Recursos: Normas e Propriedades - Microestruturas de Cobre e Ligas de Cobre: Berílio de Cobre

Overvisão

As ligas de berílio de cobre são usadas pela sua alta resistência e boas condutividades elétricas e térmicas. Existem dois grupos de ligas de cobre berílio, ligas de alta resistência e ligas de alta condutividade.

As ligas forjadas de alta resistência contêm 1,6 a 2,0% berílio e aproximadamente 0,3% cobalto. As ligas fundidas de alta resistência têm concentrações de berílio de até 2,7%. As ligas de alta condutividade contêm 0,2-0,7% de berílio e maiores quantidades de níquel e cobalto. Estas ligas são utilizadas em aplicações como contatos de conectores eletrônicos, equipamentos elétricos como lâminas de interruptores e relés, rolamentos de controle, carcaças para dispositivos de detecção magnética, aplicações sem faíscas, pequenas molas, moldes plásticos de alta velocidade e sistemas de solda por resistência. Os coppers de berílio fundido são frequentemente utilizados para moldes de injeção de plástico. Os materiais fundidos têm alta fluidez e podem reproduzir detalhes finos em padrões mestre. Sua alta condutividade permite alta velocidade de produção, enquanto sua boa resistência à corrosão e oxidação promove uma longa vida útil do molde. As designações UNS para as ligas forjadas são C17200 até C17400 e as ligas fundidas são C82000 até C82800.

A alta resistência das ligas de berílio de cobre é atingida pelo endurecimento por envelhecimento ou endurecimento por precipitação. O endurecimento por envelhecimento ou por precipitação resulta da precipitação de uma fase contendo berílio a partir de uma solução sólida supersaturada de cobre na sua maioria puro. A precipitação ocorre durante o resfriamento lento das ligas porque a solubilidade do berílio em cobre alfa diminui com a diminuição da temperatura. Normalmente as ligas são rapidamente arrefecidas a partir do tratamento de recozimento, pelo que o berílio permanece em solução sólida com o cobre. Depois a liga recebe um tratamento de precipitação ou endurecimento por uma hora ou mais a uma temperatura entre 200 e 460 C. Após a têmpera, as fases contendo berílio, chamadas berilidas, precipitam fora da solução.

Durante a primeira fase de precipitação, há a nucleação homogênea das zonas Guinier-Preston (G-P). As zonas G-P são pequenos domínios de precipitação em uma solução sólida de cobre alfa supersaturada. As zonas G-P não têm estrutura cristalina própria bem definida e contêm uma alta concentração de, neste caso, átomos de berílio. A formação das zonas G-P geralmente coincide com uma mudança de propriedades. No caso das ligas de cobre de berílio, a mudança de propriedades é um aumento da resistência. À medida que o endurecimento por envelhecimento avança, precipita-se uma gama gama gama dupla e coerente a partir das zonas G-P. Seguido da precipitação de precipitados gama prime. A força destas ligas aumenta como resultado das tensões de coerência que se desenvolvem na interface entre a matriz e os precipitados em crescimento. O envelhecimento excessivo das ligas de cobre berílio é evitado porque a fase gama de equilíbrio se forma e causa uma diminuição da força. A precipitação da fase gama de equilíbrio esgota os precipitados gama gama metastable, e suaviza as ligas.

