QBe2合金大規(guī)格扁錠鈹含量及硬度均勻性分析

李文亮，邢美山，張 程

（寧夏中色新材料有限公司鈹銅分廠，寧夏 石嘴山 753000）

鈹青銅具有優(yōu)異的機(jī)械性能、物理性能及化學(xué)穩(wěn)定性，是一種重要的彈性材料，廣泛用來(lái)制造繼電器中的彈性零件及其它重要零件[1]。鈹青銅是適用于熱處理的合金。在固溶狀態(tài)下，它具有良好的塑性，再經(jīng)時(shí)效后可獲得高的強(qiáng)度、硬度、彈性模數(shù)、彈性極限、疲勞極限及蠕變抗力，同時(shí)還具有滿意的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及抗蝕性[2]。

在鈹青銅生產(chǎn)過(guò)程中，因鈹極容易偏析，因此造成化學(xué)成分不均，從而引起后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中的力學(xué)性能不均等一系列問(wèn)題[3]。因此，需要在熔鑄時(shí)除了保證化學(xué)成分滿足要求外，還要保證化學(xué)成分均勻，不出現(xiàn)偏析[5]。本文對(duì)目前公司現(xiàn)行工藝下生產(chǎn)的QBe2合金大規(guī)格扁錠的均勻性進(jìn)行分析，為后續(xù)生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)所用材料為標(biāo)準(zhǔn)陰極銅；牌號(hào)為CuBe-1的鈹銅母合金；牌號(hào)為Ni9996的電解鎳，及其他必要的中間合金、返回料等。

試驗(yàn)采用3．5t無(wú)芯工頻感應(yīng)爐熔煉、立式液壓半連續(xù)鑄造機(jī)鑄造。

在生產(chǎn)過(guò)程中按照銅+鎳+舊料先熔化，然后再添加鈹銅母合金熔化的順序進(jìn)行。

在熔鑄過(guò)程中選用鱗片石墨進(jìn)行覆蓋，全部熔化后經(jīng)靜置、扒渣、成分調(diào)整等過(guò)程后，開(kāi)始澆鑄，直至完成生產(chǎn)。

有制樣要求的檢測(cè)過(guò)程，嚴(yán)格按照檢測(cè)要求取樣、制樣。

2 分析與討論

選取上述生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的鑄錠，確保爐前分析的化學(xué)成分滿足GB/T5321中對(duì)于QBe2合金的要求。然后在該鑄錠長(zhǎng)度方向上沿鑄錠的截面隨機(jī)切取一片，并將這一片均勻地等分成40個(gè)小樣，如圖1所示。

圖1 取樣示意圖

2.1 鑄錠化學(xué)成分分析

對(duì)制好的40個(gè)樣品，分別取樣，利用ICP-900型光譜儀檢測(cè)其鈹含量，如表1所示[4]。

表1 鈹含量

從表1可以看出：其鈹含量波動(dòng)不大，均值為1.92%，最大值為1.94%，最小值為1.90%，極差為0.04%，由此可知每一個(gè)樣品之間的化學(xué)成分波動(dòng)不大，在可接受的范圍內(nèi)。對(duì)于檢測(cè)結(jié)果，利用minitab軟件繪制3D曲面圖，如圖2所示，可知：在鑄錠截面上，無(wú)論是哪一塊區(qū)域，其鈹含量波動(dòng)不大，均在可接受的范圍內(nèi)。

圖2 鈹含量在橫截面上的分布

從圖2可以看出：鈹含量在橫截面上的波動(dòng)是隨機(jī)的，沒(méi)有任何規(guī)律，考慮到檢測(cè)的系統(tǒng)誤差，可以得出：化學(xué)成分在橫截面上的分布是均勻的，沒(méi)有出現(xiàn)偏析等鑄造問(wèn)題。

2.2 鑄錠固溶后硬度分析

對(duì)所取的樣經(jīng)過(guò)790℃×2h固溶處理后進(jìn)行硬度檢測(cè)，其結(jié)果如表2所示：。

表2 固溶后力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果

由表2可知：QBe2合金扁錠的樣本在固溶后的HV硬度均值為119.3，最大值為124.3，最小值為115.0，極差為9.3，除去檢測(cè)誤差，可以確定，硬度分布比較均勻，且滿足YS/T323標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于軟態(tài)物料的硬度要求。

2.3 鑄錠時(shí)效后硬度分析

對(duì)固溶后的樣品時(shí)行330℃*3h的時(shí)效處理后，檢測(cè)其力學(xué)性能，其結(jié)果如表3所示。

表3 時(shí)效后力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果

從表3可以看出：經(jīng)330℃*3h的時(shí)效處理后，其硬度值（HRC）均值為37.6，最大值為38.6，最小值為36.3，極差為2.3。除去檢測(cè)誤差，可以確定，硬度分布比較均勻，且滿足時(shí)效態(tài)物料的硬度要求。

3 結(jié)論

（1）公司目前熔鑄工藝下生產(chǎn)的QBe2合金大規(guī)格扁錠，其鈹含量在鑄錠中的分布相對(duì)比較均勻，基本上沒(méi)有偏析，滿足后續(xù)生產(chǎn)需求。

（2）在目前工藝下生產(chǎn)的QBe2合金大規(guī)格扁錠，無(wú)論是固溶熱處理，還是時(shí)效熱處理后的硬度值均滿足要求，且不存在性能不均的現(xiàn)象。

（3）由此可知：公司目前的熔鑄工藝相對(duì)合理，生產(chǎn)的QBe2合金大規(guī)格扁錠在鈹含量和硬度相對(duì)比較均勻，很好的滿足了后續(xù)的生產(chǎn)加工需求。