铍青铜简介

以铍作为主要 合金组元的一种无锡青铜。含有1.7~2.5%铍及少 量镍、铬、钛等元素,经过淬火时效处理后,强度 极限可达1250~1500MPa,接近中等强度钢的水 平。在淬火状态下塑性很好,可以加工成各种半成 品。铍青铜具有很高的硬度、弹性极限、疲劳极限 和耐磨性,还具有良好的耐蚀性、导热性和导电 性,受冲击时不产生火花,广泛用作重要的弹性元 件、耐磨零件和防爆工具等。常用牌号有QBe2、 QBe2.5、QBe1.7、QBe1.9等。

介绍

以铍为主要添加元素的青铜。铍青铜的铍含量为0.2%~2%,再加入少量的(0.2%~2.0%)钴或镍第三组元。该合金可热处理强化。是理想的高导、高强弹性材料。铍青铜无磁、抗火花、耐磨损、耐腐蚀、抗疲劳和抗应力松弛。并且易于铸造和压力加工成形。铍青铜铸件的典型用途是用作塑料或玻璃的铸模、电阻焊电极、石油开采用防爆工具、海底电缆防护罩等。铍青铜加工材的典型用途是用作电子器件中的载流簧片、接插件、触点、紧固弹簧、板簧和螺旋簧、膜盒、波纹管及引线框架等。

铍青铜分类

铍青铜分为两大类。依合金成分而分,铍含量为0.2%~0.6%的是高导(电、热)铍青铜;铍含量为1.6%~2.0%的是高强铍青铜。依制造成形工艺,又可分为铸造铍青铜和变形铍青铜。国际上通用的铍青铜合 号以C为首。变形铍青铜有C17000、C17200(高强铍青铜)和C17500(高导铍青铜)两大类。与之相对应的铸造铍青铜则有C82000、C82200 (高导铸造铍铜)和C82400,C82500,C82600,C82800(高强耐磨铸造铍铜)。世界上 大的铍铜合金生产厂家为美国的Brush Wellman公司,其企业标准与国际标准对应,具有一定的权威性。中国生产铍青铜的历史几乎与前苏联、美国等国同步,但列入国家标准的牌号只有高强度铍青铜QBe1.9、QBe2.0、QBe1.7。其他高导铍青铜或铸造铍青铜,根据石油工业和国防工业发展的需求已投入规模生产。

铍青铜性能

铍青铜具有良好的综合性能。其力学性能,即强度、硬度、耐磨性和耐疲劳性居铜合金之首。其导电、导热、无磁、抗火花等性能其他铜材无法与之相比。在固溶软态下铍青铜的强度与导电性均处于 值,加工硬化以后,强度有所提高,但电导率仍是 值。经时效热处理后,其强度及电导率明显上升。

铍青铜的机加工性能,焊接性能,抛光性能与一般的高铜合金相似。为改善该合金的机加工性能,以适应精密零件的精度要求,各国开发了一种含铅0.2%~0.6%的高强铍青铜(C17300),其各项性能等同于C17200,但合金的切削系数由原来的20%提高到60%(易切削黄铜为 )。

铍青铜工艺处理

铍青铜是典型的时效析出强化型合金。高强铍青铜的典型热处理工艺是,在760~830℃温度保温适当时间(每25mm厚的板材至少保温60min),使溶质原子铍充分固溶于铜母体中,形成面心立方晶格的α相过饱和固溶体。随后,在320~340℃温度下保温2~3h,完成脱溶析出过程,形成γ′相(CuBe₂亚稳定相)。该相与母体共格造成应力场而强化了基体。高导铍青铜典型的热处理工艺是,在900~950℃的高温下保温一段时间,完成固溶过程,继之在450~480℃下保温2~4h,实现脱溶析出过程。由于合金中添加较多的钴或镍,其弥散强化质点多为钴或镍与铍形成的金属间化合物。为进一步提高合金的强度,往往在固溶热处理之后和时效热处理之前,对合金施行一定程度的冷加工,旨在实现冷作硬化和时效硬化的综合强化效果。其冷加工度一般不超过37%。固溶热处理一般应由合金生产厂进行。用户将经过固溶热处理及冷轧的带材冲制成零件后,自行时效热处理,以获得高强度的弹簧元件。近年来,美国又开发了由铍铜生产厂家完成时效热处理的带材,客户可直接将其冲制成零件使用。铍青铜经各种工艺处理后,欧美对于合金状态的字母表示是:A表示固溶退火态(annealed),合金处于 软状态,易于冲压加工成形,有待于下一步的冷加工或直接时效强化处理。H表示加工硬化态(hard),以冷轧板材为例,37%的冷加工度为全硬态(H)、21%的冷加工度为半硬态(1/2H)、11%的冷加工度为1/4硬态(1/4H),用户可根据所要冲制零件形状的难易程度而选择适宜的软硬状态。T表示已经时效强化热处理状态(heat treatment)。如采用形变与时效综合强化的工艺则其状态以HT表示。  

铍青铜安全防护

铍青铜合金中所含的铍,其质量百分数为2%,但原子百分数达9.0122%。在熔炼、铸造、热处理、焊接、切削机加工等高温操作时,会形成氧化铍(BeO)。大部分氧化铍会牢固地附着在原工件表面,但在激烈运动如切削加工、抛光、焊接等操作中,细微颗粒(小于10μm)的粉尘会悬浮于空气中,操作工人若吸入过量,会导致“铍肺”职业病。因此,上述工作环境必须有完善的定向排风装置。切削加工、抛光等工序必须在有冷却液的湿润状态下进行。美国职业安全与卫生管理局(OSHA)就此规定的标准为:对铍制品操作车间及其周围环境实行定期的空气取样,对于每日工作8h的工人,其工作环境的铍含量不得超过2μg/m³。为减少铍铜带来的污染,中国和日本等近年来开发了钛及弹性与之相近,在一些工作场合,可作为铍青铜的良好代用材料。