铍铜合金的熔炼方式简介
产业化生产大规格铍铜合金铸锭常见缺陷分析及措施
产业化生产大规格铍铜合金铸锭常见缺陷分析及措施潘建立;刘伟锋;李永华【摘要】在产业化生产大规格铍铜合金铸锭的熔铸过程中,铍铜合金造渣量大,容易出现夹渣、气孔、裂纹等缺陷;为了防止这些缺陷的产生,提高铸锭质量,通过对缺陷进行分析,提出了改进措施和常用的工艺方法.【期刊名称】《有色金属加工》【年(卷),期】2019(048)004【总页数】5页(P14-18)【关键词】铍铜合金;铸锭;气孔;夹杂;原因分析【作者】潘建立;刘伟锋;李永华【作者单位】中色(宁夏)东方集团有限公司,宁夏石嘴山753000;中色(宁夏)东方集团有限公司,宁夏石嘴山753000;中色(宁夏)东方集团有限公司,宁夏石嘴山753000【正文语种】中文【中图分类】TG291铍铜合金是一种过饱和固溶体铜基合金，经淬火、冷加工成形和时效处理后，具有高强度、高导电、高弹性、耐疲劳、耐磨、耐寒以及无磁性和受冲击时不产生火花等优良特性，被誉为“有色弹性材料之王”，成为了各行业电子元器件的首选材料，是国民经济和国防军工建设中不可缺少的重要结构和功能材料[1-3]。
按照铍含量高低可分为低铍铜合金和高铍铜合金，铍含量分别为0.3wt.%～0.6wt.%和1.7wt.%～2.0wt.%，常见的铍铜合金牌号见表1。
高强度加工铍青铜主要用于各种弹簧、航空航天导航仪表、电机弹簧片、无火花工具、接触电桥、螺栓、螺钉等领域；高传导加工铍青铜主要应用于熔断器、紧固件、弹簧、开关部件、电接插件、导线、电阻电焊电极头、缝焊电极盘、模铸塞棒头、塑料模具等[4]。
表1 铍铜合金牌号[5]Tab.1 Trademarks of Be-Cu alloys[5]类别合金牌号GB(中国)DIN(德国)ASTM(美国)NF(法国)JIS(日本)高强度加工铍青铜QBe 2QBe1.9QBe 1.7QBe 1.9-0.1CuBe 2CuBe 1.7C17200C17200C17000CuBe 1.9CuBe 1.7C1720C1720C1700高传导加工铍青铜QBe 0.6-2.5QBe 0.4-1.8QBe 0.3-1.5CuCo2BeC17500C17510C17600C1750C1751C1760目前铍铜合金的熔炼方法主要有两种,真空熔炼和非真空熔炼。
高导电率铍青铜工艺
高导电率铍青铜工艺一熔铸工艺流程：二中频电炉熔铸主要技术参数：额定容量：150kg功率：120～150kw频率：2000～2500HZ坩埚尺寸及材料：Φ332/Φ230(上口外径/底外径)×620mm粘土浇铸方式：铁模漏斗浇铸熔炼温度：1250～ 1300℃浇铸温度：1150℃-1200℃模子内腔尺寸：60 ×210×340mm模子温度：80～120℃中间包设定温度：800℃铸锭淬火温度：水温＜50℃三筑炉及烤炉1筑炉材料a 内芯用Φ332/Φ230(上口外径/底外径)×620mm粘土坩埚，外用石英砂打结。
b 石英砂：含硅量不少于95％，其粒度和配比为：3# 15％；4#20％、5# 20％、6# 20％，8# 25％。
硼砂为总料量的0.4％～0.6％,拌和均匀再加水。
c 水适量，用手捏紧成团，松手裂开。
2筑炉时应先在线圈内衬二层玻璃布，然后在炉底加砂打结实（炉底砂厚以坩埚略低于上沿线圈25mm左右）再放坩埚，应注意坩埚与线圈同心，放好线圈后逐层打结，防止坩埚移位，做到四周松紧均匀一致，最后炉嘴用40％火泥+60％细石英砂并加适量水玻璃打结。
