鈹青銅是以鈹為主要添加元素的青銅,。鈹青銅的鈹含量為0.2%~2%,,再加入少量的(0.2%~2.0%)鈷或鎳第三組元。該合金可熱處理強(qiáng)化,。是理想的高導(dǎo),、高強(qiáng)彈性材料。鈹青銅無磁,、抗火花,、耐磨損、耐腐蝕,、抗疲勞和抗應(yīng)力松弛,。并且易于鑄造和壓力加工成形。鈹青銅鑄件的典型用途是用作塑料或玻璃的鑄模,、電阻焊電極,、石油開采用防爆工具、海底電纜防護(hù)罩等,。鈹青銅加工材的典型用途是用作電子器件中的載流簧片,、接插件、觸點(diǎn),、緊固彈簧,、板簧和螺旋簧、膜盒,、波紋管及引線框架等,。
鈹青銅分為兩大類。依合金成分而分,,鈹含量為0.2%~0.6%的是高導(dǎo)(電,、熱)鈹青銅;鈹含量為1.6%~2.0%的是高強(qiáng)鈹青銅,。依制造成形工藝,,又可分為鑄造鈹青銅和變形鈹青銅。國際上通用的鈹青銅合金牌號以C為首,。變形鈹青銅有C17000,、C17200(高強(qiáng)鈹青銅)和C17500(高導(dǎo)鈹青銅)兩大類。與之相對應(yīng)的鑄造鈹青銅則有C82000,、C82200(高導(dǎo)鑄造鈹銅)和C82400,,C82500,C82600,C82800(高強(qiáng)耐磨鑄造鈹銅),。大的鈹銅合金生產(chǎn)廠家為美國的Brush Wellman公司,,其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng),具有一定的性,。中國生產(chǎn)鈹青銅的歷史幾乎與前蘇聯(lián),、美國等國同步,但列入國家標(biāo)準(zhǔn)的牌號只有高強(qiáng)度鈹青銅QBe1.9,、QBe2.0,、QBe1.7。其他高導(dǎo)鈹青銅或鑄造鈹青銅,,根據(jù)石油工業(yè)和國防工業(yè)發(fā)展的需求已投入規(guī)模生產(chǎn),。
鈹青銅具有良好的綜合性能。其力學(xué)性能,,即強(qiáng)度,、硬度、耐磨性和耐疲勞性居銅合金,。其導(dǎo)電,、導(dǎo)熱,、無磁,、抗火花等性能其他銅材無法與之相比。在固溶軟態(tài)下鈹青銅的強(qiáng)度與導(dǎo)電性均處于值,,加工硬化以后,,強(qiáng)度有所提高,但電導(dǎo)率仍是值,。經(jīng)時(shí)效熱處理后,,其強(qiáng)度及電導(dǎo)率明顯上升。
鈹青銅的機(jī)加工性能,,焊接性能,,拋光性能與一般的高銅合金相似。為改善該合金的機(jī)加工性能,,以適應(yīng)精密零件的精度要求,,各國開發(fā)了一種含鉛0.2%~0.6%的高強(qiáng)鈹青銅(C17300),其各項(xiàng)性能等同于C17200,,但合金的切削系數(shù)由原來的20%提高到60%(易切削黃銅為*),。
鈹青銅是典型的時(shí)效析出強(qiáng)化型合金。高強(qiáng)鈹青銅的典型熱處理工藝是,,在760~830℃溫度保溫適當(dāng)時(shí)間(每25mm厚的板材至少保溫60min),,使溶質(zhì)原子鈹充分固溶于銅母體中,形成面心立方晶格的α相過飽和固溶體。隨后,,在320~340℃溫度下保溫2~3h,,完成脫溶析出過程,形成γ′相(CuBe
2亞穩(wěn)定相),。該相與母體共格造成應(yīng)力場而強(qiáng)化了基體,。高導(dǎo)鈹青銅典型的熱處理工藝是,在900~950℃的高溫下保溫一段時(shí)間,,完成固溶過程,,繼之在450~480℃下保溫2~4h,實(shí)現(xiàn)脫溶析出過程,。由于合金中添加較多的鈷或鎳,,其彌散強(qiáng)化質(zhì)點(diǎn)多為鈷或鎳與鈹形成的金屬間化合物。為進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)度,,往往在固溶熱處理之后和時(shí)效熱處理之前,,對合金施行一定程度的冷加工,旨在實(shí)現(xiàn)冷作硬化和時(shí)效硬化的綜合強(qiáng)化效果,。其冷加工度一般不超過37%,。固溶熱處理一般應(yīng)由合金生產(chǎn)廠進(jìn)行。用戶將經(jīng)過固溶熱處理及冷軋的帶材沖制成零件后,,自行時(shí)效熱處理,,以獲得高強(qiáng)度的彈簧元件。近年來,,美國又開發(fā)了由鈹銅生產(chǎn)廠家完成時(shí)效熱處理的帶材,,客戶可直接將其沖制成零件使用。鈹青銅經(jīng)各種工藝處理后,,歐美對于合金狀態(tài)的字母表示是:A表示固溶退火態(tài)(annealed),,合金處于最軟狀態(tài),易于沖壓加工成形,,有待于下一步的冷加工或直接時(shí)效強(qiáng)化處理,。H表示加工硬化態(tài)(hard),以冷軋板材為例,,37%的冷加工度為全硬態(tài)(H),、21%的冷加工度為半硬態(tài)(1/2H)、11%的冷加工度為1/4硬態(tài)(1/4H),,用戶可根據(jù)所要沖制零件形狀的難易程度而選擇適宜的軟硬狀態(tài),。T表示已經(jīng)時(shí)效強(qiáng)化熱處理狀態(tài)(heat treatment)。如采用形變與時(shí)效綜合強(qiáng)化的工藝則其狀態(tài)以HT表示,。
[1] 鈹青銅合金中所含的鈹,,其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2%,,但原子百分?jǐn)?shù)達(dá)9.0122%。在熔煉,、鑄造,、熱處理、焊接,、切削機(jī)加工等高溫操作時(shí),,會形成氧化鈹(BeO)。大部分氧化鈹會牢固地附著在原工件表面,,但在激烈運(yùn)動如切削加工,、拋光、焊接等操作中,,細(xì)微顆粒(小于10μm)的粉塵會懸浮于空氣中,,操作工人若吸入過量,會導(dǎo)致“鈹肺”職業(yè)病,。因此,,上述工作環(huán)境必須有完善的定向排風(fēng)裝置。切削加工,、拋光等工序必須在有冷卻液的濕潤狀態(tài)下進(jìn)行,。美國職業(yè)安全與衛(wèi)生管理局(OSHA)就此規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為:對鈹制品操作車間及其周圍環(huán)境實(shí)行定期的空氣取樣,對于每日工作8h的工人,,其工作環(huán)境的鈹含量不得超過2μg/m3,。為減少鈹銅帶來的污染,中國和日本等近年來開發(fā)了鈦及彈性與之相近,,在一些工作場合,,可作為鈹青銅的良好代用材料,。