鈹青銅是一種以鈹為主要合金成分的無(wú)錫青銅。它含有1.7-2.5%的鈹和少量的鎳、鉻、鈦等元素。經(jīng)過(guò)淬火時(shí)效或淬火冷變形時(shí)效處理后，其強(qiáng)度極限可達(dá)到1250-1500MPa，接近中強(qiáng)度鋼的水平。在淬火狀態(tài)下，具有良好的塑性，可以加工成各種半成品。

鈹青銅具有較高的硬度、彈性極限、疲勞極限和耐磨性。它還具有良好的耐腐蝕性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。受到?jīng)_擊時(shí)不會(huì)產(chǎn)生火花。廣泛應(yīng)用于重要的彈性元件和耐磨部件以及防爆工具等。

常用牌號(hào)有QBe2、QBe2.5、QBe1.7、QBe1.9等。

簡(jiǎn)介

以鈹為主要添加元素的青銅。鈹青銅的鈹含量為0.2%~2%，并加入少量（0.2%~2.0%）的第三成分鈷或鎳。合金可通過(guò)熱處理強(qiáng)化，是理想的高導(dǎo)電、高強(qiáng)度彈性材料。

鈹青銅具有非磁性、防火花、耐磨、耐腐蝕、耐疲勞和抗應(yīng)力松弛性能。且易于鑄造和壓制成形。鈹青銅鑄件的典型用途有塑料或玻璃模具、電阻焊電極、石油開(kāi)口的防爆工具和潛水電纜屏蔽等。

鈹青銅加工材料的典型用途是在電子器件中作為導(dǎo)電簧片、連接器、觸點(diǎn)、緊固彈簧、片簧和線圈彈簧、波紋管、波紋管和引線框架等。

分類

鈹青銅分為兩類。根據(jù)合金成分，鈹含量為0.2%~0.6%的鈹青銅為高導(dǎo)電（電熱）鈹青銅；鈹含量為1.6%~2.0%的鈹青銅為高強(qiáng)度鈹青銅。根據(jù)制造工藝，可分為鑄造鈹青銅和變形鈹青銅。

國(guó)際上使用的鈹青銅合金牌號(hào)以C開(kāi)頭。變形鈹青銅有C17000、C17200（高強(qiáng)度鈹青銅）和C17500（高導(dǎo)電鈹青銅）兩種。相應(yīng)的鑄造鈹青銅有C82000、C82200（高導(dǎo)電鑄造鈹青銅）以及C82400、C82500、C82600、C82800（高強(qiáng)度耐磨鑄造鈹青銅）。

中國(guó)生產(chǎn)鈹青銅的歷史與前蘇聯(lián)、美國(guó)等國(guó)家?guī)缀跬?，但?guó)家標(biāo)準(zhǔn)中僅列出了高強(qiáng)度鈹青銅QBe1.9、QBe2.0和QBe1.7。根據(jù)石油工業(yè)和國(guó)防工業(yè)發(fā)展的需要，已經(jīng)開(kāi)始批量生產(chǎn)其他高導(dǎo)電鈹青銅或鑄造鈹青銅。

鈹青銅具有良好的綜合性能。其機(jī)械性能，即強(qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞性能在銅合金中居于首位。其導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、非磁性、防火花等性能與其他銅材料無(wú)法相比。在固溶與軟化狀態(tài)下，鈹青銅的強(qiáng)度和導(dǎo)電性處于最低值。經(jīng)過(guò)加工硬化后，強(qiáng)度得到改善，但導(dǎo)電性仍保持最低。經(jīng)過(guò)時(shí)效熱處理后，其強(qiáng)度和導(dǎo)電性顯著增加。

鈹青銅的加工性能、焊接性能和拋光性能與一般高銅合金相似。為了提高合金的加工性能，以滿足精密零件的精度要求，各國(guó)開(kāi)發(fā)了含鉛量為0.2%~0.6%的高強(qiáng)度鈹青銅（C17300）。其各種性能與C17200相當(dāng)，但合金的切削系數(shù)從原來(lái)的20%增加到60%（自由切削黃銅為100%）。

