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铜合金热工艺研究 王尚清 蛱安集团有限公司 西安710077) 摘要：本文选用Cu-Be-Co系的ZCuBe2．6合金为研究对象，通过改变合佥元素的配比，优化 zcuBe2．6合金的精炼除气除渣工艺和热处理工艺参数，获得最佳工艺参数，并对时效机理进行探 讨． · 关键词： 固溶处理时效硬化精炼处理 1．前言 这种合金具有较好的弹性、抗拉强度、较高的耐蚀性，耐磨性和疲劳强度、无磁性、冲击时无火 花，在固溶处理状态有良好的加工成型性，同时还保留了铜基合金优良的导电性，国际公认为安 全的防爆材料，其铸造性能良好，流动性好，热裂倾向小，线收缩小，机械性能高．它能满足铸造 出薄壁复杂的零件要求。 表1ZCuBe2．6合金化学成份 杂 余 兀 Si Co Be Fe Ni A1 Cr Ti Zn Pb 质 量 素 总 量 含 0．15--．,0．15,2．O～ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 量 0．35 O．50 2．70 0．3 O．30 0．30O．10O．100．10．O．0205 Cu 金元素加入后，Be在Q．cu中的极限溶解度将发生较大的变化，860℃时Be在a—cu中的极限溶 解度为2．10％。从图1可知，Be固溶入a—cu晶格中形成面心立方品格的Q固溶体，当Be含量轻 高时，Be和Cu可以形成体心立方晶格的B周溶体，又称B相。此外，Be和cu还可以形成BeCu 电子化合物为基的固溶体，具有体心立方晶格，一般称之为Y相。 从图l还可以看出，含1．60-2．0％Be合金的固溶处理和时效硬化的温度范围，在高温固溶状 态时，应该是单相Q固溶体，或者是a+少量B相固溶体，若缓慢冷却随着温度的下降，固溶度的 减少，会逐渐地析出B相，降到605℃会发生共析转变B—a+Y相，若继续缓慢冷却，则从a固 溶体中析出y相。 2． 熔炼和热处理工艺 2．1熔炼工艺 采用100Kg的中频感应炉熔炼，通入氩气进行精炼处理(10～15分钟)，采用磷铜二次脱氧 (0．2-0．4％)，浇注温度1180～1250℃；试棒形式：①8精铸试棒。 2．2固溶处理 为了防止表面氧化，采用井式氨分解炉固溶处理，淬火温度的高低，直接影响着时效后的机械性 能，而且影响着成品的质量，为获得最大浓度的过饱和固溶体，使Y相充分固溶入a-Cu中，其淬 火温度应超过溶解温度曲线，但必须严格控制。若温度高于800C，有可能引起晶粒长大，产 32 生过热过烧现象；相反，淬火温度过低，则强化相Y相不能完全溶入a-Cu中固溶体的浓度达不到 最大饱和度，其时效后的强化效果必然降低。因此，淬火温度控制在780C～790℃为佳。固溶保 温时间的长短要由强化相y相完全溶解所需的时间来决定。保温时间过长，将使晶粒逐渐长大， 同时表层氧化加重。反之，时间太短，y相不能充分溶解，会降低时效效果。因此，保温时问通 常控制在8～15分钟左右．为防止过饱和固溶体发生脱溶而析出Y相，降低后续的时效效果，淬 火转移时间尽可能短，一般控制在6～10秒以内。 2．3时效硬化处理 时效过程实际上就是过饱和固溶体的脱溶过程。时效温度是影响时效性能的主要因素。当时效 温度较低时，铍原子不能获得足够的能量。不能形成高度弥散的析出相质点，得不到最高时效性 能。如果时效温度太高，则不连续脱溶占优势，也就是Y相在晶界大量析出，形成所谓的“晶界 反应”，降低时效性能。通常时效硬化处理采用320℃±10℃，保温2～3小时． 3．合金元素对合金力学性能的影响 3．1铍含量的影响 铍是铍青铜合金中起强化作用的最主要元素，加入适量的铍可大大改善合金的弹性、抗拉强度 和硬度等性能．同时又保持了铜基合金优良的传导性和成型性能，铍含量的变化将显著影响着合金 的组织和性能．如表2、表3和图2、图3所示：