Катодная медь, получаемая путем электролиза, используется обычно в качестве полуфабриката для последующего переплава в металлургических агрегатах с получением литой медной заготовки, перерабатываемой затем чаще всего методами пластической деформации в готовую продукцию, либо используемой для получения медных сплавов. В связи с этим сведения о возможности деформирования непосредственно самой катодной меди и влияния условий деформации на ее структуру и свойства в технической литературе отсутствуют.
Поэтому целью настоящей работы является изучение влияния степени холодной пластической деформации и исходного состояния заготовки на структуру и свойства катодной меди.
Исследования были выполнены на образцах катодной меди толщиной 7,6 мм, полученных в условиях Константиновского завода металлургического оборудования. Технология получения катодной меди предусматривает электролизное осаждение меди на исходную медную основу в виде пластин определенной толщины, погруженных в электролит.
Исследования выполнялись для двух состояния: 1) исходного состояния после электролиза и 2) состояние после отжига исходных образцов при температуре 620…640 °С.
Образцы подвергались холодной прокатке на лабораторном стане «100» с разной степенью суммарной деформации со степенью деформации за один пропуск в пределах 10…15%. Травление образцов для металлографического анализа проводили в 50-процентном водном растворе HNO3. Изменение твердости по сечению полосы изучали путем измерения микротвердости с помощью прибора ПМТ-9 при нагрузке 0,1 Н с шагом 0,2 мм.
В ходе выполнения исследований показана возможность деформирования катодной меди в холодном состоянии с большими суммарными степенями обжатия, превышающими 90…95%, без нарушения сплошности и растрескивания металла. Так, методом холодной прокатки катодной меди удалось получить полосу высокого качества толщиной 0,2…0,25 мм.
На рисунке 1 приведены результаты изучения распределения твердости по сечению (толщине) полосы, полученные как средние данные измерений по 3 измерительным линиям в разных по ширине зонах проката. Из анализа приведенных данных следует, что в отсутствии деформации, как в исходном состоянии, так и после предварительного отжига твердость электролитически осажденной меди оказывается неоднородной по толщине образца и снижается в направлении от основы к поверхности (рис. 1, а, б). При этом твердость основы оказывается выше твердости катодной меди как в исходном состоянии, так после отжига. Предварительный отжиг приводит к некоторому снижению твердости металла.
Рисунок 1 – Характер изменения микротвердости по толщине пластин катодной меди в зависимости от условий обработки
а, б – до деформации, в-е – после деформации со степенями обжатия 25% (в, г) и 50% (д, е); а, в, д – исходное состояние – после электролиза; б, г, е – исходное отожженное состояние;
Рисунок 2 иллюстрирует изменение структуры катодной меди в зависимости от условий его обработки. В исходном состоянии в структуре катодной меди наблюдается определенная ориентировка кристаллов, имеющих преимущественно форму пластин (рис. 2, а). Предварительный отжиг приводит к формулированию более грубой разнозернистой структуры, состоящей из зерен преимущественно полигональной формы, в которых наблюдали двойники отжига (рис. 2, е).
Рисунок 2 – Микроструктура катодной меди в зависимости от условий обработки: ×500
а, б – до деформации, в-е – после деформации со степенями обжатия 50% (в, г) и 70% (д, е); а, в, д – исходное состояние после электролиза; б, г, е – исходное отожженное состояние;
Таким образом, была обоснована возможность реализации холодной прокатки катодной меди с большими степенями обжатия (более 90…95%), что может служить основанием для использования таких заготовок непосредственно для изготовления деформированных полуфабрикатов для изготовления изделий различного назначения. В первичном виде, а также после отжига, катодная медь характеризуется неоднородностью распределения твердости по сечению, однако в процессе холодной пластической деформации эти различия снижаются, а при степенях обжатия более 50% - полностью устраняются.