CN101981211A - 铍-铜锻造块体 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铍-铜锻造块体，其中心部的硬度与表面硬度相比硬0～10％，所述中心部的维氏硬度为240以上，所述铍-铜锻造块体的拉伸强度为800N/mm²以上，且具有任意方向的拉伸强度的测定值的偏差在5％以内范围内的程度的均匀性。

Description

铍-铜锻造块体

技术领域

本发明涉及铍-铜锻造块体。

背景技术

铍-铜块状材料使用于要求耐久性和可靠性的机械结构用部件中，例如航空机用轴承、海底电缆转发器的箱体、船舶的转子轴、油田挖掘钻井装置的轴环、注射成型用模具、焊接电极的电极夹等。通常，在这些用途中，要求块状材料有机械切削性和高硬度或强度。

铍-铜与诸多高强度铜合金同样，是析出硬化型铜合金，该块状材料经过本领域技术人员所熟知的铸造-均质化退火-热加工-熔体化退火(固溶处理)-水中急冷-时效硬化处理而制造。例如，在专利文献1中公开了通过慎重选择各处理条件而使晶粒微小化至一定程度，能够提高对机械结构用部件来说很重要的强度、改善疲劳寿命。在专利文献2中揭示了，通过反复研究锻造方法和锻造时的处理条件，能够使晶粒微小化至以往所达不到的程度。

然而，专利文献1及2所公开的方法中，由于没有注意水中急冷时的端部与内部中心的温度差，难于被冷却的内部中心相比于端部强度(硬度)降低。据此，由所得的部件材料通过切削加工为各种部件时，根据部件材料的位置不同而强度不平衡引起的残余应力被释放，在切削中存在部件变形的情况。另外，也存在疲劳寿命容易变短的问题。

如在JIS G4052(保证淬透性的结构用钢铁材料)中所说明的那样，由于从端部向内部随着块状材料的尺寸距离增大而表示的硬度值显著降低，推测这是上述现象的原因。从表面向着内部硬度值降低的现象不仅仅在钢铁材料中，对于热处理后经过水中急冷而制备的铜合金块状材料来说也是共同的课题，块状材料的尺寸越大表现的越明显。

专利文献1：特许第2827102号

专利文献2：特开2005-096442号

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种铍-铜锻造块体，该铍-铜锻造块体从表面至内部能保持均匀的硬度、可靠性高、疲劳寿命优异、不易发生加工变形。

根据本发明的实施方式，提供一种铍-铜锻造块体，其为至少含有Be和Cu的铍-铜锻造块体，中心部的硬度相比于表面的硬度硬0～10％、中心部的维氏硬度为240以上，拉伸强度为800N/mm²以上、具有在任意方向的拉伸强度的测定值的偏差为5％以内范围内的均匀性。

根据本发明，能够提供一种从表面至内部能够保持均匀的硬度，可靠性高、疲劳寿命优异、不易发生加工变形的铍-铜锻造块体。

附图说明

图1为显示了本发明的一个实施方式的铍-铜锻造块体的立体图。

图2为显示了本发明的一个实施方式的铍-铜锻造块体的制造方法的流程图。

图3(a)为表示在图2的不连续实施固溶化处理和过时效处理的情况下处理时间和温度的关系的图；图3(b)为连续实施固溶化处理和过时效处理的情况下的处理时间和温度的关系的图。

图4为本发明的一个实施方式的压下量与变形量的关系的表。

图5(a)为本发明的一个实施方式的铍-铜锻造块体的外观图，图5(b)表示使压下量为18％的情况下反复加压时的加压力与累计变形量的关系，图5(c)表示刚刚反复加压后的表面温度的变化。

图6(a)为现有的铍-铜锻造块体的外观图，图6(b)表示使压下量为33％的情况下反复加压时的加压力与累计变形量的关系，图6(c)表示刚刚反复加压后的表面温度的变化。

图7(a)为表示测定铍-铜锻造块体的硬度时的试验片的立体图，图7(b)为表示本发明的一个实施方式的铍块体刚刚冷镦(冷間鍛造)处理后从侧端面向着中心方向的距离和维氏硬度的关系的图，图7(c)为表示本发明的一个实施方式的铍块体刚刚时效硬化处理后从侧端面向中心方向的距离和维氏硬度的关系的图。

