QSn6.5-0.4 是一种非常重要的锡磷青铜合金。它具有高强度、高弹性、优异的耐磨性、抗疲劳性和良好的导电性，广泛应用于精密仪器、电子电器、机械制造等领域的弹性元件、耐磨零件和导电弹簧。

其加工工艺需要根据其独特的材料特性（如加工硬化率高、热加工区间窄等）进行精心设计和控制。以下是 QSn6.5-0.4 铜合金从原料到成品的核心工艺详解：

一、 合金成分与特性回顾

• 牌号： QSn6.5-0.4 (中国GB标准)，对应国际牌号如 C5191。

• 成分： 约含 Sn 6.0-7.0%， P 0.26-0.40%， 余量为 Cu 及微量杂质。

• 关键特性：

• 加工硬化率极高： 冷加工后强度、硬度迅速上升，塑性急剧下降，需要中间退火。

• 热加工性： 在高温下塑性好，但温度区间较窄（约650-750℃），过热或过低温都易开裂。

• 优良的冷成型性： 在退火态下，可以进行深冲、弯曲等复杂成型。

• 可通过热处理强化： 主要是再结晶退火和去应力退火，无法像铝合金一样进行固溶时效强化。

二、 核心工艺流程

典型的工艺流程链为：熔炼铸造 → 均匀化退火 → 热加工 → 铣面 → 冷加工 → 中间退火 → 冷加工 → 成品热处理 → 精整与表面处理。

1. 熔炼与铸造

• 熔炼： 通常在感应电炉中进行。关键点是有效脱氧和精准控制磷含量。

• 先熔化电解铜，然后加入锡。

• 磷（P）的加入至关重要： 磷以磷铜中间合金形式加入，既作为脱氧剂（生成P₂O₅逸出），又作为合金元素残留一部分，起到提高强度、耐磨性和弹性的作用。

• 严格控制熔体温度（~1200℃），防止Sn、P的过度烧损和吸气。

• 铸造：

• 常用半连续铸造或水平连续铸造，获得铸锭或铸坯。

• 铸态组织通常存在枝晶偏析和低熔点共晶组织，需要后续处理。

2. 均匀化退火

• 目的： 消除铸锭的枝晶偏析，使成分均匀，提高后续热加工的塑性。

• 工艺： 在保护性气氛（如氮气）或真空下进行。

• 参数： 温度通常为 650-750℃，保温时间根据铸锭尺寸而定（数小时至十几小时），然后缓慢冷却。

3. 热加工（热轧/热锻）

• 目的： 将铸锭开坯，破碎铸造组织，制成热轧板坯或棒坯。

• 关键控制点：

• 加热温度： 700-750℃。必须避开“脆性区”（约300-500℃和超过800℃的高温脆性区）。

• 保温均匀： 确保锭坯内外温度一致。

• 终轧温度： 不低于600℃，否则变形抗力剧增，易开裂。

• 道次变形量： 不宜过大，需多道次完成。

• 后续： 热加工后通常在空气中冷却。

4. 铣面

• 热轧后的坯料表面存在氧化皮、缺陷和杂质，必须通过铣床或刨床去除表层（单面去除1-2mm），获得洁净的表面，为冷加工做准备。

5. 冷加工（冷轧/拉拔/冲制）

• 目的： 获得精确的尺寸、光洁的表面和高的机械性能（通过加工硬化）。

• 特点： QSn6.5-0.4 加工硬化非常显著。

• 中间退火： 是冷加工工艺中的核心循环环节。

• 当加工硬化使材料塑性耗尽（如变形量达到60-80%，或硬度/强度达到要求上限）时，必须进行中间退火。

• 退火工艺： 在保护气氛下，温度 500-650℃，保温时间适中，然后空冷或水冷（防止脆化）。

• 退火目的是使材料发生再结晶，恢复高塑性，以便继续进行下一道次的冷加工。

• 典型冷轧流程： 热轧坯 → 铣面 → (冷轧 → 中间退火) 循环n次 → 达到目标厚度和状态（如硬态、半硬态）。

6. 成品热处理（最终退火）

• 根据最终产品所需的性能状态，选择不同的热处理：

• 软态（O态）： 再结晶退火。温度600-650℃，充分保温后冷却。获得最低强度、最高塑性和延展性，适用于后续复杂成型。

• 半硬态、硬态、特硬态（1/4H， 1/2H， H， EH等）： 主要通过冷加工变形量来控制，最终可能配合一个低温去应力退火。

• 去应力退火（针对弹性元件）： 至关重要！

• 目的： 消除冷加工或成型后的残余内应力，稳定尺寸，提高弹性极限和抗应力松弛能力，防止在使用中因应力释放而变形。

• 工艺： 低温退火，温度 200-300℃，保温1-4小时。温度必须远低于再结晶温度，以防软化。这是弹簧片、簧片等元件的标准最终工序。

7. 精整与表面处理

• 清洗与酸洗： 去除热处理后表面的氧化色。

• 矫直/定尺切割： 获得平直度和精确长度。

• 表面处理： 根据用途可选择：

• 钝化： 增强防变色、抗氧化能力。

• 电镀： 镀镍、镀锡、镀银等，提高导电性、可焊性或耐蚀性。

• 涂油： 防锈。

三、 工艺要点与常见问题

1. 温度是关键： 无论是热加工加热、退火还是去应力退火，温度控制必须精确，偏离窗口易导致开裂（低温）或过烧/晶粒粗大（高温）。

2. “加工-退火”节奏： 冷加工时必须密切监控材料硬度，及时安排中间退火，避免因过度硬化而开裂。

3. 保护气氛： 所有热处理最好在保护气氛或真空下进行，防止表面严重氧化和锡的挥发。

4. 磷的控制： 磷含量直接影响合金的弹性、耐磨性和工艺性能。含量过低则性能不足，过高会增加热脆性，影响热加工。

总结：QSn6.5-0.4 工艺核心

• 热加工： 严守 700-750℃ 窗口，快打快收。

• 冷加工： 遵循 “硬化 → 再结晶退火软化 → 再硬化” 的循环模式。

• 最终性能获取：

• 强度和硬度： 主要由冷加工变形量决定。

• 弹性稳定性： 必须依靠低温去应力退火来保证。

• 塑性： 通过再结晶退火来恢复。

掌握好这套工艺逻辑，就能根据最终产品的需求（是复杂的冲压件，还是高弹性的簧片），灵活地设计和控制QSn6.5-0.4的生产流程。