Panoramica
Le leghe di rame berillio sono utilizzate per la loro alta resistenza e buona conducibilità elettrica e termica. Ci sono due gruppi di leghe di rame berillio, leghe ad alta resistenza e leghe ad alta conducibilità.
Le leghe battute ad alta resistenza contengono 1,6-2,0% di berillio e circa 0,3% di cobalto. Le leghe fuse ad alta resistenza hanno concentrazioni di berillio fino al 2,7%. Le leghe ad alta conducibilità contengono lo 0,2-0,7% di berillio e quantità maggiori di nichel e cobalto. Queste leghe sono utilizzate in applicazioni come contatti di connettori elettronici, apparecchiature elettriche come lame di interruttori e relè, cuscinetti di controllo, alloggiamenti per dispositivi di rilevamento magnetico, applicazioni senza scintille, piccole molle, stampi di plastica ad alta velocità e sistemi di saldatura a resistenza. I rami di berillio fusi sono frequentemente utilizzati per gli stampi a iniezione di plastica. I materiali fusi hanno un’alta fluidità e possono riprodurre dettagli fini nei modelli master. La loro alta conducibilità permette un’alta velocità di produzione, mentre la loro buona resistenza alla corrosione e all’ossidazione promuove una lunga durata dello stampo. Le designazioni UNS per le leghe battute sono da C17200 a C17400 e le leghe fuse sono da C82000 a C82800.
L’alta resistenza delle leghe di rame berillio è raggiunta tramite indurimento per invecchiamento o precipitazione. L’indurimento per invecchiamento o per precipitazione risulta dalla precipitazione di una fase contenente berillio da una soluzione solida supersatura di rame prevalentemente puro. La precipitazione avviene durante il lento raffreddamento delle leghe perché la solubilità del berillio nel rame alfa diminuisce con la diminuzione della temperatura. Tipicamente le leghe sono raffreddate rapidamente dal trattamento di ricottura, quindi il berillio rimane in soluzione solida con il rame. Poi la lega viene sottoposta a un trattamento di precipitazione o di invecchiamento per un’ora o più a una temperatura compresa tra 200 e 460 C. Durante il rinvenimento, le fasi contenenti berillio, chiamate berillidi, precipitano fuori dalla soluzione.
Durante il primo stadio di precipitazione, si ha la nucleazione omogenea di zone Guinier-Preston (G-P). Le zone G-P sono piccoli domini di precipitazione in una soluzione solida supersatura di rame alfa. Le zone G-P non hanno una struttura cristallina ben definita e contengono un’alta concentrazione di atomi di berillio, in questo caso. La formazione di zone G-P di solito coincide con un cambiamento nelle proprietà. Nel caso delle leghe di rame al berillio, il cambiamento di proprietà è un aumento della resistenza. Con il progredire dell’indurimento per invecchiamento, dalle zone G-P si formano precipitati coerenti e metastabili di doppio prime gamma. Seguita dalla precipitazione di precipitati gamma prime. La resistenza di queste leghe aumenta come risultato degli sforzi di coerenza che si sviluppano all’interfaccia tra la matrice e i precipitati in crescita. L’invecchiamento eccessivo delle leghe rame-berillio è evitato perché la fase gamma di equilibrio si forma e causa una diminuzione della resistenza. La precipitazione della fase gamma di equilibrio impoverisce i precipitati metastabili gamma prime e ammorbidisce le leghe.
