鈹青銅的熱處理與常見缺陷的分析和補救對策

陳安環

摘要：鈹青銅從性能的角度分析，屬于比較優秀的結構材料，經過合理的處理后，可以獲取比較好的強度以及硬度。但是在經過熱處理之后，比較容易出現一些缺陷和不足，導致材料出現質量上的問題，這就需要通過一定的措施進行補救。本文重點探討了鈹青銅的熱處理經常出現的缺陷，并提出了幾點進行補救的對策。

關鍵詞：鈹青銅;熱處理;常見缺陷;補救對策

1 前言

鈹青銅經過熱處理工藝之后，獲得的材料，在硬度和強度上表現良好，具有比較好的穩定性，抵抗腐蝕、磨損、低溫、沖擊火花等方面具有比較好的優勢，基于以上存在的優點，鈹青銅被經常應用到精密度比較高的彈性元件上。

2鈹青銅的熱處理分析

2.1 鈹青銅的化學成分及用途

鈹青銅屬于含有鈹銅基合金的材料，其化學成本包括：鋁元素、硅元素、鉛元素、鐵元素、鈹元素、鎳元素等。

鈹青銅是全部鈹合金中，使用范圍最大最廣的，其用量占比達到了總量的7成。鈹青銅需要經過熱處理，增強其性能，進而獲得高強度、硬度、耐腐蝕性等特性。由于鈹青銅可以應用到海水中保持年限超過40年，因而是海底電纜中繼器體必須使用的材料。

2.2 固溶處理

鈹在銅中經過加熱溶解后，存在因溫度升高變化的特征，通過高溫加熱、保溫處理以及快速冷卻等處理工藝之后，可以得到過飽和的固溶體，并將其應用到冷壓加工中，彎曲成型。在進行處理的過程中，影響其質量的因素包括：工藝、溫度、保溫時間、冷卻介質以及保護方法等。

固溶處理方法包括：

第一，木炭保護法。清理干凈零件，按照要求進行綁扎，并將其放入到木炭中，選擇干凈的細顆粒狀木炭。加熱和保溫的過程，使用790℃±10℃的箱式爐，完成此步驟后，需要立即將零件浸入到水中，進行冷卻的環節。如圖1所示：

第二，鑄鐵屑保護法。處理干凈零件之后，將干燥干凈的零件按照要求裝到夾具中，或者進行綁扎，之后把零件放到鑄屑中，烘干溫度設置為500℃。完成加熱和保溫的步驟，需要立即將零件浸到水中，進行冷卻的環節。

第三，油浸保護法。處理干凈零件之后，將干燥干凈的零件按照要求裝到夾具中，或者進行綁扎，把零件用機械油浸透的紙進行密封包裹后，放到鐵盤里。加熱和保溫的步驟，使用溫度為790℃±10℃的箱式爐，完成此步驟后，需要立即將零件浸到水中，進行冷卻的環節。

第四，涂料保護法。處理干凈零件之后，將干燥干凈的零件按照要求裝到夾具中，或者進行綁扎，在零件表面進行噴涂高溫保護涂料，烘干之后，使用溫度為790℃±10℃的箱式爐，加熱和保溫程序完成后，需要快速取出零件并浸入到水里，進行冷卻的環節。

第五，鹽浴爐保護法。零件處理方式相同，將處理干凈的零件放到脫氧處理后的中溫鹽浴爐里，加熱、保溫和冷卻步驟同上。需要注意的事項：放入的零件、夾具等必須要進行徹底的烘干，不能殘留水漬，如果出現水漬，會形成炸鹽造成安全事故。

第六，真空保護法。清潔處理步驟同上，完成后把零件放入到簡易的真空加熱室，抽真空之后，完成加熱、保溫及冷卻環節，具體操作同上，完成后可以得到比較光亮的金屬表面。如圖2所示：

第七，氨箱保護法。清潔處理、加熱、保溫以及冷卻環節同上，把處理好的零件放入到氨氣保護加熱專用箱的托盤中，作用于高溫的條件下，氨氣分解出氯氣和氫氣，形成一定的抗氧化性。由于抗氧化性，可以使零件表面光亮達到一定的標準。氨箱保護法具有工藝方法簡單方便、不需要專用設備、耗能低、成本低、質量高等優勢。

第八，酒精裂解保護法。清潔處理、加熱、保溫以及冷卻環節同上，不同點在于：把處理好的零件放到加熱爐中，操作此步驟需要注意事項：火焰保持在80毫米～100毫米最為合適;火焰的顏色以桔黃帶粉紅為最佳。

