首先需要说明的是,这是一个“旧牌号”或“曾用牌号”。根据现行的中国国家标准 GB/T 5231-2012《加工铜及铜合金牌号和化学成分》,其对应的标准新牌号是 QBe1.8 或更通用的 QBe1.9。这里的“Q”表示“青”铜,“Be”是铍的元素符号,数字“1.8”或“0.4-1.8”表示名义铍含量(重量百分比)。下面以其标准名称 QBe1.8 为基础进行说明。
QBe1.8是一种典型的高导电、高强度铍青铜。其成分特点是低铍并添加了钴或镍来细化晶粒、抑制过时效,从而获得极佳的综合性能。
元素 | 含量 (重量百分比,%) | 作用 |
Be (铍) | 1.80 ~ 2.00 | 核心合金元素。通过时效沉淀硬化形成γ’相,产生极高的强度。 |
Co (钴) 或 Ni (镍) | 0.20 ~ 0.40 (Co) 或 0.20 ~ 0.50 (Ni) | 改性元素。与多余的铍形成化合物,细化晶粒,抑制时效过程中强化相的过度长大,提高性能稳定性。 |
Cu (铜) | 余量 | 基体。 |
杂质 | ≤ 0.5(其中Fe≤0.15,Si≤0.15,Al≤0.15,Pb≤0.05等) | 严格控制,以保证优良的导电性和工艺性能。 |
注:牌号“QBe0.4-1.8”中的“0.4”可能指的是钴或镍的含量范围,而“1.8”指铍含量。现行标准已将其规范为QBe1.8或QBe1.9。
QBe1.8的性能需要通过固溶处理 + 冷加工 + 时效处理才能完全发挥出来。其性能特点非常突出:
抗拉强度 (Rm): 时效态可达 1100 ~ 1400 MPa,甚至更高,可与高强度钢相媲美。
屈服强度 (Rp0.2): 通常可达 1000 MPa 以上。
硬度 (HV): 时效态可达到 HV 350 ~ 420。
导电率: 约为纯铜(IACS 100%)的 20% ~ 25%。这在所有高强度铜合金中属于顶级水平。
导热性: 同样非常出色,有利于散热。
在高应力循环载荷下表现出色,使用寿命长。
耐磨性与渗碳钢相当,是理想的轴承、轴套材料。
固溶处理后具有良好的塑性,可以进行冷加工成形。
抗应力松弛性能极好,在高温(如150°C)下长期工作也能保持初始夹紧力,是高性能弹性元件的首选。
无磁性: 不受磁场干扰,也不产生磁性。
耐腐蚀性: 在大气、海水、有机介质中具有良好的耐蚀性,优于多数铜合金。
抗火花性: 撞击或摩擦时不会产生火花,适用于易燃易爆环境。
良好的铸造和焊接性能(需使用专用焊料和技术)。
固溶处理: 在 780°C ± 10°C 保温一段时间(根据工件厚度),然后快速水淬。得到过饱和固溶体,状态软,塑性好。
冷加工: 可根据需要对固溶态材料进行轧制、拉伸等冷加工,进一步提高强度。
时效处理: 在 320°C ± 10°C 保温 2~3小时,空冷。这是沉淀硬化的关键步骤,析出弥散的强化相,使强度和硬度达到峰值。
凭借其高强度、高导电、高弹性、耐疲劳、无磁的独特组合,QBe1.8被广泛应用于高端工业领域:
电子电气行业:
高性能连接器、插座、继电器、开关的弹性接触件(要求高弹性和高导电)。
电阻焊机的电极、夹持臂。
集成电路引线框架(高端需求)。
工具与模具:
塑料注塑成型模具(镶件、模芯),因其高硬度、耐磨和优异的导热性(冷却快)。
高强度、无磁性的特种工具。
机械与航空航天:
关键的弹簧、膜片、波纹管等弹性元件。
轴承、轴套、齿轮等高耐磨、高负荷部件。
飞机上的防火阀、导航系统无磁部件。
防爆安全工具:
石油、化工、矿山等易燃易爆场所使用的无火花工具(扳手、锤子、凿子等)。
QBe1.8(曾用牌号QBe0.4-1.8) 是一种沉淀硬化型超高强度铜合金。它以牺牲少量导电性为代价(相对于纯铜),换取了接近钢材的强度,同时保持了铜合金的优良导热、耐蚀、无磁和抗火花特性。它是现代高端工业中解决“强度与导电/导热矛盾”的不可替代的关键材料之一,被誉为“有色金属中的弹性之王”。