鈹銅合金是一種優(yōu)質(zhì)的高級(jí)彈性材料，用來制作各種高級(jí)彈性元件。我國從60年代就能生產(chǎn)各種牌號(hào)的鈹銅，在很大程度上滿足了國民經(jīng)濟(jì)的需要。但是，目前在一些高技術(shù)領(lǐng)域仍使用進(jìn)口鈹銅。因?yàn)檫M(jìn)口鈹銅性能優(yōu)于國產(chǎn)鈹銅。本文利用金相組織的差別，分析QBe2和C1720合金性能不同的原因。
1.1 原材料成分
為了研究國產(chǎn)鈹銅與進(jìn)口鈹銅性能差別的原因，對(duì)國產(chǎn)QBe2合金和日本進(jìn)口的C1720合金進(jìn)行了金相觀察，檢查顯微組織的差別。這兩種合金成分(質(zhì)量分類)如表1。可以看到Be的含量是一樣的，差別在Ni和Co。原材料的厚度均為0.35mm，但C1720,QBe2合金的變形率分別為25%和15%。
1.2 金相組織
圖1為原材料的金相照片。可以看到，QBe2合金的晶粒尺寸約為C1720合金的2倍，而且晶粒大小差別大。圖2是將兩種合金在790℃×15min加熱淬火后的晶粒。這時(shí)的晶粒尺寸和圖1的相差不大。圖3是經(jīng)830℃×15min加熱，淬火后的晶粒。明顯地看到，QBe2合金的晶粒粗大，是C1720合金的4倍。圖4是320℃時(shí)效后的金相組織。QBe2合金有嚴(yán)重的晶界反應(yīng)，且晶內(nèi)有析出反應(yīng)，而C1720合金則沒有。
合金顯微組織與材料成分、加工工藝和熱處理制度有關(guān)。C1720合金晶粒細(xì)小而均勻與下列因素有關(guān)：①加工工藝，由于國外加工手段較國內(nèi)優(yōu)越，他們可以采用大的道次變形量進(jìn)行加工，使得合金再結(jié)晶時(shí)獲得細(xì)小而均勻的晶粒;②采用低溫或中溫中間退火處理，減少晶粒的長大;③加入Co元素，阻礙晶粒的長大，抑制晶界反應(yīng)。QBe2合金在生產(chǎn)過程中因設(shè)備能力有限，道次變形量小，中間退火又都采用高溫淬火法，又沒有Co的作用，因此，晶粒粗大且不均勻。在時(shí)效時(shí)，發(fā)生嚴(yán)重的晶界反應(yīng)。加Ni的合金和加Co的合金性能有一定的差別(如圖4所示)。加Co合金的硬度高于加Ni的合金。
圖4 Fe、Ni、Co對(duì)Cu-Be合金在300℃時(shí)效時(shí)硬度的影響
關(guān)于鈹銅合金中加Ni好還是加Co好，現(xiàn)在沒有統(tǒng)一的看法。我國鈹銅牌號(hào)基本上是沿用前蘇聯(lián)的牌號(hào)。他們認(rèn)為加Ni加Co作用一樣。我國當(dāng)時(shí)就按照前蘇聯(lián)的合金生產(chǎn)，而西方國家生產(chǎn)的鈹銅，大多是加Co，或是同時(shí)加Ni和Co,然而Ni也只占很小的比例。如C1720合金中的Ni只有0.O1%，而Co則為0.22%。他們的產(chǎn)品性能較好而且穩(wěn)定。現(xiàn)在看來，我國應(yīng)該研究Co對(duì)鈹銅的作用。
通過對(duì)比觀察C1720合金和QBe2合金的組織，可以看到，C1720合金的金相組織比QBe2合金好，晶粒較細(xì)小而均勻，時(shí)效時(shí)無晶界反應(yīng)。因?yàn)镃1720的組織因素，使其具有一穩(wěn)定的較高的性能。而QBe2合金(其它鈹銅合金都一樣)的晶粒粗大、大小不均勻，時(shí)效時(shí)晶界擇優(yōu)析出嚴(yán)重。
