ベリリウム銅C17200の熱処理

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Cu-Be合金の熱処理は、主に固溶化焼鈍と時効硬化です。 冷間加工のみで強度が得られる他の銅合金とは異なり、鍛造ベリリウム銅は、1250〜1500 Mpaまでの冷間加工と熱時効硬化処理によって得られます。 時効硬化は、多くの場合、析出硬化または熱処理と呼ばれます。 ベリリウム銅合金がこの熱処理を受け入れる能力は、成形および機械的特性の点で他の合金よりも優れています。 たとえば、複雑な形状は、他の銅基合金の最高の強度と硬度レベルで、つまり、材料の圧延およびその後の時効状態で実現できます。 次のテキストは、高強度Cu-Beの時効硬化プロセスを詳細に説明しています 合金C17200、および鍛造および鋳造合金の特定の熱処理、推奨される熱処理装置、表面酸化および一般的な溶体化処理方法。

時効硬化中に、微細なベリリウムに富む粒子が金属マトリックス内に形成されます。これは、強度が時効時間と温度によって変化する拡散制御反応です。 推奨される標準の時間と温度では、温度に長時間さらされても強度が低下することなく、17200〜XNUMX時間以内に部品がピーク強度に達することができます。 たとえば、図のCXNUMX合金応答曲線は、低温、標準温度、および高時効温度が合金のピーク性能とピーク強度に達するまでに必要な時間にどのように影響するかを示しています。

図からわかるように、550°F（290°C）の低温では、C17200の強度はゆっくりと増加し、約30時間後までピークに達しません。 標準温度600°F（315°C）で3時間、C17200の強度はほとんど変化しませんでした。 700°F（370°C）では、強度は30分以内にピークに達し、ほとんどすぐに低下します。 つまり、エージング温度が上昇すると、ピーク強度に到達するのに必要な時間と利用可能な最大強度の両方が減少します。

C17200ベリリウム銅 さまざまな強さで熟成させることができます。 エージングピークとは、最大強度までのエージングを指します。 最大強度までエージングされていない合金はエージングされておらず、最大強度を超えた合金はエージングされすぎています。 過少時効のCu-ベリリウムは靭性、均一な伸び、疲労強度を高め、過時効は導電率、熱伝導率、寸法安定性を高めます。 ベリリウム銅は、長期間保存しても常温では熟成しません。

時効硬化時間の許容偏差は、炉の温度と最終的な性能要件によって異なります。 標準温度で最適な経過時間に到達するために、炉の時間は一般に±30分以内に制御されます。 ただし、高温エージングでは、平均化を回避するために、より正確なタイミングが必要です。 たとえば、最高のパフォーマンスを維持するには、C17200の700°F（370°C）でのエージングタイムを±3分以内に制御する必要があります。 同様に、初期段階での経年変化曲線の急激な増加により、不十分な経年変化でもプロセス変数の厳密な制御が必要になります。 標準的な時効硬化サイクルでは、加熱速度と冷却速度は重要ではありません。 ただし、部品が温度に達する前に老化しないようにするために、熱電対を配置して、目的の温度に達した時期を判断できます。

 

時効硬化装置

循環空気炉。 再循環空気炉の温度は±15°F（±10°C）に制御されます。 銅ベリリウム部品の標準時効硬化に推奨されます。 これらの炉は、大容量および小容量の部品に対応するように設計されており、エージングのキャリアで部品をドラムスタンピングするのに最適です。 ただし、その純粋な熱品質のため、マスパーツのエージングが不十分であったり、エージングサイクルが短すぎたりしないようにする必要があります。

チェーン老化炉。 保護雰囲気を熱媒体とする鋼ストランド老化炉は、通常長い炉で大量のベリリウム銅コイルを処理するのに適しているため、材料を膨張またはカールさせることができます。 これにより、時間と温度のより良い制御が可能になり、部分的な均一性を回避し、不十分または高温/短時間のエージングと選択的硬化の特殊な期間を制御できます。

ソルトバス。 また、ベリリウム銅合金の時効硬化には塩浴の使用をお勧めします。 ソルトバスは迅速で均一な加熱を提供し、特に高温エージングの短期間に、あらゆる温度硬化範囲で推奨されます。

真空炉。 銅-ベリリウム部品の真空エージングは​​問題なく実行できますが、注意が必要です。 真空炉加熱は輻射のみに依存するため、負荷の大きい部品を均一に加熱することは困難です。 負荷の外側の部分は、内側の部分よりも直接放射にさらされるため、熱処理後の温度勾配によってパフォーマンスが変化します。 均一な加熱を確保するには、負荷を制限し、部品を加熱コイルから絶縁する必要があります。 真空炉は、アルゴンや窒素などの不活性ガスを埋め戻すためにも使用できます。 同様に、炉に循環ファンが装備されていない限り、部品を保護する必要があります。