工藝處理

鈹青銅是典型的時(shí)效析出強(qiáng)化合金。高強(qiáng)度鈹青銅的典型熱處理工藝是將其保溫在760～830℃的適當(dāng)時(shí)間（每25mm厚板至少60分鐘），使溶質(zhì)原子鈹充分溶解于銅基體中形成面心立方晶格的α相過(guò)飽和固溶體。隨后，將溫度保持在320-340°C，持續(xù)2至3小時(shí)，完成析出與沉淀過(guò)程，形成γ'相（CuBe2亞穩(wěn)相）。該相與基體相干形成應(yīng)力場(chǎng)，強(qiáng)化合金。

高導(dǎo)電鈹青銅的典型熱處理工藝是將其保溫在900～950℃的高溫下一段時(shí)間，完成固溶處理，然后在450～480℃保溫2～4小時(shí)，實(shí)現(xiàn)析出過(guò)程。由于合金中添加了更多的鈷或鎳，分散強(qiáng)化顆粒主要是由鈷或鎳與鈹形成的金屬間化合物。

為了進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)度，在溶解時(shí)效處理之后、時(shí)效熱處理之前，通常對(duì)合金進(jìn)行一定程度的冷變形，以實(shí)現(xiàn)冷變形強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化的綜合效果。冷變形程度通常不超過(guò)37%。溶解時(shí)效處理通常應(yīng)由合金制造商進(jìn)行。用戶將經(jīng)過(guò)溶解時(shí)效處理和冷軋后的帶材沖制成零件后，進(jìn)行自行時(shí)效熱處理，以獲得高強(qiáng)度的彈簧元件。

近年來(lái)，美國(guó)開(kāi)發(fā)了由鈹青銅制造商進(jìn)行時(shí)效熱處理的帶材，客戶可以直接將其沖壓成零件使用。

經(jīng)過(guò)各種工藝處理后，鈹青銅的合金狀態(tài)在歐美以字母表示：A表示固溶退火狀態(tài)（退火），合金處于最軟狀態(tài)，易于沖壓和成形，并需要在下一步中進(jìn)行冷變形或直接時(shí)效強(qiáng)化處理。

H表示經(jīng)過(guò)工作硬化狀態(tài)（硬）。以冷軋板為例，37%的冷變形為全硬（H），21%的冷變形為半硬（1/2H），11%的冷變形為1/4硬狀態(tài)（1/4H），用戶可以根據(jù)沖壓零件形狀的復(fù)雜程度選擇適當(dāng)?shù)能浻矤顟B(tài)。T表示已經(jīng)經(jīng)過(guò)熱處理時(shí)效強(qiáng)化的熱處理狀態(tài)。如果采用變形和時(shí)效強(qiáng)化過(guò)程，則其狀態(tài)以HT表示。

安全性

鈹青銅合金中含有2%的鈹，但其原子百分比為9.0122%。在熔煉、鑄造、熱處理、焊接和切削加工等高溫操作過(guò)程中，將形成鈹氧化物（BeO）。

大部分的鈹氧化物會(huì)牢固附著在原始工件表面，但在切削、拋光、焊接等劇烈運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，會(huì)懸浮在空氣中的細(xì)小顆粒（小于10μm）的塵埃。如果操作者過(guò)多地吸入，會(huì)引起“鈹肺”職業(yè)病。因此，上述工作環(huán)境必須有完整的定向排風(fēng)裝置。切削、拋光等工序必須在帶冷卻劑的濕潤(rùn)狀態(tài)下進(jìn)行。

美國(guó)職業(yè)安全與健康管理局（OSHA）規(guī)定了以下標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)工作8小時(shí)的工人，在工作環(huán)境中的鈹含量不得超過(guò)2μg/m3。為了減少鈹青銅引起的污染，近年來(lái)中國(guó)和日本開(kāi)發(fā)了具有類似彈性的鈦材料，可作為某些工作場(chǎng)所鈹青銅的良好替代材料。