Le leghe rame-berillio fuse hanno la tipica struttura dendritica del rame alfa (puro), con l’aggiunta delle fasi berillidi. Le caratteristiche microstrutturali generali delle fasi berillidi sono simili nei materiali fusi e lavorati. I berillidi possono essere visti nella condizione di lucidatura, non è necessario incidere i campioni per rivelare la loro struttura. I berillidi primari formano particelle intermetalliche grigio blu che possono essere lunghe fino a 10 micron. Questi berillidi si formano durante la solidificazione e hanno una morfologia da scrittura cinese. I berillidi secondari si formano dopo la solidificazione e hanno una morfologia simile a un’asta. Nelle fusioni di leghe ad alta resistenza, la rete interdendritica è composta da alfa e gamma. I precipitati gamma double prime e gamma prime, in entrambe le leghe di rame berillio ad alta conducibilità e ad alta resistenza, sono troppo piccoli per essere risolti con un microscopio ottico, e quindi non appaiono nelle micrografie ottiche. La presenza dei precipitati di indurimento per invecchiamento nelle leghe ad alta resistenza può essere rilevata indirettamente dalle striature che appaiono attraverso i grani. Le striature risultano dalla sovrapposizione di sforzi di coerenza alle interfacce tra i precipitati e la matrice. Ci sono striature sulla superficie levigata di queste leghe quando sono presenti i precipitati indurenti per invecchiamento e le striature si incidono molto scure. Questa incisione scura non si vede nelle leghe ad alta conducibilità, la microstruttura invecchiata e non invecchiata appare molto simile. La fase gamma di equilibrio appare come noduli scuri su una matrice luminosa nelle leghe di rame e berillio invecchiate. Questi precipitati gamma si trovano tipicamente ai confini dei grani e hanno una morfologia simile a quella di una piastra.
La microstruttura del materiale battuto, dopo l’indurimento per precipitazione, contiene grani approssimativamente equiax, geminati di rame alfa e una dispersione di particelle di nichel, cobalto o berillide di nichel e cobalto. Le dimensioni dei grani sono relativamente fini a causa della dispersione dei berillidi. Le particelle di berillide sono approssimativamente sferiche e di colore grigio blu. I berillidi sono più fini nel materiale battuto rispetto al materiale fuso, perché vengono spezzati durante la lavorazione termomeccanica. Non c’è beta trasformato nella microstruttura dei materiali battuti perché viene dissolto durante la lavorazione termomeccanica. I precipitati gamma double prime e gamma prime responsabili dell’indurimento per invecchiamento sono troppo piccoli per essere risolti direttamente con un microscopio ottico. L’incisione del campione rivela le striature scure associate ai precipitati induriti dall’età.
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Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | ||
| Trasformazione: | Come fusione | |
| Etchant: | ||
| Lunghezza linea scala: | ~ 500Microns | |
| Lega: | C17000 | |
| Temper: | ||
| Materiale: | Rame al berillio | |
| Fonte: | Università della Florida |
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Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | ||
| Trasformazione: | Come fusione | |
| Etchant: | ||
| Lunghezza linea scala: | ~ 50Microns | |
| Lega: | C17000 | |
| Temper: | ||
| Materiale: | Rame al berillio | |
| Fonte: | Università della Florida |
Composizione nominale:|
Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | ||
| Trasformazione: | Come fusione | |
| Etchant: | ||
| Lunghezza linea scala: | ~ 125Microns | |
| Lega: | C17000 | |
| Temper: | ||
| Materiale: | Rame al berillio | |
| Fonte: | Università della Florida |
Composizione nominale:|
Descrizione:Cotto in soluzione a 790 C (1450 F) e laminato a freddo al 37% fino a completa tempra. La sezione longitudinale mostra grani allungati di fase alfa e berillidi di cobalto. Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Strip | |
| Processo: | Fuso, laminato a caldo, ricotto intermedio, laminato a freddo, ricotto in soluzione e laminato a freddo 37% a tempra dura | |
| Etchant: | Ammonio persolfato/idrossido di ammonio; 1 parte NH40H (idrossido di ammonio) (conc) e 2 parti (NH4)2S208 (arnmonium persulfate), 2.5% in acqua distillata | |
| Lega: | C17200 | |
| Temper: | TD04 | |
