QBe2合金大規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）

鈹青銅具有優異的機械性能、物理性能及化學穩定性，是一種重要的彈性材料，廣泛用來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。在固溶狀態下，它具有良好的塑性，再經時效后可獲得高的強度、硬度、彈性模數、彈性極限、疲勞極限及蠕變抗力，同時還具有滿意的導電性、導熱性及抗蝕性[2]。

在鈹青銅生產過程中，因鈹極容易偏析，因此造成化學成分不均，從而引起后續生產過程中的力學性能不均等一系列問題[3]。因此，需要在熔鑄時除了保證化學成分滿足要求外，還要保證化學成分均勻，不出現偏析[5]。本文對目前公司現行工藝下生產的QBe2合金大規格扁錠的均勻性進行分析，為后續生產打下基礎。

1 實驗材料及方法

試驗所用材料為標準陰極銅；牌號為CuBe-1的鈹銅母合金；牌號為Ni9996的電解鎳，及其他必要的中間合金、返回料等。

試驗采用3．5t無芯工頻感應爐熔煉、立式液壓半連續鑄造機鑄造。

在生產過程中按照銅+鎳+舊料先熔化，然后再添加鈹銅母合金熔化的順序進行。

在熔鑄過程中選用鱗片石墨進行覆蓋，全部熔化后經靜置、扒渣、成分調整等過程后，開始澆鑄，直至完成生產。

有制樣要求的檢測過程，嚴格按照檢測要求取樣、制樣。

2 分析與討論

選取上述生產工藝生產的鑄錠，確保爐前分析的化學成分滿足GB/T5321中對于QBe2合金的要求。然后在該鑄錠長度方向上沿鑄錠的截面隨機切取一片，并將這一片均勻地等分成40個小樣，如圖1所示。

圖1 取樣示意圖

2.1 鑄錠化學成分分析

對制好的40個樣品，分別取樣，利用ICP-900型光譜儀檢測其鈹含量，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%，由此可知每一個樣品之間的化學成分波動不大，在可接受的范圍內。對于檢測結果，利用minitab軟件繪制3D曲面圖，如圖2所示，可知：在鑄錠截面上，無論是哪一塊區域，其鈹含量波動不大，均在可接受的范圍內。

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是隨機的，沒有任何規律，考慮到檢測的系統誤差，可以得出：化學成分在橫截面上的分布是均勻的，沒有出現偏析等鑄造問題。

2.2 鑄錠固溶后硬度分析

對所取的樣經過790℃×2h固溶處理后進行硬度檢測，其結果如表2所示：。

表2 固溶后力學性能檢測結果

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，除去檢測誤差，可以確定，硬度分布比較均勻，且滿足YS/T323標準中對于軟態物料的硬度要求。

2.3 鑄錠時效后硬度分析

對固溶后的樣品時行330℃*3h的時效處理后，檢測其力學性能，其結果如表3所示。

表3 時效后力學性能檢測結果

從表3可以看出：經330℃*3h的時效處理后，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。除去檢測誤差，可以確定，硬度分布比較均勻，且滿足時效態物料的硬度要求。

3 結論

（1）公司目前熔鑄工藝下生產的QBe2合金大規格扁錠，其鈹含量在鑄錠中的分布相對比較均勻，基本上沒有偏析，滿足后續生產需求。

（2）在目前工藝下生產的QBe2合金大規格扁錠，無論是固溶熱處理，還是時效熱處理后的硬度值均滿足要求，且不存在性能不均的現象。

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