图8为表示现有的铍-铜锻造块体从侧端面向中心方向的距离和维氏硬度的关系的图。

图9为表示本发明的一个实施方式的铍-铜锻造块体与现有的铍-铜锻造块体的加工变形测定结果的模式图。

图10为表示本发明的一个实施方式的铍-铜锻造块体的疲劳曲线的图。

图11为表示本发明的一个实施方式的铍-铜锻造块体与现有的铍-铜锻造块体的超声波探伤试验结果的一个例子的图。

图12为表示比较例中的铍-铜锻造块体内的、横截多个晶粒的剪切带组织的观察结果的图。

具体实施方式

接下来，参考附图对本发明的实施方式进行说明。在以下附图中，对于相同或类似部分标记相同或类似的符号。以下所示的实施方式，只是用于例示将本发明的技术思想具体化的装置或方法，本发明的技术思想，其构成部件的结构、配置等不限于下述结构、配置等。

铍-铜锻造块体

如图1所示，本发明的实施方式的铍-铜锻造块体1为含有铍(Be)和铜(Cu)的合金，为具有边a、b、L的长方体形状的合金，所述边a、b、L沿着相互垂直相交的3轴方向(图1的Z轴、X轴、Y轴)延伸。

铍-铜锻造块体1的边a、b、L的长度比没有特殊的限制。例如，也可以是a∶b∶L＝1∶1∶1的立方体形状。铍-铜锻造块体1的大小也没有特殊的限制。但是，边a、b、L的尺寸如果过大，由于锻造时的来自铍-铜锻造块体1的加工发热等的影响，后述的制造条件的控制变得困难。因此，作为铍-铜锻造块体1的尺寸，例如可以使a、b、L为约50～500mm，优选为80～400mm的范围。

铍-铜锻造块体1，以(1)Cu_100-(a+b)Be_aCo_b(0.4％≤a≤2.0％，0.15％≤b≤2.8％，a+b≤3.5％)的重量比，或(2)Cu_100-(a+b)Be_aCo_b(0.4％≤a≤2.0％，0.15％≤b≤2.8％，a+b≤3.5％)的重量比而构成，优选能将成为杂质的Fe、S、P限制为重量比不足0.01％。

在(1)中，使Be的重量比为0.4％以上的理由是通过使Be与Cu和/或Be与Co所构成的析出相而实现提高强度。Be的重量比为2.0％以下的理由是通过抑制Be与Co所构成的析出相的粗大化而实现提高强度。Co的重量比为0.15％以上的理由是通过添加Co而实现强度提高。Co的重量比为2.8％以下的理由是抑制Be与Co所构成的析出相的粗大化。

另一方面，铍-铜锻造块体1的重量比为(2)的组合的理由是为了削减材料成本，通过添加比Be廉价的Ni来降低Be的重量比。具体而言，Be的重量比为0.05％以上的理由是通过Be与Ni所构成的析出相实现强度的提高。Be的重量比为0.6％3以下的理由是通过降低Be的重量比充分获得削减成本的效果。Ni的重量比为1.0％以上的理由是通过添加Ni以实现强度提高。Ni的重量比为2.4％以下的理由是抑制由Cu基质中所含有的Ni引起的导电率的降低或熔点的上升。

将成为杂质Fe、S、P的重量比限制为不足0.01％的理由是因为如果含有上述元素0.01％以上，则易于在晶界发生偏析，在锻造处理时易于发生制品的断裂。

图1的铍-铜锻造块体1具有微小的粒状组织(平均粒径≤2μm)，具有至少含有从Cu析出的Be的析出相。此处，“平均粒径”是指通过以下的测定方法所测定的平均粒径。

(A)采用SEM/EBSP(扫描电镜/电子背散射衍射分析)法进行结晶方位解析，以方位差θ大于2°的界面为晶界来进行计数，从而求得晶体粒径分布。

(B)确认总体计数的平均方位差θ为15°以上。

(C)从晶体粒径分布算出平均粒径。

通常，只由具有方位差θ为0°≤θ＜4°的界面的亚晶所构成的组织不作为晶粒进行计数。然而，在本实施方式中，由于观察结果是在变得超微小化的过程中捕捉了任意瞬间的结果，因此，可以认为只由具有方位差θ为0°≤θ＜4°的界面的亚晶所构成的组织也是构成该瞬间的整个组织的一部分。因此，以平均方位差为15°以上的组织作为晶粒进行计数。

