Wärmebehandlung von Berylliumkupfer C17200

Die Wärmebehandlung der Cu-Be-Legierung erfolgt hauptsächlich durch Tempern in fester Lösung und Alterungshärten. Im Gegensatz zu anderen Kupferlegierungen, deren Festigkeit nur durch Kaltbearbeitung erhalten wird, wird geschmiedetes Kupferberyllium durch Kaltbearbeitung und Härtungshärtungsprozesse bis zu 1250-1500 MPa erhalten. Alterungshärtung wird oft als Ausscheidungshärtung oder Wärmebehandlung bezeichnet. Die Fähigkeit der Berylliumkupferlegierung, diese Wärmebehandlung zu akzeptieren, ist anderen Legierungen hinsichtlich Formgebung und mechanischen Eigenschaften überlegen. Beispielsweise können komplexe Formen bei den höchsten Festigkeits- und Härtegraden jeder anderen Kupferbasislegierung erzielt werden, dh im Walz- und anschließenden Alterungszustand des Materials. Der folgende Text beschreibt detailliert den Alterungshärtungsprozess von hochfestem Cu-Be Legierung C17200sowie die spezifische Wärmebehandlung von Schmiede- und Gusslegierungen, empfohlene Wärmebehandlungsanlagen, Oberflächenoxidation und allgemeine Lösungsglühverfahren.

Während des Alterungshärtens bilden sich in der Metallmatrix mikroskopisch kleine berylliumreiche Partikel, eine diffusionskontrollierte Reaktion, deren Stärke mit der Alterungszeit und -temperatur variiert. Die empfohlene Standardzeit und -temperatur ermöglicht es den Teilen, innerhalb von zwei bis drei Stunden ihre Spitzenfestigkeit zu erreichen, ohne die Festigkeit aufgrund längerer Temperatureinwirkung zu beeinträchtigen. Beispielsweise zeigt die C17200-Legierungsreaktionskurve in der Abbildung, wie niedrige Temperatur, Standardtemperatur und hohe Alterungstemperatur die Spitzenleistung der Legierung und die Zeit beeinflussen, die erforderlich ist, um die Spitzenfestigkeit zu erreichen.

Wie aus der Figur ersichtlich ist, steigt die Festigkeit von C550 bei niedrigen Temperaturen von 290 ° C langsam an und erreicht erst etwa 17200 Stunden später ihren Höhepunkt. Bei einer Standardtemperatur von 30 ° C (600 ° F) für 315 Stunden änderte sich die Festigkeit von C3 kaum. Bei 17200 ° C erreicht die Intensität innerhalb von 700 Minuten ihren Höhepunkt und fällt fast sofort ab. Kurz gesagt, mit zunehmender Alterungstemperatur nehmen sowohl die zum Erreichen der Spitzenintensität erforderliche Zeit als auch die maximal verfügbare Intensität ab.

C17200 Kupferberyllium kann in verschiedenen Stärken gealtert werden. Der Alterungspeak bezieht sich auf das Altern bis zur maximalen Intensität. Die Legierungen, die nicht bis zu ihrer maximalen Festigkeit gealtert sind, sind nicht gealtert, und Legierungen, die ihre maximale Festigkeit überschritten haben, sind überaltert. Unteralterung Cu-Beryllium erhöht die Zähigkeit, gleichmäßige Dehnung und Dauerfestigkeit, während Überalterung die Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Dimensionsstabilität erhöht. Kupferberyllium altert bei Raumtemperatur nicht, selbst wenn es lange gelagert wird.

Die zulässige Abweichung der Alterungshärtungszeit hängt von der Ofentemperatur und den endgültigen Leistungsanforderungen ab. Um das optimale Alter bei Standardtemperatur zu erreichen, wird die Ofenzeit im Allgemeinen innerhalb von ± 30 Minuten gesteuert. Für die Alterung bei hohen Temperaturen ist jedoch ein genaueres Timing erforderlich, um eine Mittelwertbildung zu vermeiden. Beispielsweise muss die Alterungszeit von C17200 bei 700 ° C (370 ° F) innerhalb von ± 3 Minuten gesteuert werden, um die Spitzenleistung aufrechtzuerhalten. In ähnlicher Weise erfordert eine unzureichende Alterung aufgrund des starken Anstiegs der Alterungsreaktionskurve im Anfangsstadium auch eine strikte Kontrolle der Prozessvariablen. In einem normalen Alterungshärtungszyklus sind Heiz- und Abkühlraten nicht wichtig. Um jedoch sicherzustellen, dass Teile nicht vor Erreichen der Temperatur zu altern beginnen, können Thermoelemente platziert werden, um festzustellen, wann die gewünschte Temperatur erreicht wurde.

 

Alterungshärtungsgeräte

Umluftofen. Die Temperatur des Umluftofens wird auf ± 15 ° F (± 10 ° C) geregelt. Es wird für die Standardalterung von Kupfer-Beryllium-Teilen empfohlen. Diese Öfen sind für große und kleine Teilevolumen ausgelegt und eignen sich ideal zum Stanzen von Trommelteilen auf dem Alterungsträger. Aufgrund seiner reinen thermischen Qualität ist es jedoch erforderlich, eine unzureichende Alterung oder einen zu kurzen Alterungszyklus von Massenteilen zu vermeiden.

Kettenalterungsofen. Ein Stahlstrang-Alterungsofen mit einer Schutzatmosphäre als Heizmedium eignet sich zur Verarbeitung großer Mengen einer Beryllium-Kupfer-Spule, üblicherweise in einem langen Ofen, so dass das Material expandiert oder gewellt werden kann. Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle von Zeit und Temperatur, wodurch eine teilweise Gleichmäßigkeit vermieden wird und spezielle Perioden mit unzureichender oder hoher Temperatur / kurzer Zeitalterung und selektivem Härten kontrolliert werden können.

Salzbad. Wir empfehlen auch die Verwendung von Salzbädern zum Aushärten von Berylliumkupferlegierungen. Salzbäder sorgen für eine schnelle und gleichmäßige Erwärmung und werden in jedem Temperaturhärtungsbereich empfohlen, insbesondere für kurze Zeiträume der Hochtemperaturalterung.

Vakuumofen. Die Vakuumalterung von Kupfer-Beryllium-Teilen kann erfolgreich durchgeführt werden, es ist jedoch Vorsicht geboten. Da die Vakuumofenheizung nur auf Strahlung beruht, ist es schwierig, Teile mit großen Lasten gleichmäßig zu erwärmen. Die Teile außerhalb der Last sind direkterer Strahlung ausgesetzt als die Teile im Inneren, sodass der Temperaturgradient nach der Wärmebehandlung die Leistung verändert. Um eine gleichmäßige Erwärmung zu gewährleisten, sollte die Last begrenzt und die Teile von der Heizschlange isoliert werden. Vakuumöfen können auch zum Verfüllen von Inertgasen wie Argon oder Stickstoff verwendet werden. Ebenso müssen die Teile geschützt werden, es sei denn, der Ofen ist mit einem Umluftventilator ausgestattet.

 

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