| Materiale: | Rame al berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
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Descrizione:Fuso, omogeneizzato e lavorato a caldo. La microstruttura mostra una distribuzione non uniforme della granulometria, tipica del prodotto lavorato a caldo. Una maggiore uniformità nella distribuzione granulometrica può essere ottenuta nel prodotto finito con successive operazioni di lavorazione a freddo e ricottura. Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Plate | |
| Trasformazione: | Fuso, omogeneizzato e lavorato a caldo | |
| Etchant: | Ammonio persolfato/idrossido di ammonio; 1 parte NH40H (idrossido di ammonio) (conc) e 2 parti (NH4)2S208 (persolfato di ammonio), 2.5% in acqua distillata | |
| Lega: | C17200 | |
| Temper: | M20 (lavorato a caldo) | |
| Materiale: | Rame al berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
Composizione nominale:|
Descrizione:Cotto in soluzione a 790 C (1450 F), temprato a temperatura ambiente. La sezione longitudinale mostra grani equispaziati di fase alfa supersatura, soluzione solida di berillio in rame. Si osservano particelle di berillide di cobalto che non si dissolvono durante la ricottura in soluzione. Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Strip | |
| Processo: | Fuso, laminato a caldo, ricotto intermedio, laminato a freddo e ricotto in soluzione | |
| Etchant: | Persolfato di ammonio/idrossido di ammonio; 1 parte NH40H (idrossido di ammonio) (conc) e 2 parti (NH4)2S208 (persolfato di ammonio), 2.5% in acqua distillata. | |
| Lega: | C17200 | |
| Temper: | TB00 | |
| Materiale: | Rame berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
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Descrizione: Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Strip | |
| Processo: | Fuso, laminato a caldo, ricotto intermedio, laminato a freddo, ricotto in soluzione e indurito per invecchiamento alla massima durezza | |
| Etchant: | Ammonio persolfato/idrossido di ammonio; 1 parte NH40H (idrossido di ammonio) (conc) e 2 parti (NH4)2S208 (persolfato di ammonio), 2.5% in acqua distillata | |
| Lega: | C17200 | |
| Temper: | TF00 | |
| Materiale: | Rame al berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
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Descrizione:Fresatura temprata a TMOO per ottenere la massima formabilità a resistenza moderata. La sezione longitudinale mostra grani approssimativamente equidistanti della fase solida della matrice ricca di rame alfa. Piccole particelle di berillide di cobalto sono uniformemente disperse nella matrice. I precipitati di rinforzo che si formano durante il trattamento termico di precipitazione non sono risolti dalla microscopia ottica. Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Strip | |
| Processo: | Fuso, laminato a caldo, ricotto intermedio, laminato a freddo, ricotto in soluzione e indurito in mulino a specifici intervalli di proprietà | |
| Etchant: | Ammonio persolfato/idrossido di anmonio, 1 parte NH40H (idrossido di ammonio) (conc) e 2 parti (NH4)2S208 (persolfato di ammonio), 2.5% in acqua distillata | |
| Lega: | C17200 | |
| Temper: | TM00 | |
| Materiale: | Rame al berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
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Descrizione: Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Strip | |
| Processo: | Fuso, laminato a caldo, ricotto intermedio, laminato a freddo, ricotto in soluzione, indurito per invecchiamento oltre la condizione di massima durezza | |
| Etchant: | Ammonio persolfato/idrossido di ammonio; 1 parte NH40H (idrossido di ammonio) (conc) e 2 parti (NH4)2S208 (persolfato di ammonio), 2.5% in acqua distillata | |
| Lega: | C17200 | |
| Temper: | Overaged | |
| Materiale: | Rame al berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
Composizione nominale:|
Descrizione:Ricotto in soluzione, laminato a freddo al 37% per tempra dura e indurito per precipitazione a 315 C (600 F) per 2 ore per ottenere la massima durezza. La sezione longitudinale mostra grani allungati di fase alfa e berillidi di cobalto. Le striature sono causate da precipitati metastabili, non risolti dalla microscopia ottica. Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Strip | |
| Processo: | Fuso, laminato a caldo, ricotto intermedio, laminato a freddo, ricotto in soluzione, laminato a freddo 37% a tempra dura, indurito per invecchiamento alla massima durezza | |