另外，铍-铜锻造块体1是从端面向着内部中心硬度为相同的(或慢慢变硬)的合金，中心部的硬度与表面硬度相比硬0～10％，表面(端部)的维氏硬度(HV)为218～450，较优选为273～450，内部中心的维氏硬度为240～450、较优选为300～450。需要说明的是，本实施方式中“维氏硬度”是表示，例如，如图7(a)所示，在X-Z平面方向上平行地切出平板2为试验片，平板2包括长方体(立方体)状的铍-铜锻造块体1的中心，在试验片上的任意点基于JISZ2244(维氏硬度试验-试验方法(对应国际标准：ISO/6507-1；1995 Metallic materials-Vickers hardness test-Part 1；Test Method)所测定的结果。

另外，从根据后述的硬度、组织、超声波探伤试验、EBSP法的晶粒观察结果等可知，铍-铜锻造块体1为在结晶方位上没有各向异性(随机方向)的多晶体，拉伸强度为800N/mm²以上，优选为800～1500N/mm²，较优选为1100～1500N/mm²，更优选为1100～1300N/mm²。如果拉伸强度小于800N/mm²，则存在机械强度、疲劳寿命降低，而不适合机械结构用部件市场的情况。

铍锻造块体1的拉伸强度的值，在任意锻造方向上、或在含有任意锻造方向的平面内与该锻造方向成45°的方向上为各向相同的(均匀的)，拉伸强度的测定值的偏差(测定平均值)为5％以内。

拉伸强度的测定方法如下所示。首先，从铍锻造块体1的中央切出含有X-Y、Y-Z、X-Z平面的平板，将各平板机械加工成拉伸试验片，使得代表任意方向的6个方向(即X，Y，Z，X-Y间45度，Y-Z间45度，X-Z间45度)与拉伸轴一致。试验片是以JISZ2201为基准而制作的，但由于材料大小的制约使用了尺寸缩小了1/2的试验片。将制作的试验片按照JISZ2241(金属材料拉伸试验方法)进行测定。

以任意的方向而选择6个方向的理由是，在由铍-铜锻造块体1制作机械结构用物品的情况下，通常以锻造方向为法线的平面作为基准而制作，X、Y、Z方向上所施加的机械拉伸应力对于制品来说是重要的。

X、Y、Z应力，理论上而言已知为起因于相对X、Y、Z方向呈45度方向的剪切强度(堀内良、金子纯一、大冢正久共同翻译『材料工学入门』：(株)内田老鹤圃、1990年第3版、p123-142；或参考原著：M.F.Ashby and D.R.H.Jones，「Engineering Materials」PERGAMON PRESS；1980)。进而，只要测定相对于X、Y、Z方向呈45度方向所施加的拉伸强度，则变为测定由此进一步呈45度方向(X、Y、Z方向)的剪切强度。

此处，如果在从X、Y、Z方向只偏离特定的角度α、β、γ的方向上具有各向异性(特别是强度低的特定方向)的情况下，既然铍-铜锻造块体1是多晶体，就应该能够确认到6个方向的哪个方向的异常值。然而，在本实施方式中对上述6个方向进行测定的情况下的拉伸强度值的偏差为5％以内，没有测得异常值。因此，就本实施方式的铍-铜锻造块体1而言，在任意的任一方向上的拉伸强度具有各向同性(均匀性)并且其值为几乎相同程度的值。

铍-铜锻造块体的制造方法

接下来，对本发明的实施方式的铍-铜锻造块体的制造方法，使用图2、图3(a)及图3(b)所示的流程图进行说明。

首先，在图2的步骤S10的均质处理中，使Be(或Be化合物)在Cu基质中固溶，生成晶粒中未发生位错的铜合金。

具体而言，使以Cu_100-(a+b)Be_aCo_b(0.4％≤a≤2.0％，0.15％≤b≤2.8％，a+b≤3.5％)的重量比、或Cu_100-(c+d)Be_cNi_d(0.05％≤c≤0.6％，1.0％≤d≤2.4％，c+d≤3.0％)的重量比所构成的铜合金通过高频熔炉而熔融，从而制备铸块。此时，优选将成为杂质的Fe、S、P限制为重量比不足0.01％。将所得的铸块在固溶温度区间(700℃～1000℃范围内)加热保持既定的保持时间(1小时～24小时)，据此除去铸造时非平衡地生成的偏析等会引发对后续步骤的不良影响的不均匀组织，从而进行均质化。