As ligas de berílio de cobre fundido têm a estrutura dendrítica típica do cobre alfa (puro), com a adição das fases berilidas. As características microestruturais gerais das fases berilidas são semelhantes nos materiais fundidos e forjados. As berilidas podem ser vistas na condição polida, não é necessário gravar os espécimes para revelar a sua estrutura. Os beriletos primários formam partículas intermetálicas cinza-azuladas que podem ter até 10 microns de comprimento. Estas berilidas formam durante a solidificação e têm uma morfologia de escrita chinesa. Os berilidos secundários formam-se após a solidificação e têm uma morfologia semelhante à de uma vara. Nas fundições de liga de alta resistência a rede inter dendrítica é composta de alfa e gama. Os precipitados gama prime duplo e gama prime, tanto na alta condutividade como nas ligas de berílio de cobre de alta resistência, são muito pequenos para serem resolvidos com um microscópio óptico e, portanto, não aparecem nos micrografos ópticos. A presença dos precipitados de endurecimento por envelhecimento nas ligas de alta resistência pode ser detectada indiretamente pelas estrias que aparecem através dos grãos. As estrias resultam da sobreposição de deformações de coerência nas interfaces entre os precipitados e a matriz. Existem estrias na superfície polida destas ligas quando os precipitados de endurecimento por envelhecimento estão presentes e as estrias gravam muito escuro. Esta gravura escura não é vista nas ligas de alta condutividade, a microestrutura envelhecida e não envelhecida parece muito semelhante. A fase gama de equilíbrio aparece como nódulos escuros em uma matriz brilhante em ligas de berílio de cobre mais envelhecidas. Estes precipitados gama são tipicamente encontrados nos limites dos grãos e têm uma placa como morfologia.

A microestrutura do material forjado, após o endurecimento por precipitação, contém aproximadamente grãos de cobre alfa equiaxizados e geminados e uma dispersão de partículas de níquel, cobalto ou níquel e berílio de cobalto. O tamanho dos grãos é relativamente fino devido à dispersão dos beriletos. As partículas de berilida são aproximadamente esféricas e de cor cinza azul. Os beriletos são mais finos no material forjado do que no material fundido porque são quebrados durante o processamento termomecânico. Não há beta transformada na microestrutura do material forjado porque é dissolvido durante o processamento termomecânico. Os precipitados gama duplo prime e gama prime responsáveis pelo endurecimento por envelhecimento são demasiado pequenos para serem resolvidos directamente com um microscópio óptico. A amostra revela as estrias escuras associadas com os precipitados endurecidos por envelhecimento.

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Composição nominal: Cu 99.5, Seja 1.6-1.79 Larger View of MicrographLargest View of Micrograph	Alloy Family:	Alta liga de cobre
	Product Form:
	Processamento:	Como fundido
	Canto:
	Comprimento da Linha de Escala:	~ 500Microns
	Alloy:	C17000
	Temper:
	Material:	Cobre berílio
	Fonte:	Universidade da Florida

> Composição nominal: Cu 99.5, Seja 1.6-1.79 Larger View of MicrographLargest View of Micrograph	Alloy Family:	Alta liga de cobre
	Product Form:
	Processamento:	Como fundido
	Canto:
	Comprimento da Linha de Escala:	~ 50Microns
	Liga:	C17000
	Temper:
	Material:	Cobre berílio
	Fonte:	Universidade da Florida

> Composição nominal: Cu 99.5, Seja 1.6-1.79 Larger View of MicrographLargest View of Micrograph	Alloy Family:	Alta liga de cobre
	Product Form:
	Processamento:	Como fundido
	Canto:
	Comprimento da Linha de Escala:	~ 125Microns
	Alloy:	C17000
	Temper:
	Material:	Cobre berílio
	Fonte:	Universidade da Florida

> Composição nominal:Ser 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99.5 min Descrição: Solução recozida a 790 C (1450 F) e laminada a frio 37% para temperar totalmente dura. A secção longitudinal mostra grãos alongados de fase alfa e berilidas de cobalto. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Strip
	Processamento:	Cast, laminado a quente, recozido intermédio, laminado a frio, solução recozida e laminado a frio 37% a Temperatura dura
	Etchant:	Pessulfato de amónio/ hidróxido de amónio; 1 parte de NH40H (hidróxido de amónio) (conc) e 2 partes (NH4)2S208(persulfato de amónio), 2.5% em água destilada
	Alloy:	C17200
	Temper:	TD04
	Material:	Beryllium Copper
	Source:	Materion Corporation