3 炉子筑好后装上炉嘴砖和不锈钢平板，再清理场地，方可准备烤炉。
4 中频新炉烤炉功率、时间见表一表一烤炉结束即可配料熔炼。
四配料：1 对原料的要求：a 电解铜用T1、T2，并剪成适当大小，以便加料。
b 铍铜中间合金应保证成分均一，无氧化物夹渣，炉号严格分清。
c 每炉必须有中间合金质保书，并对每批抽样复验，根据本厂复验成分报告，按炉号逐炉配料。
d 镍原则上用99％以上的纯金属配入，也可以用Cu—Ni中间合金配入，但杂质成分必须符合表二要求。
e 不管外厂、本厂回角料均应并块化验方可作为原料配入。
f 所有原料必须清洁干燥，无油污、脏物。
2 配料要求：a 每炉按130kg总量配入，主成分配入量按表二规定。
b 按化验单和质保书选配中间合金和并块料以求最佳经济效益。
铍铜生产工艺
作为一种可铸可锻合金铍铜合金及其加工材生产工艺分为用碳热还原法生产铍－铜中间合金、铍铜合金的熔炼、铜合金的铸锭和铍铜合金板、带、条材的生产四步。
1.用碳热还原法生产铍－铜中间合金是指在熔融铜中直接用碳还原氧化铍中的铍，接着在铜中实施合金化。
工业上用碳热还原法制取铍－铜中间合金是在电弧炉中进行的，电弧炉置于密封容器内，操作人员戴防毒口罩，先将10%－13%的氧化铍与3%－7%的碳粉在球磨机中混匀并磨碎，然后一层铜、一层氧化铍和碳粉混合物分批装入电弧炉，通电熔化，熔化完后停电搅拌，炉内温度达到2000摄氏度。
冷却到950摄氏度－－1000摄氏度时，合金名的碳化铍、碳、残留粉末浮起、扒渣，然后在950摄氏度时出炉浇铸成225公斤或5公斤的锭块。
2.熔炼铍铜合金时所用的炉料包括新金属、废料、二次重熔料及中间合金。
铍一般用铍－铜中间合金(含铍4%)；镍有时用新金属，即电解镍，但最好用镍??铜中间合金(含镍20%)；钴用钴－铜中间合金(钴55%)，个别也有直接用纯钴的；钛以钛－铜中间合金(含钛15%，也有含钛274%)加入，个别也有直接加入海绵钛的；镁以镁－铜中间合金(含镁357%)加入。
加工过程中产生的碎屑(铣屑、切削屑等)和较小的边角废料，一般要经过二次重熔后浇注成锭作为熔炼用炉料；除了再生的重熔料外，在配料时还通常往炉中直接加入一些铸造废料和加工废料。
3.铍铜合金的铸锭分为非真空铸锭和真空铸锭。
目前在铍铜合金生产实际中使用的非真空铸锭方法包括倾斜铁模铸锭、无流铸锭、半连续铸锭和连续铸锭。
前两种方法只在生产规模较小的工厂使用。
专家介绍说，要想获得含气量低、偏析小、夹杂量少、结晶组织均匀致密的铍铜合金铸锭，最好的办法是真空熔炼后进行真空铸锭。
真空铸锭对保证易氧化元素如铍、钛的含量有显着效果，必要时还可以通入惰性气体对铸锭过程进行保护。
4.铍铜合金板、带、条材的生产的步骤依次是铸锭－－表面铣削－－加热(800摄氏度－900摄氏度)－－热轧－－水淬－－铣面－－冷轧－－脱脂－－固溶热处理－－酸洗－－钝化。
铍铜的熔点
铍铜的熔点1. 嘿，小伙伴们，今天咱们来聊一个超级热辣的话题 - 铍铜的熔点！这可不是一般的温度，简直能把你的想象力都给融化掉！2. 铍铜的熔点一般在八百六十到九百八十度之间摇摆，这温度可真够呛的！想象一下，这都快赶上火山喷发时岩浆的温度啦！3. 说到这个熔点啊，可有意思了。
铍铜里面铍的含量不一样，熔点就会变来变去，就像是调火锅底料一样，放多放少味道都不一样。