在步骤S11的锻造处理中，对S10所得的铜合金进行锻造，加工成所需大小的长方体状铜合金。将板状铜合金的表面所形成的氧化膜通过切削除去。

在步骤S12的固溶化处理中，将步骤S11所得的铜合金在固溶温度区间(700℃～1000℃范围内)加热保持既定的固溶保持时间(1小时～24小时)，使Be(或Be化合物)固溶于Cu基质中。

在步骤S13的过时效处理中，将步骤S12所得的铜合金在过时效温度区间(550～650℃范围内)保持既定的时间(2～6小时)。据此，在此过程中解析了析出粒子产生期待效果的机理，还能使铜合金的析出粒子成长至对步骤S13以后的各制造步骤不产生不良影响程度的大小(例如平均粒径1μm左右)。需要说明的是，步骤S12的固溶化处理和步骤S13的过时效处理，如图3(a)所示，可以如图3(a)所示分别独立地(不连续)处理，也可以如图3(b)所示连续地进行处理。

在步骤S14的冷却处理中，将步骤S13所得的铜合金通过水冷、空冷、或放置冷却，使铜合金的表面温度冷却至例如20℃以下。冷却速度根据块体的大小而不同，但优选为-100℃s^-1以上(较优选为-200℃s^-1以上)。

在步骤S15的冷镦处理中，将冷却后的铜合金在冷却散热的同时进行锻造。分别从长方体的相互垂直相交的X轴、Y轴、Z轴方向进行锻造。锻造的顺序，优选从铜合金所具有的边中最长边所对应的轴方向依次施加压力。

具体而言，首先在步骤S151中，通过锻造装置等对冷却后的铜合金从Z轴方向施加压力。加压时的铜合金的表面温度，优选使其保持在120℃以下(较优选为20～100℃范围内)。表面温度超过120℃，则由于易于发生横截多个晶粒的剪切带组织从而发生断裂或破损等而不能维持加工前的形状。加压压力优选为1200MPa以下。加上过时效条件等如果加压压力超过1200MPa，则在铜合金中存在由于易于发生横截多个晶粒的剪切带组织从而发生断裂或破损的危险性。

优选使步骤S151的处理1次的压下量(加工率(％))在18～30％范围内、施加于铜合金的塑性应变的量(应变量；ε)在0.2～0.36范围内。需要说明的是，“压下量”是指将加工变形量除以原来的高度的比例(加工率)，应变由ln(1-加工率)表示。压下量和应变的关系例示于图4。

在步骤S152中，使步骤S151所得的铜合金冷却。冷却方法可以是空冷、水冷、放置冷却等任意一种方法，但考虑到重复操作的效率性与效能，优选为通过水冷进行冷却。优选进行冷却使由于加压发生热的铜合金的铜合金表面温度为20℃以下。

在步骤S153中，通过锻造装置等对冷却后的铜合金在Y轴方向施加压力。加压时优选使铜合金的表面温度保持为120℃以下。优选使步骤S153处理1次的压下量(加工率(％))为18～30％范围内，使施加于铜合金的塑性应变的量(应变量；ε)为0.2～0.36范围内。此后，在步骤S154中，冷却步骤S153所得的铜合金。优选进行冷却使铜合金的表面温度为20℃以下。

在步骤S155中，通过锻造装置等对冷却后的铜合金在X轴方向施加压力。加压时优选使铜合金的表面温度保持为120℃以下。优选使步骤S155处理1次的压下量(加工率(％))为18～30％范围内，使施加于铜合金的塑性应变的量(应变量；ε)为0.2～0.36范围内。此后，在步骤S156中，冷却步骤S155所得的铜合金。优选进行冷却使铜合金的表面温度为20℃以下。

