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清洗機用雙自封高液壓氣管接頭在用定力扭矩扳手組裝時發(fā)生卡殼，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)接頭的螺紋端部出現(xiàn)了長度約為3mm的裂紋，如圖1所示。

圖1 開裂接頭的宏觀形貌

接頭整體呈階梯狀，其中螺紋部位材料為HPb63-3鉛黃銅，是由規(guī)格為?12mm的冷拉制銅棒經(jīng)退火后加工得到。螺紋部位之外較粗的部分被注塑封裹處理。開裂處螺紋規(guī)格為M8mm，螺紋管壁厚0.8mm。

由上述理化檢驗結(jié)果可知，與接頭開裂部位材料同批次的HPb63-3鉛黃銅棒的硬度超出圖紙規(guī)范要求，其抗拉強度比GB/T 4423-2007標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值高58MPa；組織中存在冷變形滑移線。HPb63-3鉛黃銅棒中鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于36％，是典型的單相α鉛黃銅。該材料是面心立方(FCC)結(jié)構(gòu)，具有較多的滑移系，在冷變形加工過程中，受外力作用時極易發(fā)生滑移變形，從而在晶內(nèi)出現(xiàn)大量滑移線，經(jīng)再結(jié)晶退火處理后形成孿晶組織。而對接頭開裂部位進行金相檢驗發(fā)現(xiàn)，顯微組織中只存在冷變形滑移線，沒有退火孿晶組織，這表明該接頭所用HPb63-3鉛黃銅棒的冷拉制變形工藝正常，但是退火處理不夠，造成其強度和硬度偏高，從而其脆性增大，塑性減小，導(dǎo)致接頭在組裝時受力而開裂。

由于該批次HPb63-3鉛黃銅棒為國外進口，如果退回原廠重新加工所需周期太長，且其采購量很大，成本較高，因此需要找到有效的補救辦法。

綜上，筆者認(rèn)為最有效的辦法是對鉛黃銅棒進行再結(jié)晶退火處理。但由于此前鉛黃銅經(jīng)過拉制冷變形和不充分的退火處理，其組織和應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜，因此再結(jié)晶退火溫度的選擇非常關(guān)鍵。需要注意的是，再結(jié)晶溫度不是恒定的溫度，其與變形程度密切相關(guān)。同時，由于鉛黃銅在拉制冷變形后晶粒變形大，位錯密度高，組織不穩(wěn)定，向低能量變化的傾向更大，由此推斷鉛黃銅棒的再結(jié)晶溫度較低。但是，如果溫度太低達不到再結(jié)晶溫度，鉛黃銅不會再結(jié)晶形核或者形核速度非常緩慢；如果再結(jié)晶溫度太高，晶粒會在形核后快速長大，從而弱化鉛黃銅的力學(xué)性能。

為找到經(jīng)濟有效的退火工藝，筆者選取同批次鉛黃銅棒4截，長度均為200mm，在260，300，350，400℃下分別退火處理1h，再按上述步驟進行布氏硬度測試和室溫拉伸試驗，試驗結(jié)果如表3所示。

表3 不同退火溫度下的力學(xué)性能試驗結(jié)果

可見隨著退火溫度的升高，試樣的布氏硬度和抗拉強度均出現(xiàn)下降趨勢；300℃和350℃下試樣的抗拉強度較適中，略高于標(biāo)準(zhǔn)要求；400℃下試樣的抗拉強度低于標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖3 不同溫度退火處理后試樣的顯微組織形貌

用金相檢驗方法觀察不同溫度退火處理后試樣的顯微組織。由圖3可見，當(dāng)退火溫度為260℃時，試樣組織中存在冷變形滑移線，所以其抗拉強度偏高，仍有開裂的風(fēng)險；當(dāng)退火溫度為300℃和350℃時，試樣組織為均勻的α相+鉛顆粒；當(dāng)退火溫度為400℃時，試樣組織正常，但是晶粒有長大傾向。

該開裂接頭的HPb63-3鉛黃銅部位成分滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但硬度超標(biāo)，抗拉強度超出標(biāo)準(zhǔn)值較多；該部位顯微組織存在冷變形滑移線，表明退火處理不充分。HPb63-3鉛黃銅棒在300℃和350℃下退火處理1h均可達到理想的力學(xué)性能，但綜合考慮其力學(xué)性能和成本因素，建議實際生產(chǎn)中在300℃下對其退火處理1h，可有效解決接頭開裂問題。