淺析鈹青銅薄膜片零件進行高頻感應加熱設備熱處理工藝過程

某專用儀表用鈹青銅膜片（壁厚≤0.06mm)在氨分解氣氛下，通過高頻感應加熱設備加熱淬火，(770+10)℃ x7min水冷，經常出現氣泡和丘疹表面缺陷，往往造成工件報廢，嚴重影響產品生產。

對鈹青銅氣泡缺陷，目前看法比較一致，認為是材料熔煉時脫氧不良引起的。形貌特征為兩面凸起，內有空腔的典型氣泡型缺陷。丘疹缺陷金相觀察到表面凸起，部分中心有一小片明亮區，外圍為暗圈區。掃描電鏡觀察發現，呈密布長條球狀凸起形貌，同時伴有一些表面破脹后顯露的空腔，局部有表面塑性變形發展至撕裂的痕跡。鈹青銅氨分解保護高頻感應加熱設備加熱淬火后生成的丘疹，實際上是一種細小的氣泡。

試驗分析表明，材料中含有氣體是導致工件出現氣泡的原因之一。而鈹青銅薄膜件在氨分解氣氛中進行高頻感應加熱設備加熱淬火時，氫是誘發表面丘疹的主要原因。鈹青銅膜片在氨分解氣氛中加熱時，在高溫和氣氛壓力下，一部分氫原子吸附于膜片表面，并沿晶界和位錯向內擴散，并集聚于應力集中的位錯線、晶界和空穴處。氫原子形成氫分子，產生巨大的內應力。在應力下膜片發生變形，在強度最躺處形成表面凸起甚至表破裂。這是鈹青銅膜片形成丘疹的主要原因。試驗和分析發現，只有很薄的工件，厚度在0.04mm左右才易出現丘疹缺陷。薄膜片在高頻感應加熱設備加熱中，兩外表面吸收氫原子同時擴散，易于富集在材料某些位錯、空穴處。

根據上述分析可知，防止氫的滲入，使金屬表面生成氧化膜，是避免膜片產生丘疹缺陷的有效方法。試驗表明，采用320℃士10℃預氧化若干分鐘后，可防止膜片表面形成丘疹。這是由于氧化膜與氫進行氧化還原反應，氧化銅被還原為銅，貼附于膜片表面，氫氧化生成水蒸氣逸出。這樣，一方面氧化膜堵塞了氫氣的滲入通道，另一方面又降低了膜片表面的瞬時氫分壓，有效阻止氯原丁疹入膜片金屬。320℃借助高頻感應加熱設備加熱后，降低了加工中造成的內應力，位錯線、空穴缺陷處應力下降，顯微空穴焊合，氫原千萬集程度下降，可有效防止膜片表面形成的丘疹缺陷。

生產中采用320℃士10℃保溫若干分鐘預氧化處理后，鈹青銅膜片上生成很薄的一層氧化膜（厚度≤0.001mm)，可有效防止工件表面形成丘疹缺陷，生產實踐表明，丘疹率低于3%。