Composição Nominal: Ser 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99.5 min Descrição: Cast, homogeneizado e trabalhado a quente. A microestrutura mostra uma distribuição não uniforme dos tamanhos de grãos, típica do produto trabalhado a quente. Uma maior uniformidade na distribuição granulométrica pode ser conseguida no produto acabado através de sucessivas operações de trabalho a frio e recozimento. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Plate
	Processing:	Cast, homogeneizado e trabalhado a quente
	Etchant:	Psulfato de amónio/ hidróxido de amónio; 1 parte de NH40H (hidróxido de amónio) (conc) e 2 partes (NH4)2S208 (persulfato de amónio), 2.5% em água destilada
	Alloy:	C17200
	Temper:	M20 (trabalhado a quente)
	Material:	Beryllium Copper
	Source:	Materion Corporation

Composição nominal: Ser 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99.5 min Descrição: Solução recozida a 790 C (1450 F), revenido à temperatura ambiente. A secção longitudinal mostra grãos eqüiaxados de fase alfa supersaturada, solução sólida de berílio em cobre. São observadas partículas de berílio de cobalto que não se dissolvem durante o recozimento da solução. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Strip
	Processamento:	Cast, laminado a quente, recozido intermédio, laminado a frio, e solução recozida
	Etchant:	Pessulfato de amónio/ hidróxido de amónio; 1 parte de NH40H (hidróxido de amónio) (conc) e 2 partes (NH4)2S208(persulfato de amónio), 2.5% em água destilada.
	Alloy:	C17200
	Temper:	TB00
	Material:	Beryllium Copper
	Source:	Materion Corporation

Composição Nominal: Ser 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99.5 min Descrição: Solução recozida a 790 C (1450 F), posteriormente precipitação endurecida a 315 C (600 F) durante 3 h para atingir a dureza máxima atingível. A secção longitudinal mostra os grãos alfa equiaxados e a fase berilida do cobalto uniformemente dispersos por toda a matriz. Os precipitados de reforço que resultam do tratamento térmico de precipitação não são resolvidos por microscopia óptica. Pequenas quantidades de fase gama de equilíbrio estão presentes nos limites dos grãos. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Strip
	Processamento:	Cast, laminado a quente, recozido intermédio, laminado a frio, solução recozida e endurecida até à dureza máxima
	Etchant:	Pessulfato de amónio/ hidróxido de amónio; 1 parte de NH40H (hidróxido de amónio) (conc) e 2 partes (NH4)2S208 (persulfato de amónio), 2.5% em água destilada
	Alloy:	C17200
	Temper:	TF00
	Material:	Beryllium Copper
	Source:	Materion Corporation

Composição Nominal: Ser 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99.5 min Descrição: Mill temperado a TMOO para atingir a máxima formabilidade com resistência moderada. A secção longitudinal mostra aproximadamente grãos eqüilibrados de fase matriz de solução sólida alfa rica em cobre. Pequenas partículas de berilida de cobalto estão uniformemente dispersas por toda a matriz. Os precipitados de reforço que se formam durante o tratamento térmico de precipitação não são resolvidos por microscopia óptica. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Strip
	Processamento:	Cassificado, laminado a quente, recozido intermédio, laminado a frio, recozido em solução e temperado ao moinho a faixas de propriedades específicas
	Etchant:	Pessulfato de amónio/ hidróxido de amónio, 1 parte de NH40H (hidróxido de amónio) (conc) e 2 partes (NH4)2S208 (persulfato de amónio), 2.5% em água destilada
	Alloy:	C17200
	Temper:	TM00
	Material:	Beryllium Copper
	Source:	Materion Corporation

