有色金属和难熔金属因其独特的物理和化学性能,在航空航天、电子、化工及核工业等领域具有不可替代的地位。这些金属的压延加工——包括热锻、热挤和热轧——是将其转化为实用型材、板材、棒材和管材的关键手段。加工后的表面状态通常分为光亮面和酸洗面,以满足不同应用场景对表面质量、耐蚀性和后续加工的要求。
一、有色金属与难熔金属概述
有色金属是指除铁、锰、铬以外的所有金属,常见的有铝、铜、镁、钛、镍、锌、铅、锡等及其合金。难熔金属则指熔点高于1650℃的金属,主要包括钨、钼、钽、铌、铼等。它们具有高熔点、高硬度、良好的高温强度以及优异的耐腐蚀性,但 room temperature 下的脆性和加工硬化倾向也给热加工带来了挑战。
二、主要热加工工艺
1. 热锻
热锻是在金属再结晶温度以上进行的锻造加工。通过锻锤或压力机对坯料施加压力,使其发生塑性变形,从而获得所需形状和尺寸的锻件。热锻能细化晶粒、消除铸造缺陷、提高力学性能,适用于制造承受高载荷的零部件,如钛合金航空锻件、钨钼合金顶头等。
2. 热挤
热挤压是将金属坯料加热后置于挤压筒内,通过挤压杆推动,使其从模孔中流出,获得与模孔形状一致的制品。该工艺特别适合生产难熔金属及有色金属的管材、棒材和型材,因为三向压应力状态有利于提高材料的塑性成形能力。例如,钼管、钛合金型材常采用热挤压生产。
3. 热轧
热轧是在金属再结晶温度以上进行的轧制过程。坯料通过旋转的轧辊,横截面减小、长度增加。热轧可生产板材、带材、棒材和型材,生产效率高、成本低,是有色金属和难熔金属压延加工的主要方式之一。但热轧产品表面易产生氧化皮,尺寸精度和表面质量相对较低。
三、表面状态:光亮面与酸洗面
热加工后的金属表面通常覆盖着氧化皮、油污和其他杂质,必须经过处理后才能使用。常见的表面状态有两种:
- 光亮面:通过机械抛光、化学抛光或电解抛光等方法获得的具有金属光泽、表面粗糙度低的表面。光亮面不仅美观,还能提高耐腐蚀性,常用于装饰件、电子元器件及高端消费品。
- 酸洗面:将金属浸入酸溶液中,去除氧化皮和锈蚀产物,得到的表面呈灰白色或暗色,无金属光泽。酸洗面能显露金属本色,但表面粗糙度较高,通常作为后续加工(如涂装、焊接)的预处理,或用于对表面外观要求不高的工业场合。
四、压延加工中的质量控制
有色金属和难熔金属的压延加工需要严格控制温度、变形量和道次。温度过低会导致开裂,过高则引起晶粒粗大。加工后的表面处理也至关重要:光亮面需避免划伤和污染,酸洗面则需注意酸液浓度和清洗,防止过酸洗或残留酸液引起腐蚀。合理的工艺组合(如热锻+热轧+酸洗)可以扬长避短,获得综合性能优良的产品。
五、
光亮面和酸洗面是热锻、热挤、热轧等加工工艺后常见的两种表面状态。对于有色金属和难熔金属而言,选择合适的压延加工方法和表面处理方式,是确保材料性能、延长使用寿命、满足不同行业需求的关键。随着科技进步,这些传统工艺正与自动化、智能化技术结合,推动着有色金属及难熔金属加工向更高效、更精密的方向发展。