铍铜只有经过热处理,才能获得好的性能。它的热处理分两步进行,步是固溶(淬火)热处理,第二步是时效热处理。铍在铜中的溶解度是随着温度的增加而增加的。在865C°时,其最大溶解度为2.7%,在室温下为0.25%。这种溶解度的巨大差异是铍铜具有热处理强化的基本条件。Be溶解在Cu中成为固溶体,淬火的目的是把合金加热到固溶线以上的温度区)内,保温一定时间,使Be充分溶解到Cu中,形成固溶体。采用快速冷却,即将合金淬到冷水或其他冷却介质中急冷到室温。这时Cu中含Be量为2.7%,高于室温时Be的固溶度为0.25%,获得了&过饱和固溶体,这种固溶体是不稳定的。因为只有含0.25%Be时才处于稳定状态,所以称之为亚稳状态。
这时候只要外界条件成熟,具备足够的热力学条件,过饱和固溶体将分解析出Be,形成a+y。时效热处理,就是创造这样的热力学条件。将过饱和固溶体加热到时效温度区内,保温一定时间,发生a-a+y转变。由于y是从a中析出(实际上不完全析出),使a相晶格变形,从而使合金强化。图中所示以2%Be为例,淬火温度为800C°左右,时效温度为310C°左右。没有淬火这一步,时效是无用的。不同Be合金,热处理工艺是不一样的。一般淬火都是在铍铜厂进行,用户只作时效热处理。主要设备是自动控制真空炉或气体保护炉,温差控制在±5C°。采用维氏硬度计测量其硬度,即可知道时效是否成功。
合金淬火后时效温度和时间与抗拉强度的关系曲线。合金1/2硬态时效温度和时间与抗拉强度的关系曲线。不同时效温度在同一时效时间其性能不一样;不同温度,时效效果大不一样,如260C°时效Rm达不到最高值;不同温度,达到性能峰值所需的时硬态时效,获得较高的间不一样,温度高所需时间短;硬态时效,获得较高的Rm值,所需时效时间也较短。
合金淬火时效温度和时间开始是随着时效时间增加而下降,到一定时间后,425C°和370C°时效其伸长率开始回升,这时产生过时效。
伸长率的变化情况说明,在软态或硬态都具有较高伸长率,即合金的可塑性很好。可选择适当的状态来压制自己的元件,通过时效来提高力学性能。例如淬火状态,伸长率达45%,材料很软,可塑性极好,可冲压成形状很复杂的元件,这是铍铜一个很突出的性能,别的材料是达不到的。从以上情况可以看到,铍铜热处理是相当复杂的。不同合金,不同状态,不同温度,不同时间,热处理结果不一样。这里不进行全面的评述。
如何用好铍青铜:
铍青铜是一种很好的弹性材料,但是品种多,热处理工艺复杂,要有专用设备。因为有关资料少,了解铍青铜和应用铍青铜的企业少,因此,要用好铍铜是不容易的。在我们的工作中经常遇到不少用户询问有关如何用好铍青铜的问题,这里发表几点意见。
1.初次使用铍铜的企业,应首先了解铍铜的基本知识,最好到有关研究铍铜的单位进行技术咨询。
2.根据自己元件的技术要求,选择对应的合金成分,相应的材料状态。
3.铍铜元件必须进行时效热处理,才能获得好的性能,企业必须建立自己的热处理专用设备,或者加工成元件后,委托他人帮助进行时效处理。
4.最好买现成的铍铜元件。国内铍铜元件厂有铍铜元件生产的专业技术人员,可根据用户提出的技术条件和元件图纸,选择对应的合金成分和相应的材料状态,加工成元件,进行标准热处理,使元件性能达到最佳状态。
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