Composição nominal: Be 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99.5 min Descrição: Solução recozida a 790 C (1450 F), calor de precipitação tratado a 370 C (700 F) durante 6 h para atingir a condição de sobre-envelhecimento suave. A estrutura mostra grãos equiaxados de fase alfa e gama de equilíbrio precipitados nos limites dos grãos, que aparecem como nódulos escuros em uma matriz clara. As estrias na matriz alfa são o resultado da formação simultânea de precipitados metastáteis, não resolúvel opticamente. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Strip
	Processamento:	Cassificado, laminado a quente, recozido intermédio, laminado a frio, recozido em solução, endurecido além da condição de dureza máxima
	Etchant:	Pessulfato de amónio/ hidróxido de amónio; 1 parte de NH40H (hidróxido de amónio) (conc) e 2 partes (NH4)2S208 (persulfato de amónio), 2.5% em água destilada
	Alloy:	C17200
	Temper:	Overaged
	Material:	Beryllium Copper
	Source:	Materion Corporation

Composição Nominal: Ser 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99.5 min Descrição: Solução recozida, laminada a frio 37% a Temperatura Dura e endurecida a 315 C (600 F) durante 2 h para atingir a dureza máxima. A secção longitudinal mostra grãos alongados de fase alfa e berilidas de cobalto. As estrias são causadas por precipitados metastable, não resolvidas por microscopia óptica. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Strip
	Processamento:	Cast, laminado a quente, recozido intermédio, laminado a frio, solução recozida, laminado a frio 37% a Têmpera dura, envelhecido a dureza máxima
	Etchant:	Pessulfato de amónio/ hidróxido de amónio; 1 parte de NH40H (hidróxido de amónio) (conc) e 2 partes (NH4)2S208 (persulfato de amónio), 2.5% em água destilada
	Alloy:	C17200
	Temper:	TH04
	Material:	Beryllium Copper
	Source:	Materion Corporation

Nominal Composition: Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Ph 0,02 max, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99,5 min Descrição: Moinho temperado a TM08 para alta resistência e formabilidade limitada. A secção longitudinal mostra a fase de solução sólida alfa rica em cobre com grãos alongados como resultado do trabalho a frio antes do endurecimento por precipitação. As partículas de berílio de cobalto são observadas uniformemente dispersas por toda a matriz. As estrias são causadas pela precipitação metastable dentro da liga. Os precipitados de reforço que se formam durante o tratamento térmico de precipitação não são resolvidos por microscopia óptica. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Strip
	Processamento:	Cassificado, laminado a quente, recozido intermédio, laminado a frio, recozido em solução, laminado e moído a faixas de propriedades específicas
	Etchant:	Pessulfato de amónio/ hidróxido de amónio; 1 parte de NH40H (hidróxido de amónio) (conc) e 2 partes (NH4)2S208 (persulfato de amónio), 2.5% em água destilada
	Alloy:	C17200
	Temper:	TM08
	Material:	Beryllium Copper
	Source:	Materion Corporation

Composição nominal: Ser 0.4-0.7, Co 2.4-2.7, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99.5 min Descrição: Solução recozida a 900 C (1650 F), e precipitação endurecida a 480 C (900 F) durante 3 h para atingir a dureza máxima. Grãos finos equiaxados de fase alfa são observados com pequenas partículas de berilida de cobalto uniformemente distribuídas ao longo da matriz. Os precipitados de fortalecimento metastable não são resolvidos. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Strip
	Processamento:	Cast, laminado a quente, recozido intermédio, laminado a frio, recozido em solução e endurecido até à dureza máxima
	Etchant:	Cyanide; 1 g de KCN (cianeto de potássio) e 100 ml. água destilada
	Alloy:	C17500
	Temper:	TF00
	Material:	Beryllium Copper
	Fonte:	Materion Corporation

Composição Nominal: Ser 0.4-0.7, Co 2.4-2.7, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99.5 min Descrição: Solução recozida a 900 C (1650 F), laminada a frio até têmpera dura e precipitação endurecida a 480 C (900 F) durante 2 h para atingir a dureza máxima. A estrutura consiste em grãos finos alongados de fase alfa e fase berilida de cobalto uniformemente distribuídos ao longo da matriz. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Strip
	Processamento:	Cast, laminado a quente, recozido intermédio, laminado a frio, solução recozida, laminado a frio e endurecido até à dureza máxima
	Etchant:	Cyanide; 1 g de KCN (cianeto de potássio) e 100 ml. água destilada
	Alloy:	C17500
	Temper:	TH04
	Material:	Beryllium Copper
	Source:	Materion Corporation

