工艺与材料铍青铜热处理工艺研究孙瑜 ,封勇(陕西群力无线电器材厂 ,陕西 宝鸡 721300)摘要 :文章从理论上阐述了铍青铜固溶处理机理 ,时效处理机理及实际生产中继电器用铍青铜零件固溶处理和时效处理工艺 ,最后阐述了此类铍青铜零件在热处理过程中应注意的几个问题 。关键词 :铍青铜 ;固溶处理 ;时效处理 ;继电器中图分类号 : T G16612文章编号 :1000 - 6133 (2002) 03 - 0033 - 04文献标识码 :A2 . 2铍青铜固溶处理机理1前言铍青铜具有优异的机械性能 、物理性能及化学稳定性 ,是一种重要的弹性材料 , 广 泛用来制造继电器中的弹性零件及其它重 要零件 。铍 青 铜 是 适 用 于 热 处 理 的 合 金 。在固溶状态下 ,它具有良好的塑性 ,再经时 效后可获得高的强度 、硬度 、弹性模数 、弹性 极限 、疲劳极限及蠕变抗力 ,同时还具有满 意的导电性 、导热性及抗蚀性 。铍青铜性能 的优劣 , 在 很 大 程 度 上 取 决 于 热 处 理 的 好坏 ,且直接影响继电器的性能 ,因此 ,研究铍 青铜热处理工艺 ,提高铍青铜零件质量是达 到这一目标的首选研究课题 。图 1 Cu2Be 合金状态图 (局部)由 Cu2Be 合金状态图 ( 图 1) 可知 : 铍在 铜中有着有限溶解度 ,可形成具有面心立方 晶格的α固溶体 、具有体心立方晶格的β固 溶体及具有体心立方晶格的γ 固溶体 γ, 固 溶体是具有高硬度的合金化合物 CuBe 。在864 ℃时α固溶体的含铍量达到 2 . 1 % ,随着 温度降低 α, 固溶体的含铍量逐渐减少 α, 固 溶体的溶解度曲线显著地移向铜边 。当温度为 200 ℃时 α, 固溶体的含铍量为 0 . 2 % 。 含铍量为 2 %～ 2 . 5 %的合金在高温下是α或α+β( 少量) ,随α固溶度的改变 ,合金在 缓 慢 冷 却 时 逐 渐 析 出 β 相 , 直 到 β 相 在575 ℃发生共析转变生成α +γ 相为止 。继续冷却 ,从α 相中不断析出高硬度的γ 相 。 不管是β相 、γ相的析出 ,还是β相的共析转 变 ,都是一种扩散过程 。如果冷却速度足够2 铍青铜固溶处理机理及工艺211铍青铜的化学成分常用铍青铜牌号的化学成分见表 1 。表 1 常用铍青铜牌号的化学成分收稿日期 :2002 - 07 - 08牌 号主要成分/ 10 - 2杂质/ 10 - 2BeNiCuMg 、Al 、Fe 、Si 、Pb 、PQBe1 . 91 . 9～2 . 20 . 2～0 . 5余量总和 < 0 . 5QBe22 . 0～2 . 3< 0 . 4余量总和 < 0 . 534机 电元 件2002 年 9 月快 ,如淬火 ,此时扩散来不及进行 ,上述转变不能发生 ,合金冷到室温后 ,保留了高温时 的组织 ,获得了过饱和的α固溶体或α +β。 但这时合金是不稳定的 ,如果提高温度 ( 时 效处理) ,过饱和的α固溶体便开始脱溶 ,引 起合金的显著强化 。2 . 3铍青铜零件固溶处理工艺所谓固溶处理是将铍青铜加热到单相 组织状态 ,保温一段时间 ,使其组织均匀化 ,然后快速冷却 ,使高温组织来不及转变而保存于室温状态 。固溶处理的目的 :一是获得均匀的过饱 和固溶体 ,为时效强化做好组织准备 ; 二是 压力加工的中间软化 ;三是消除铸锭或铸件 的枝晶偏析 。既能获得足够过饱和度的α固溶体 ,又 能得到细晶粒的组织 ,是确定固溶处理规范的原 则 。铍 青 铜 的 固 溶 处 理 温 度 控 制 在780～800 ℃,采用在氨气 、惰性气体 、还原性 气氛中加热或在真空炉中加热 ,以获得光亮 表面 ,采用室温状态下的自来水作为淬火介 质较好 。至于淬火加热时间依据材料厚度 决定 ,厚度小于 0 . 2 mm 的材料 ,其加热时间 为 5 min ;厚度为 0 . 2～0 . 4 mm 的材料 ,其加 热时间为 8～10 min 。果的影响很大 。时效硬化不仅与时效温度及时间有关 , 而且与合金的含铍量 ,尤其是与α固溶体的 过饱和度也有密切关系 。时效时硬度极大 值及其出现的速率均随过饱和度的增加而 增大 。α固溶体的晶粒越大 ,时效硬化的速 率就越小 ,强化效果就越差 ,因此 ,正确选择 固溶温度 、加热时间及冷却介质 ,以便获得 具有足够过饱和度及细晶粒的α相 ,对铍青 铜的热处理具有重要意义 。3 . 2铍青铜零件时效处理工艺时效温度及时间的确定取决于零件的 技术要求 , 针对 QBe2 材料 , 在最大强化的情况下 ,时效温度 310～330 ℃,保温时间 90～120 min ,显微硬度可达到 ( 320 ～ 380) HV0 . 1 。在
