Термическая обработка Beryllium Copper C17200

Термическая обработка сплава Cu-Be представляет собой отжиг в твердом растворе и упрочнение при старении. В отличие от других медных сплавов, прочность которых достигается только холодной обработкой, деформируемый медный бериллий получают путем холодной обработки и процессов горячего старения до 1250-1500 МПа. Упрочнение при старении часто называют закалкой или термической обработкой. Способность бериллиево-медного сплава выдерживать эту термическую обработку превосходит другие сплавы по формообразующим и механическим свойствам. Например, сложные формы могут быть достигнуты при самых высоких уровнях прочности и твердости любого другого сплава на основе меди, то есть в состоянии прокатки и последующего старения материала. В нижеследующем тексте подробно описан процесс старения и затвердевания высокопрочного Cu-Be сплав с17200, а также удельная термическая обработка ковки и литейных сплавов, рекомендуемое оборудование для термообработки, поверхностное окисление и общие методы отжига раствора.

Во время старения при затвердевании в металлической матрице образуются микроскопические частицы, богатые бериллием, реакция, контролируемая диффузией, прочность которой зависит от времени и температуры старения. Рекомендуемое стандартное время и температура позволяют деталям достичь максимальной прочности в течение двух-трех часов без снижения прочности из-за длительного воздействия температуры. Например, кривая отклика сплава C17200 на рисунке показывает, как низкая температура, стандартная температура и высокая температура старения влияют на пиковые характеристики сплава и время, необходимое для достижения пиковой прочности.

Как видно из рисунка, при низких температурах 550 ° F (290 ° C) прочность C17200 увеличивается медленно и не достигает пика примерно через 30 часов. При стандартной температуре 600 ° F (315 ° C) в течение 3 часов прочность C17200 изменилась незначительно. При 700 ° F (370 ° C) интенсивность достигает максимума в течение 30 минут и падает почти сразу. Короче говоря, когда температура старения увеличивается, время, необходимое для достижения максимальной интенсивности, и максимально доступная интенсивность уменьшаются.

C17200 Медь Бериллий можно выдерживать с разной степенью крепости. Пик старения относится к старению до максимальной интенсивности. Сплавы, которые не состарились до максимальной прочности, не состарены, а сплавы, у которых превышена максимальная прочность, являются устаревшими. Недостаревающая медь-бериллий увеличивает ударную вязкость, равномерное удлинение и усталостную прочность, а старение увеличивает проводимость, теплопроводность и стабильность размеров. Медь-бериллий не стареет при комнатной температуре даже при длительном хранении.

Допустимое отклонение времени отверждения при старении зависит от температуры печи и требований к конечной производительности. Чтобы достичь оптимального возраста при стандартной температуре, время печи обычно контролируется в пределах ± 30 минут. Однако для высокотемпературного старения необходимы более точные сроки, чтобы избежать усреднения. Например, время выдержки C17200 при температуре 700 ° F (370 ° C) должно контролироваться в течение ± 3 минут для поддержания максимальной производительности. Аналогичным образом, из-за резкого увеличения кривой реакции старения на начальной стадии, недостаточное старение также требует строгого контроля переменных процесса. В стандартном цикле старения, скорость нагрева и охлаждения не важны. Однако, чтобы гарантировать, что детали не начнут стареть до того, как достигнут температуры, можно установить термопары, чтобы определить, когда была достигнута желаемая температура.

 

Оборудование для старения

Рециркуляционная воздушная печь. Температура печи с рециркуляцией воздуха контролируется на уровне ± 15 ° F (± 10 ° C). Рекомендуется для стандартного старения и упрочнения медно-бериллиевых деталей. Эти печи предназначены для размещения больших и малых объемов деталей и идеально подходят для штамповки деталей барабана на носителе старения. Однако из-за его чистого термического качества необходимо избегать недостаточного старения или слишком короткого цикла старения массовых частей.

Печь для старения цепей. Печь для выдерживания стальных прядей с защитной атмосферой в качестве теплоносителя подходит для обработки больших количеств бериллиевой медной катушки, обычно в длинной печи, так что материал можно расширять или скручивать. Это позволяет лучше контролировать время и температуру, избегая частичной однородности и возможности контролировать специальные периоды недостаточной или высокой температуры / кратковременного старения и селективного отверждения.

Соляная ванна. Мы также рекомендуем использовать соляные ванны для старения закаленных бериллиевых медных сплавов. Солевые ванны обеспечивают быстрый и равномерный нагрев и рекомендуются при любом диапазоне температур закалки, особенно в течение коротких периодов высокотемпературного старения.

Вакуумная печь. Вакуумное старение медно-бериллиевых деталей может быть успешно выполнено, но необходимо соблюдать осторожность. Поскольку нагрев в вакуумной печи зависит только от излучения, трудно равномерно нагревать детали с большими нагрузками. Детали вне нагрузки подвергаются более прямому излучению, чем детали внутри, поэтому температурный градиент после термообработки изменит производительность. Для обеспечения равномерного нагрева нагрузка должна быть ограничена, а детали должны быть изолированы от нагревательного элемента. Вакуумные печи также можно использовать для засыпки инертных газов, таких как аргон или азот. Аналогично, если печь не оснащена рециркуляционным вентилятором, детали должны быть защищены.