Composição Nominal: Ser 0.2-0.6, Ni 1.4-2.2, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99.5 min Descrição: Solução recozida a 900 C (1650 F), e precipitação endurecida a 480 C (900 F) durante 3 h para atingir a dureza máxima. Grãos equiaxados de fase alfa são observados com pequenas partículas de berilida de níquel uniformemente distribuídas ao longo da matriz. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Strip
	Processamento:	Cast, laminado a quente, recozido intermédio, laminado a frio, recozido em solução e endurecido até à dureza máxima atingível
	Etchant:	Cyanide; 1 g de KCN (cianeto de potássio) e 100 ml. água destilada
	Alloy:	C17510
	Temper:	TF00
	Material:	Cobre berílio
	Fonte:	Materion Corporation

Composição Nominal: Ser 0.2-0.6, Ni 1.4-2.2, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99.5 min Descrição: Solução recozida a 900 C (I 650 F), enrolada a frio 11%, e endurecida a 480 C (900 F) durante 2 h para atingir a dureza máxima. A estrutura consiste em grãos ligeiramente alongados de fase alfa, e pequenas partículas de berilida de níquel. Os precipitados de fortalecimento metastable não são resolvidos. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Strip
	Processamento:	Cozido, laminado a quente, recozido intermédio, laminado a frio, solução recozida, laminado a frio e endurecido até à dureza máxima
	Etchant:	Cyanide / peróxido / hidróxido – 20 ml. KCN (cianeto de potássio), 5 ml. H202 (peróxido de hidrogénio), e 1 a 2 ml. NH40H (hidróxido de amónio)
	Liga:	C17510
	Temper:	TH01
	Material:	Beryllium Copper
	Source:	Materion Corporation

> Composição Nominal: Ser 0.60, Ni 1.5, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99.5 min Descrição: Microstrutura de uma microestrutura fundida mostrando redes interdendriticas de grande fase primária berilida que se formam durante a solidificação numa matriz de solução sólida alfa rica em cobre. Pequenos beriletos secundários tipo agulha com orientação cristalográfica preferencial, que se precipitam da solução sólida durante o resfriamento lento após a fundição, são observados ao longo de todo o processo. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Fundição
	Processamento:	As-cast
	Etchant:	Cyanide – 1 g de KCN (cianeto de potássio) e 100 ml. água destilada
	Alloy:	C82200
	Temper:
	Material:	Beryllium Copper
	Fonte:	Materion Corporation

Composição Nominal: Ser 2.06, Co 0,50, Si 0,25, Cu + Soma dos Elementos Nomeados 99,5 min. Descrição: Cast, solução recozida a 790 C (1450 F) e envelhecida a dureza máxima (Rockwell C38-43), a 315 C (600 F) durante 3 h. A microestrutura mostra o script berilídeos, e fase beta angular, transformada em um agregado lamelar de fases alfa e gama, em uma matriz de solução sólida rica em cobre alfa. As estrias são o resultado da precipitação metastable na liga. Larger View of Micrograph Largest View of Micrograph	Alloy Family:	High Copper Alloys
	Product Form:	Casting
	Processamento:	Cast, solução recozida e envelhecida
	Etchant:	Pessulfato de amónio/ hidróxido de amónio; 1 parte de NH40H (hidróxido de amónio) (conc) e 2 partes (NH4)2S208 (persulfato de amónio), 2.5% em água destilada
	Alloy:	C82500
	Temper:	TF00
	Material:	Beryllium Copper
	Source:	Materion Corporation

Beryllium Cobre

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