QBe2合金大规格扁锭铍含量及硬度均匀性分析

李文亮，邢美山，张 程

（宁夏中色新材料有限公司铍铜分厂，宁夏 石嘴山 753000）

铍青铜具有优异的机械性能、物理性能及化学稳定性，是一种重要的弹性材料，广泛用来制造继电器中的弹性零件及其它重要零件[1]。铍青铜是适用于热处理的合金。在固溶状态下，它具有良好的塑性，再经时效后可获得高的强度、硬度、弹性模数、弹性极限、疲劳极限及蠕变抗力，同时还具有满意的导电性、导热性及抗蚀性[2]。

在铍青铜生产过程中，因铍极容易偏析，因此造成化学成分不均，从而引起后续生产过程中的力学性能不均等一系列问题[3]。因此，需要在熔铸时除了保证化学成分满足要求外，还要保证化学成分均匀，不出现偏析[5]。本文对目前公司现行工艺下生产的QBe2合金大规格扁锭的均匀性进行分析，为后续生产打下基础。

1 实验材料及方法

试验所用材料为标准阴极铜；牌号为CuBe-1的铍铜母合金；牌号为Ni9996的电解镍，及其他必要的中间合金、返回料等。

试验采用3．5t无芯工频感应炉熔炼、立式液压半连续铸造机铸造。

在生产过程中按照铜+镍+旧料先熔化，然后再添加铍铜母合金熔化的顺序进行。

在熔铸过程中选用鳞片石墨进行覆盖，全部熔化后经静置、扒渣、成分调整等过程后，开始浇铸，直至完成生产。

有制样要求的检测过程，严格按照检测要求取样、制样。

2 分析与讨论

选取上述生产工艺生产的铸锭，确保炉前分析的化学成分满足GB/T5321中对于QBe2合金的要求。然后在该铸锭长度方向上沿铸锭的截面随机切取一片，并将这一片均匀地等分成40个小样，如图1所示。

图1 取样示意图

2.1 铸锭化学成分分析

对制好的40个样品，分别取样，利用ICP-900型光谱仪检测其铍含量，如表1所示[4]。

表1 铍含量

从表1可以看出：其铍含量波动不大，均值为1.92%，最大值为1.94%，最小值为1.90%，极差为0.04%，由此可知每一个样品之间的化学成分波动不大，在可接受的范围内。对于检测结果，利用minitab软件绘制3D曲面图，如图2所示，可知：在铸锭截面上，无论是哪一块区域，其铍含量波动不大，均在可接受的范围内。

图2 铍含量在横截面上的分布

从图2可以看出：铍含量在横截面上的波动是随机的，没有任何规律，考虑到检测的系统误差，可以得出：化学成分在横截面上的分布是均匀的，没有出现偏析等铸造问题。

2.2 铸锭固溶后硬度分析

对所取的样经过790℃×2h固溶处理后进行硬度检测，其结果如表2所示：。

表2 固溶后力学性能检测结果

由表2可知：QBe2合金扁锭的样本在固溶后的HV硬度均值为119.3，最大值为124.3，最小值为115.0，极差为9.3，除去检测误差，可以确定，硬度分布比较均匀，且满足YS/T323标准中对于软态物料的硬度要求。

2.3 铸锭时效后硬度分析

对固溶后的样品时行330℃*3h的时效处理后，检测其力学性能，其结果如表3所示。

表3 时效后力学性能检测结果

从表3可以看出：经330℃*3h的时效处理后，其硬度值（HRC）均值为37.6，最大值为38.6，最小值为36.3，极差为2.3。除去检测误差，可以确定，硬度分布比较均匀，且满足时效态物料的硬度要求。

3 结论

（1）公司目前熔铸工艺下生产的QBe2合金大规格扁锭，其铍含量在铸锭中的分布相对比较均匀，基本上没有偏析，满足后续生产需求。

（2）在目前工艺下生产的QBe2合金大规格扁锭，无论是固溶热处理，还是时效热处理后的硬度值均满足要求，且不存在性能不均的现象。

（3）由此可知：公司目前的熔铸工艺相对合理，生产的QBe2合金大规格扁锭在铍含量和硬度相对比较均匀，很好的满足了后续的生产加工需求。