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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(hào)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(duì)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)。世界上最大的鈹銅合金生產(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(duì)應(yīng),具有一定的權(quán)威性。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(hào)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之首。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)電性均處于最低值,加工硬化以后,強(qiáng)度有所提高,但電導(dǎo)率仍是最低值。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100%)。

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(CuBe2亞穩(wěn)定相)。該相與母體共格造成應(yīng)力場(chǎng)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(duì)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(duì)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。

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(huì)形成氧化鈹(BeO)。大部分氧化鈹會(huì)牢固地附著在原工件表面,但在激烈運(yùn)動(dòng)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(huì)懸浮于空氣中,操作工人若吸入過量,會(huì)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(duì)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(duì)于每日工作8h的工人,其工作環(huán)境的鈹含量不得超過2μg/m。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(chǎng)合,可作為鈹青銅的良好代用材料。