壁管变形不均匀，一次减径量过大。

②坯料塑性差，偏心严重。

③轧辊调节不良，及其它工艺缺陷。

2．17表面环状痕

2．17．1定义及特征

管棒型线材表面或管材内壁出现周期性环状凸起称为表面环状痕，俗称竹节。

表面环状痕产生于冷轧、拉伸、扒皮和矫直工序，环状凸起一般较平滑，个别的凸起边部有棱角。

矫直过程中出现沿45°方向的特殊环状凸起。

2．17．2拉伸环状痕产生原因

①退火温度不均匀，工艺及润滑不良，壁厚不均匀或酸洗不彻底。

②拉伸芯杆调节，工装模具设计配置不合理或道次延伸系数不合理。

2．17．3冷轧环状痕产生原因

①冷轧芯棒调节过后或孔型不好。

②送进不稳、过大，加工率过大。

2．17．4扒皮环状痕产生原因

①扒皮模具设计不合理，拉伸速度不合适。

②模具刃口不锋利，排屑阻力大。

2．17．5矫直环状痕产生原因

1辊子角度调整不当或压力过大。

2．17．6典型图片（图49－图52）

图49  HSn70-1   1×           图50  T2    1/3×

外表面环状痕                 内表面环状痕

图51  B30    1×            图52  B30   1×

矫直环状压痕                 游动芯头跳动引起

内表面环状痕                               

2．18凸筋

2．18．1定义及特征

管棒型线材表面沿加工方向形成的长条状突起称为凸筋。

凸筋一般较光滑，手感明显，严重的破坏管棒材断面形状。

2．18．2产生原因

①挤压拉伸模具工作表面开裂、掉块。

②孔型设计及加工不合理，磨损严重。

③轧机调整，导卫装置安装不当。

2．19麻面

2．19．1定义及特征

管棒型线材表面出现的微小的点状凹陷不平的粗糙面称为麻面。

麻面呈局部、周期性或成片分布，个别的称为麻点。

严重的称为麻坑。

2．19．2产生原因

①退火温度高、时间长、导致晶粒粗大，含锌铜合金退火时严重脱锌。

②过酸洗。

③加工率过小，表面不光滑。

④轧辊表面硬度不均匀，磨损严重，轧制工具锈蚀、有氧化皮或异金属。

2．19．3典型图片（图53）

图53  HAl77-2   1×

麻面（下面为正常管）

2．20脱锌

2．20．1定义及特征

含锌铜合金管棒型线材退火或酸洗后，表面出现灰白、泛红色斑现象称为脱锌。

轻微脱锌出现上述色斑，严重的显微组织发生变化。

2．20．2产生原因

①退火温度过高，火焰直接喷到制品表面上，使表面锌熔化挥发或氧化。

②挤压温度太高。

③酸洗时，酸液浓度过高，酸洗时间过长引起表面脱锌。

④在环境介质作用下，发生化学或电化学反应形成腐蚀脱锌。

2．20．3典型图片（图54）

图54  HMn57-2   100×

表面脱锌引起组织变化

2．21腐蚀

2．21．1定义及特征

管棒型线材表面与周围介质接触，发生化学或电化学反应，形成表面变色或腐蚀产物膜称为腐蚀。

腐蚀后表面失去金属光泽，形成颜色各异的腐蚀产物膜。

2．21．2产生原因

①管棒材表面不清洁，残留有水、乳液等残液或者放置保管不当，气侯潮湿或水滴浸入表面。

②环境中有腐蚀性气氛。

2．21．3典型图片（图55－图58）

图55  HSn70-1A  1/2×        图56   HSn70-1A  1/2×

腐蚀（穿孔）                 腐蚀（点蚀）

图57 HSn70-1A  1/2×        图58   HSn70-1A  1/2×

腐蚀（管材内壁）             腐蚀（管材外表面）

2．22氧化

2．22．1定义及特征

管棒型线材在较高温度下，与氧接触生成氧化物称为氧化。

氧化后呈深浅不同的氧化色，失去金属光泽，严重的出现氧化皮。

2．22．2产生原因

①退火炉呈氧化气氛。

②出炉温度高或在空气中暴露时间长，环境中有腐蚀性气氛，表面自然氧化。

③制品余温较高。

2．22．3典型图片（图59－图60）

图59  TP2  1/4×          图60  HSn70-1A  1/3×

氧化                    氧化

2．23印痕、污斑

2．23．1定义及特征

管棒型线材经加工、热处理、酸洗或放置一段时间后表面形成水印、油印、油斑、乳液痕、酸碱水迹、污痕、绿锈等现象，统称为印痕、污斑。

2．23．2产生原因

①表面残留有水分、油、乳液、润滑液、酸、碱以及其它脏物。

②外界水、油等污物侵入管棒型线材表面。

2．24过酸洗、酸洗不良

2．24．1定义及特征

管棒型线材经酸洗后出现麻面称为过酸洗。

酸洗不彻底，表面镀铜等异常现象称为酸洗不良。

2．24．2产生原因

①酸洗液浓度过高、温度过高或酸洗时间过长。

②酸洗液浓度过低、时间过短或者酸液中硫酸铜含量过高。

③酸洗槽内混入铁制品（比如铁丝捆绑）引起镀铜。

④冲洗不净，内外表面有残酸和氧化铜粉等。

2．24．3典型图片（图61）

图61 H65 1/2×

酸洗不良（镀铜）