| Etchant: | Ammonio persolfato/idrossido di ammonio; 1 parte NH40H (idrossido di ammonio) (conc) e 2 parti (NH4)2S208 (persolfato di ammonio), 2.5% in acqua distillata | |
| Lega: | C17200 | |
| Temper: | TH04 | |
| Materiale: | Rame al berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
Composizione nominale:|
Descrizione:Fresatura temprata a TM08 per alta resistenza e formabilità limitata. La sezione longitudinale mostra la fase solida ricca di rame alfa con grani allungati come risultato della lavorazione a freddo prima dell’indurimento per precipitazione. Si osservano particelle di berillide di cobalto uniformemente disperse nella matrice. Le striature sono causate dalla precipitazione metastabile all’interno della lega. I precipitati di rinforzo che si formano durante il trattamento termico di precipitazione non sono risolti dalla microscopia ottica. Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Strip | |
| Processo: | Fuso, laminato a caldo, ricotto intermedio, laminato a freddo, ricotto in soluzione, laminato e indurito al mulino a specifiche proprietà | |
| Etchant: | Ammonio persolfato/idrossido di ammonio; 1 parte NH40H (idrossido di ammonio) (conc) e 2 parti (NH4)2S208 (persolfato di ammonio), 2.5% in acqua distillata | |
| Lega: | C17200 | |
| Temper: | TM08 | |
| Materiale: | Rame al berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
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Descrizione: Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Strip | |
| Processo: | Fuso, laminato a caldo, ricotto intermedio, laminato a freddo, ricotto in soluzione e indurito per la massima durezza | |
| Etchant: | Cyanide; 1 g KCN (cianuro di potassio) e 100 ml. acqua distillata | |
| Lega: | C17500 | |
| Temper: | TF00 | |
| Materiale: | Rame berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
Composizione nominale:|
Descrizione: Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Strip | |
| Processo: | Fuso, laminato a caldo, ricotto intermedio, laminato a freddo, ricotto in soluzione, laminato a freddo e indurito per la massima durezza | |
| Etchant: | Cyanide; 1 g KCN (cianuro di potassio) e 100 ml. acqua distillata | |
| Lega: | C17500 | |
| Temper: | TH04 | |
| Materiale: | Rame berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
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Descrizione: Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Strip | |
| Processo: | Fuso, laminato a caldo, ricotto intermedio, laminato a freddo, ricotto in soluzione e indurito per invecchiamento alla massima durezza raggiungibile | |
| Etchant: | Cyanide; 1 g KCN (cianuro di potassio) e 100 ml. acqua distillata | |
| Lega: | C17510 | |
| Temper: | TF00 | |
| Materiale: | Rame berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
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Descrizione: Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Strip | |
| Processo: | Fuso, laminato a caldo, ricotto intermedio, laminato a freddo, ricotto in soluzione, laminato a freddo e indurito per invecchiamento alla massima durezza | |
| Etchant: | Cianuro / perossido / idrossido – 20 ml. KCN (cianuro di potassio), 5 ml. H202 (perossido di idrogeno), e da 1 a 2 ml. NH40H (idrossido di ammonio) | |
| Lega: | C17510 | |
| Temper: | TH01 | |
| Materiale: | Rame al berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
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Descrizione: Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Fusione | |
| Trattamento: | Come colata | |
| Etchant: | Cyanide – 1 g KCN (cianuro di potassio) e 100 ml. acqua distillata | |
| Lega: | C82200 | |
| Temper: | ||
| Materiale: | Rame berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
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Descrizione: Vista ingrandita della micrografia |
Famiglia della lega: | Leghe ad alto contenuto di rame |
|---|---|---|
| Forma del prodotto: | Fusione | |
| Processo: | Fusione, ricottura in soluzione e invecchiamento | |
| Etchant: | Ammonio persolfato/idrossido di ammonio; 1 parte NH40H (idrossido di ammonio) (conc) e 2 parti (NH4)2S208 (persolfato di ammonio), 2.5% in acqua distillata | |
| Lega: | C82500 | |
| Temper: | TF00 | |
| Materiale: | Rame al berillio | |
| Fonte: | Materion Corporation |