一般来说，铍含量在百分之二左右的铍铜，熔点最常见。
4. 在冶炼车间里，师傅们都说铍铜熔化的时候特别好玩。
刚开始的时候，它硬邦邦的像块石头，可一到温度，哗啦一下就变成了流动的金属河流，美得很呐！5. 你们知道吗？测量铍铜熔点可不是随随便便就能测的。
要用特制的高温计，那可是能抗上千度高温的"硬汉"！普通温度计看到这个温度怕是早就吓得躲起来了。
6. 在实验室里，每次测铍铜的熔点都像是在玩一场惊心动魄的游戏。
温度慢慢往上爬，大家都屏住呼吸盯着仪器看，生怕错过那神奇的"变身"瞬间。
7. 有趣的是，铍铜在接近熔点时会变颜色呢！从原来的金黄色慢慢变成暗红色，再到明亮的橙红色，就像是在跳一支绚丽的"金属舞蹈"。
8. 老师傅们都说，铍铜的熔点比普通铜合金要高那么一点点。
这就好比是普通学生和学霸的区别，人家就是能多撑一会儿！不过这个特性可帮了大忙，让它特别适合做高温环境下的零件。
9. 我听工厂里的师傅讲，有次他们在熔铍铜的时候，温度没控制好，差点把坩埚都烧坏了。
这事让我想起了小时候煮方便面忘记关火的糗事，只不过这温度可高多了！10. 铍铜的熔点这么高，在工业上可是个宝贝疙瘩。
它能做成各种耐高温的零件，像是火箭发动机啊、高温阀门啊什么的，简直就是工业界的"抗热小能手"！11. 要是把铍铜的熔点跟日常生活比较，那可真有意思了。
它的熔点能把普通烤箱烤个三四遍还不带怕的！这让我想起了那些号称"防火"的锅具，在铍铜面前简直就是弟弟。
铍铜合金热处理
铍铜合金热处理1. 简介铍铜合金是一种具有优异性能的特殊合金，由铜和少量的铍组成。
它具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和可塑性，因此被广泛应用于航空航天、电子器件、化工等领域。
为了进一步提高铍铜合金的性能，热处理是一种重要的工艺。
热处理是通过控制合金的加热、保温和冷却过程，以改变合金的组织结构和性能的工艺。
对于铍铜合金来说，热处理可以改善其力学性能、耐蚀性和导电性。
2. 热处理工艺铍铜合金的热处理主要包括固溶处理和时效处理两个步骤。
2.1 固溶处理固溶处理是将铍铜合金加热到一定温度，使其中的固溶相溶解，然后快速冷却。
这个过程主要是为了消除合金中的固溶相，使合金达到均匀的组织结构。
固溶处理的温度和时间是关键参数，需要根据具体的合金成分和要求来确定。
一般来说，固溶处理温度在800-900摄氏度之间，保温时间为1-4小时。
过高的温度和过长的保温时间可能会导致合金的过度溶解，从而影响合金的性能。
2.2 时效处理时效处理是在固溶处理后，将铍铜合金加热到一定温度保持一段时间，然后快速冷却。
这个过程主要是为了使合金中形成细小的析出相，从而提高合金的强度和硬度。
时效处理的温度、时间和冷却方式也是关键参数。
温度一般在400-600摄氏度之间，时间为1-8小时。
不同的温度和时间可以得到不同的析出相，进而影响合金的性能。
3. 热处理效果铍铜合金经过热处理后，可以获得以下几个方面的改善：3.1 机械性能热处理可以显著提高铍铜合金的强度和硬度，同时保持良好的塑性。
通过控制热处理参数，可以调整合金的力学性能，以满足不同工程应用的需求。
3.2 耐腐蚀性经过热处理的铍铜合金具有更好的耐腐蚀性能。
热处理可以改变合金的组织结构，减少晶界和内部缺陷，从而提高合金的耐腐蚀性。
3.3 导电性铍铜合金是一种优良的导电材料，经过热处理可以进一步提高其导电性能。
