Factors que afecten la duresa del coure pur

La mida del gra és un dels factors més fonamentals que afecten la duresa del coure pur. Segons la relació de Hall-Petch, a mesura que la mida del gra disminueix, la duresa i la resistència dels materials metàl·lics augmenten en conseqüència. En coure pur, els grans fins signifiquen més límits de gra. Els límits de gra poden dificultar el moviment de les dislocacions durant la deformació; com més gran és la resistència, més gran és la duresa.

Quan el coure pur es troba en estat de fosa, els seus grans solen ser gruixuts, el que resulta en una duresa baixa. Mitjançant processos com la forja, l'extrusió o el tractament tèrmic adequat, es poden refinar els grans. L'estructura de gra refinat no només millora la duresa, sinó que també ajuda a mantenir una bona duresa. En canvi, si el coure pur es manté a una temperatura elevada durant molt de temps, es produirà un creixement del gra, el nombre de límits del gra disminuirà, l'obstrucció a les dislocacions es debilitarà i la duresa disminuirà significativament. Per tant, controlar la mida del gra és un mitjà important per ajustar la duresa del coure pur en la producció industrial.

La deformació plàstica és el mètode més directe i més utilitzat per millorar la duresa del coure pur. El coure pur té una plasticitat extremadament alta i es produirà un enduriment significatiu després del treball en fred, com ara laminació en fred, estirat en fred, estampació i plegat.

Durant el procés de deformació plàstica, es generen un gran nombre de dislocacions dins de la matriu de coure. Aquestes luxacions s'entrellacen, s'entrecreuen i es fixen entre si, dificultant el moviment de les dislocacions, millorant així molt la duresa i la força. Com més gran sigui la quantitat de deformació, més evident serà l'efecte d'enduriment per treball i més gran serà la duresa. Per exemple, el coure pur totalment tou té una duresa molt baixa i és fàcil de doblegar, mentre que després d'un estirat en fred de gran deformació, la seva duresa es pot duplicar o més. Tanmateix, una deformació excessiva en fred conduirà a una forta disminució de la plasticitat i la duresa, fent que el material sigui propens a esquerdar-se. Per tant, en la producció real, el grau de treball en fred es controla estrictament segons els requisits de duresa i conformabilitat.

La temperatura té un impacte important en la duresa del coure pur, que es reflecteix tant en el servei d'alta-temperatura com en els processos de tractament tèrmic. A altes temperatures, el moviment tèrmic dels àtoms s'intensifica, es millora la capacitat de les dislocacions per superar els obstacles i la duresa disminueix en conseqüència. És per això que el coure pur és més fàcil de deformar a altes temperatures.

Pel que fa al tractament tèrmic, el tractament de recuit pot eliminar l'enduriment per treball i reduir la duresa. Després de treballar en fred, el coure pur s'escalfa a la temperatura de recristal·lització i es manté durant un cert temps, després es refreda. La recristal·lització es produeix a l'interior del material, els grans distorsionats es substitueixen per nous grans uniformes i fins, les dislocacions es redueixen molt, s'elimina l'efecte d'enduriment per treball i la duresa torna a un nivell baix. La temperatura de recuit i el temps de retenció afecten directament el grau de recristal·lització i la mida del gra, controlant així la duresa final. Si la temperatura és massa baixa o el temps és massa curt, l'enduriment per treball no es pot eliminar completament; si la temperatura és massa alta o el temps és massa llarg, es produirà un gruixut del gra i la duresa es reduirà encara més, però el rendiment es tornarà inestable.

En sentit estricte, el coure pur industrial conté una petita quantitat d'impureses inevitables, com ara ferro, plom, zinc, fòsfor, oxigen, etc. Aquestes impureses traces també afectaran la duresa del coure pur.

La majoria de les impureses de la solució sòlida provocaran una distorsió de la gelosia, dificulten el moviment de dislocació i augmentaran lleugerament la duresa del coure pur. Tanmateix, un contingut excessiu d'impureses formarà segones fases o inclusions fràgils, que no només afecten la conductivitat, sinó que també condueixen a una duresa desigual i una plasticitat reduïda. Especialment per al coure d'alta -puresa utilitzat en el camp elèctric, el contingut d'impureses està estrictament limitat. En comparació amb altres factors, l'efecte de les impureses generals de traça sobre la duresa és relativament feble, però en la preparació de productes de coure pur d'alta-precisió i alt- rendiment, el control dels tipus i contingut d'impureses segueix sent un enllaç indispensable.

En resum, la duresa del coure pur és un resultat global de la microestructura interna i les condicions de processament externes. El refinament de la mida del gra i la deformació plàstica en fred poden millorar eficaçment la duresa; l'augment de la temperatura i el tractament de recuit reduiran la duresa; i les impureses traces tenen un lleuger efecte d'ajust. En aplicacions industrials, controlant raonablement la fosa, el treball en fred, els processos de tractament tèrmic i la puresa de la matèria primera, la duresa del coure pur es pot ajustar amb precisió per satisfer els requisits de rendiment de les diferents condicions de treball. Aquesta capacitat de control fa que el coure pur sigui un material bàsic insubstituïble en molts camps industrials.