為了獲得全面良好的性能,銅基高彈性合金在淬火和冷變形后,可以在一定的范圍內(nèi)內(nèi)進(jìn)行回火。銅基合金的顯著特點(diǎn)是,導(dǎo)電性和耐大氣腐蝕性能很好。主要用于制造彈性敏感元件,也用于制造要求高導(dǎo)電性的彈性元件,例如電器中的刷片、簧片,儀表中的張絲、游絲等。
銅基彈性合金的合金元素有錫、鈹、鈦、錳、硅、磷、鉻、鋁等。按照硬化特點(diǎn),合金可分為加工硬化性和時(shí)效硬化型兩類。
1.加工硬化型銅基彈性合金 這類合金應(yīng)用較廣的主要是各種錫青銅、硅青銅和某些白銅合金。他們的典型牌號、成分、性能、特點(diǎn)和應(yīng)用。
錫青銅中加入0.05-0.5%,能顯著提高強(qiáng)度、彈性極限、彈性模量和疲勞強(qiáng)度。錫磷青銅是較重要的儀表彈簧材料。錫青銅中融入一定量的鋅,可改善力學(xué)性能。為保證塑性,加入量不得超過4%。錫鋅青銅有很好的耐腐蝕性,主要用于制造電器、精密機(jī)械中的板簧和圓簧件。硅能較多地溶于銅中,硅青銅塑性加工性能很好。為了改善性能,還加入少量錳、鎳、錫等元素。硅錳青銅的加工性能與與銹鋼相近,在化工、海船、造紙和石油工業(yè)中用作彈簧材料,可制成板、棒、線材。在空氣中不生銹,在各種鹽溶液和有機(jī)酸中也及穩(wěn)定,是儀器、精密機(jī)械、醫(yī)療器械中用途很廣的彈性材料。
合金在600-650℃或700-750℃退火后,單相組織,硬度低,塑性好。它們不能由熱處理強(qiáng)化,但可加工硬化。為了提高強(qiáng)度和獲得高的彈性,一般只能采用冷變形加工。為了使彈性極限進(jìn)一步提高和彈性后效降低,可在冷變形后進(jìn)行短時(shí)間的低溫回復(fù)退火。回復(fù)退火制度為:加熱到150-300℃,保溫到0.5-1.0h。回復(fù)過程中發(fā)生溶質(zhì)原子與缺陷的交互作用,產(chǎn)生硬化效果,而不軟化現(xiàn)象。
2.時(shí)效硬化型銅基高彈性合金
⑴合金的特性 鈹青銅和鈦青銅具有高強(qiáng)度、高彈性、高彈性儲能,良好的導(dǎo)電性,高的硬度和耐磨性;具有耐熱、耐蝕、耐疲勞耐低溫,無磁性和沖擊時(shí)不產(chǎn)生火花等特性;冷熱加工性能良好,易釬焊和電鍍,是綜合性能較好的高導(dǎo)電彈性合金。它們廣泛用于制造電器、儀表、精密機(jī)械中的重要彈性元件,特別是導(dǎo)電耐磨元件。鈹青銅中加入微量元素,能緩和過飽和固溶體的分解,抑制晶界反應(yīng)和過時(shí)效的軟化進(jìn)程。鈦青銅中加入鋁等,能改善抗氧化性和耐熱性,提高實(shí)效硬化效果,提高硬度和強(qiáng)度。
⑵合金的熱處理 鈹青銅加熱到780-800℃,鈦青銅加熱到850-900℃快冷,均可獲得過飽和固溶體,使塑性提高,硬度降低,便于元件的加工,并為時(shí)效硬化做準(zhǔn)備。
固溶處理是影響元件質(zhì)量和性能的關(guān)鍵。鈹青銅固溶處理時(shí)須先用有機(jī)溶劑清洗表面;在保護(hù)氣氛中加熱,保溫后迅速淬入25-30℃以下的冷卻水中,并立即烘干,避免銹蝕。在時(shí)效峰值(300-350℃)以前,彈性極限隨變形度增大而提高。為了獲得較好的綜合性能,冷變形合金比為冷變形合金時(shí)效溫度略低。冷變形度一般為20-40%。