2.3 時效處理

時效處理的溫度一般控制在320℃±10℃，保溫時間控制在1.5小時到2小時，在具體的時間確定上，以零件形狀及厚度為標準，當前，常見的方法包括：

第一，填充保護法。按照有關要求進行零件的清潔、烘干、入夾具和捆綁后，將其放入到清洗干凈的鐵盒子里，填充材料均為烘干且無油的狀態，包括：石棉粉、鑄鐵屑、氧化鋁粉燈，之后將零件放入到準備好的鐵盒中，按照溫度和保溫時間的要求進行處理后，再將零件取出。

第二，液體保護法。對零件的處理同上，完成后，把零件放入吊籃，在320℃±10℃的鹽浴爐中，保溫時間設置為30分鐘，之后在水中進行冷卻和清洗。或者把零件放到同樣溫度的汽缸油中，保溫時間控制在1.5小時到2小時，完成后冷卻和清潔。

第三，定型時效法。零件按照一定規律有序放置早時效盤里，按照要求比例，配制定型時效劑，將其調成稀漿糊狀，烘干完成后，等待定型時效劑固化，變硬之后，放置到規定溫度的箱式爐里，保溫1.5小時到2小時之后，進行冷卻。定型時效法的優勢為：成本低、操作簡單、方便，有助于提高工作的時效性、節約能源、保證質量。

3常見的缺陷和補救對策

3.1 出現氧化缺陷和補救對策

在鈹青銅經過熱處理后，在其表面會形成一些色彩不均勻、不同程度的花紋等現象，如果氧化情況比較嚴重，則會使得表面形成麻面，對零件的性能會出現較大的影響。這種缺陷的出現，一般是由于零件在進行處理的時候，沒有清潔干凈，所使用的保護氣體含有雜質或者保護介質存在污染物、保護的介質密封不足等出現的保護缺陷。同時由于高溫放入水中的時間超過規定時間，會受到空氣中氧氣的作用，進而造成氧化的現象。

氧化的補救對策：第一，零件需要進行全面的清潔和處理，在具體操作前，確保零件的干凈和干燥;第二，確保使用的保護介質不含有雜質或污染物等;第三，在進行入水操作中，要求在5秒內完成，避免出現氧化現象，同時還能夠獲得比較充分的a固溶體;第四，在進行各項工序的時候，需要保證所用工具的干凈，并全程帶手套進行操作，零件上存在氧化膜，在處理上可以使用化學方法或者真空加熱。

3.2 硬度缺陷及補救對策

鈹青銅熱處理后，硬度出現缺陷表現在硬度超標或未達到標準。硬度沒有達到標準的原因在于：固溶或時效不夠充分。

補救對策：硬度沒有達標方面，第一，固溶不充分，利用提高固溶的溫度，將淬火轉移的時間降低，冷卻介質的溫度降低，加快零件冷卻的速度;第二，時效不充分，可以利用提升時效溫度或者是時效時間進行補救。硬度超標方面，可以利用時效工藝補救，如果沒有答案到合格的硬度則需要重新處理。

3.3 脆斷缺陷及補救對策

鈹青銅熱處理后，出現了斷裂的情況，零件的強度和耐疲勞性偏低。其原因在于：在進行固溶處理的時候，溫度超過標準，造成晶界過溶。出現各種應力集中的迭加，造成零件表層發生裂紋。原材料中化學成分不均勻、含有雜質、氣孔等。固溶溫度和保溫時間掌握存在偏差，冷卻入水時間超過標準。

補救對策：第一，按照規定的程度和要求進行嚴格的工藝步驟操作;第二，零件的結構設計保證合理，正確進行冷、熱的加工工藝和速度，降低各種應力;第三，對原材料進行嚴格的檢驗，避免不合格原材料投入使用。

3.4 過燒缺陷及補救對策

鈹青銅進行固溶熱處理的時候，加熱的溫度高于固相線，則會出現局部的過燒缺陷，固相線溫度是864℃，如果鈹青銅合金存在其他元素或雜質，則其固相線溫度低于864℃。鈹青銅在固溶溫度方面，一旦出現失控，就會比較容易出現過燒的情況。

補救對策：因為零件出現過燒的情況，對其性能的影響比較大，因而在進行處理中，過燒缺陷是嚴禁出現的，一旦發現過燒的情況，零件只能進行報廢處理，基于此，過燒缺陷是零件處理中必須要避免的缺陷。

4結束語

鈹青銅在經過熱處理工藝之后，可以使得鈹青銅得到較好的性能，但是，一般情況下會出現不同程度的缺陷和問題，這就需要進行及時的補救，以此確保材料的質量和使用安全。

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