热处理可以改变合金的晶界和晶内结构，减少电阻和散射，提高导电性。
4. 热处理设备铍铜合金的热处理通常需要使用专门的设备，包括加热炉、保温炉和冷却装置。
铍青铜固溶工艺
铍青铜固溶工艺介绍铍青铜是一种常用的金属合金材料，由铜和铍两种金属组成。
铍的添加可以显著提高铜的硬度和强度，同时改善其耐腐蚀性能。
在制造铍青铜制品时，固溶工艺是其中一项关键步骤。
固溶工艺可以使铜和铍两种金属充分溶解在一起，从而保证合金的均匀性和性能稳定性。
固溶温度固溶工艺的第一个关键参数是固溶温度。
根据材料的成分和应用要求，固溶温度一般在700°C到900°C之间。
过低的温度会导致固溶不完全，影响合金的性能；而过高的温度则可能引发晶间腐蚀和晶粒长大。
因此，合适的固溶温度对于获得优质的铍青铜制品至关重要。
固溶时间固溶温度之后，固溶时间是另一个重要参数。
固溶时间的选择要根据合金的成分和尺寸来确定。
一般来说，较大尺寸的合金需要较长的固溶时间，以确保充分的固溶。
过短的固溶时间会导致铜和铍的溶解不均匀，影响合金的性能。
冷却速率固溶后，冷却速率也是需要考虑的因素。
过快的冷却速率可能导致合金组织不稳定，产生内应力和晶界偏析等问题。
相反，过慢的冷却速率则会导致晶粒过大，影响合金的硬度和强度。
因此，选择适当的冷却速率对于获得理想的铍青铜制品至关重要。
固溶工艺步骤1.准备工作：–准备合适的工装和设备。
–清洁铜和铍材料，确保表面无污染物。
–准备合适的固溶温度计和计时器。
2.加热：–将铜和铍材料放入预热炉中，并将温度逐渐提高至固溶温度。
–保持固溶温度一段时间，以确保充分的固溶。
3.冷却：–将固溶后的材料从炉中取出，放置在冷却介质中，例如水或油中。
–控制冷却速率，避免过快或过慢。
4.热处理：–可选的步骤，用于进一步调整合金的性能。
–可使用淬火、回火等热处理方法，根据需要进行选择和操作。
固溶工艺的优化为了获得更好的铍青铜制品，固溶工艺还可以进行优化。
以下是一些常见的优化方法： - 加热速率的控制：适当控制加热速率可以减少热应力和晶粒的长大。
•固溶时间的优化：根据实际情况调整固溶时间，以充分溶解铜和铍。
•冷却介质的选择：不同冷却介质的选择会导致不同的冷却速率，可以根据要求进行调整。
08节 铍青铜及其热处理简介
第八节铍青铜及其热处理简介一、铍青铜的定义:以铍为主要添加元素的青铜,英文名: beryllium bronze。
铍青铜的铍含量为0．2％～2％，再加入少量的(0.2％～2.0％)钴或镍第三组元。
铍铜合金的优点：该合金可热处理强化；是理想的高导、高强弹性材料；铍青铜具有良好的力学性能、弹性、导电、导热性能；无磁、抗火花、耐磨损、耐腐蚀、耐寒、抗疲劳和抗应力松弛；并且易于铸造和压力加工成形。
铍青铜的性能取决于热处理包括固溶和时效处理。
铍青铜铸件的典型用途：是用作塑料或玻璃的铸模、电阻焊电极、石油开采用防爆工具、海底电缆防护罩等。
铍青铜加工材的典型用途是用作电子器件中的载流簧片、接插件、触点、紧固弹簧、板簧和螺旋簧、膜盒、波纹管及引线框架等。
二、铍青铜的分类:依合金成分而分，铍含量为0.2％～0.6％的是高导(电、热)铍青铜；铍含量为1.6％～2.0％的是高强铍青铜。
依制造成形工艺，又可分为铸造铍青铜和变形铍青铜。
国际上通用的铍青铜合金牌号以C为首。
变形铍青铜有C17000、C17200(高强铍青铜)和C17500(高导铍青铜)两大类。
与之相对应的铸造铍青铜则有C82000、C82200(高导铸造铍铜)和C82400，C82500，C82600，C82800(高强耐磨铸造铍铜)。
世界上最大的铍铜合金生产厂家为美国的BrushWellman公司，其企业标准与国际标准对应，具有一定的权威性。
中国生产铍青铜的历史几乎与前苏联、美国等国同步，但列入国家标准的牌号只有高强度铍青铜QBe1.9、QBe2.0、QBe1.7。
三、铍青铜的性能:铍青铜具有良好的综合性能。
其力学性能，即强度、硬度、耐磨性和耐疲劳性居铜合金之首。
其导电、导热、无磁、抗火花等性能其他铜材无法与之相比。
在固溶软态下铍青铜的强度与导电性均处于最低值，加工硬化以后，强度有所提高，但电导率仍是最低值。
经时效热处理后，其强度及电导率明显上升。
各种牌号的变形铍青铜与铸造铍青铜的基本物理性能和力学性能参见表1～6。
铍铜合金热处理
铍铜合金热处理
铍铜合金是一种具有高强度、高导热性能和优良耐腐蚀性的合金材料。
铍铜合金的热处理主要包括时效处理和固溶处理。
1. 固溶处理：固溶处理是将铍铜合金加热至固溶温度，使固溶体内原子重新分布，达到均匀固溶体的目的。
固溶处理温度一般为900°C-950°C，保持时间根据合金成分和尺寸而定，一般
为1-3小时。
2. 时效处理：时效处理主要目的是使固溶体中的铍以及其他元素在固溶体基体中析出，形成强化相。
时效温度一般在
300°C-550°C之间，保持时间根据合金成分和尺寸而定，一般
为1-8小时。
时效处理可以分为两种方式：自然时效和人工时效。
- 自然时效：将固溶处理后的合金材料放置在室温下静置一段
时间，通过自然扩散方式使强化相逐渐析出。
- 人工时效：将固溶处理后的合金材料在一定温度下保持一段
时间，通过加速扩散方式使强化相尽快析出。
常用的人工时效温度为400°C-480°C，保持时间根据合金成分和尺寸而定，一
般为1-4小时。
通过合理的热处理工艺，可以获得铍铜合金的最佳组织和性能，提高其强度、硬度和耐腐蚀性，满足不同工程应用的要求。
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铍铜合金的熔炼方式简介
铍铜合金熔炼分为：非真空熔炼、真空熔炼。
据专家介绍，非真空熔炼一般使用无铁芯中频感应炉，采用变频机组或可控硅变频，其频率为５０赫兹－－１００赫兹，炉子容量为１５０公斤至６吨（常用１吨以上）。
操作顺序为：依次向炉内加入镍或其中间合金、铜、废料、木炭，熔化后加入钛或其中间合金、钴或其中间合金，再熔化后加入铜铍中间合金，完全熔化后搅拌扒渣，出炉浇注。
高强度铍铜合金的熔炼温度一般为１２００摄氏度－１２５０摄氏度。
真空熔炼用真空熔炼炉，其中分为中频真空感应电炉和高频真空感应电炉，按布置方式又分为立式或卧式两种。
真空感应电炉一般采用电荣镁砂或石墨坩埚为炉衬，其外壳为双层炉壁，用水冷套冷却，坩埚上方有搅拌装置和取样装置，能在真空状态下搅拌或取样。
有的在炉盖上还装有特制的加料箱，箱内可盛装不同的合金炉炎，在真空状态下依次将炉料送到导料槽，通过电磁振动器经料斗将炉料均匀地送入坩埚。
真空感应电路的容量最大可达１００吨，但作为熔炼铍铜合金的炉子容量一般为１５０公斤至６吨。
操作顺序为：先在炉内依次装入镍、铜、钛和合金废料，抽真空后升温，待料熔化后精炼２５分钟，之后向炉内加入铍－－铜中间合金，待熔化后搅拌出炉。