在步骤S157中，操作人员判断通过锻造装置对铜合金的加压次数是否达到既定的加压次数。此处，“加压次数”是指从各轴(X轴、Y轴、Z轴)方向的任一方向向铜合金施加压力的情况下计为1次而进行计数的次数。“既定的加压次数”是指在铜合金上所施加的塑性应变量的累计值(累计变形量；ε_total)为例如1.8以上的次数。当加压次数没有达到既定加压次数的情况下，重复进行步骤S151～S156的处理。加压次数到达既定的加压次数的情况下，进行步骤S16。

在步骤S16(时效硬化处理)中，通过使步骤S15所得的铜合金在析出温度区间(200℃～550℃范围内)将矩形铜合金保持经过既定的时效硬化时间(1小时～24小时)，使铜合金中所含的Be(或Be化合物)析出硬化。据此，能够制造图1所示的铍-铜锻造块体。

根据本实施方式的铍-铜锻造块体的制造方法，在步骤S15的冷镦步骤中，冷却放热的同时锻造铜合金，使冷却后的铜合金的表面温度保持在120℃以下。据此，使锻造时的铜合金的加工发热的影响减小的同时，能够增加施加于铜合金的塑性应变量，因此能够制造具有均匀的微小的晶粒、从表面至内部保持同一硬度的铍-铜锻造块体。

根据现有铍-铜锻造块体1的尺寸，如果在步骤S12的固溶化步骤后只施加步骤S14的冷却处理，存在从表面至内部中心不能以足够的速度均匀地冷却的情况。特别是，想使铍-铜锻造块体1尺寸变大时，如果通过水淬等仅冷却表面，则不能够急冷内部中心。如果在直至内部中心未被充分冷却的状态下进行步骤S15的冷镦处理，制品的变形变得不均匀，易于发生破损或加工时的断裂、翘曲等。

在此，在本实施方式中，不是进行如现有技术的急冷，在步骤S13中特意控制处理条件，使固溶化处理后的铜合金非高效地缓慢的冷却。即，在步骤S13中，通过使固溶化处理后的铜合金在过时效温度(550～650℃)进行既定时间(过时效时间：2～6小时)的处理，适度析出的粒子适宜地运动，从而获得直至内部有效地均匀地变形的效果。据此发现了，抑制了横截多个晶粒的剪切带组织的生成，从而不会发生断裂或破损等，因此能够获得从表面直至内部能够保持同一硬度、疲劳寿命优异、难以发生加工变形的铜铍块体。

如果步骤S13中的过时效温度不足550℃，难以使析出的粒子生长，如果高于650℃则Be固溶于Cu中，故而不优选。另外，如果过时效时间不足2小时，析出的粒子不能长至一定程度的大小。相反，即使长于6小时，由于析出的粒子的生长已经某种程度上完成了因此效率不高。因此，作为过时效温度在550～650℃、优选为570～630℃范围内，作为过时效处理时间在2～6小时，较优选为3～5小时。

需要说明的是，在图2所示的铍-铜锻造块体1的制造方法中，在从Z轴方向、Y轴方向及X轴方向的所有方向对铜合金施加压力后，虽然在步骤S157中判断加压次数是否达到既定的加压次数，但并不限于此，也可以在铜合金上施加压力时判断加压次数是否到达既定的加压次数。

在图2所示的铍-铜锻造块体1的制造方法中，在步骤S152、S154、S156所表示的冷却步骤中每次向各轴方向的锻造(步骤S151、S153、S155)结束后，就将锻造后的铜合金冷却。但是，由于只要使成为加工对象的铜合金的表面温度保持在120℃以下的同时进行锻造既可以达到目的，根据需要也可以省略步骤S152、S154、S156所表示的各冷却步骤。

需要说明的是，在步骤S15中，作为使铜合金的表面温度保持在120℃以下的方法，并不限于如上所述，在预先充分冷却使得铜合金的表面温度为20℃以下后，使用通常的锻造装置进行锻造的情况。

例如，在锻造中的铜合金表面安装热电偶等温度测定机构，在一直监测温度测定机构的测定结果的同时，控制铜表面的温度使其总是不为120℃以上，在铜合金的表面温度超过120℃的情况下中断操作，或者也可以使铜合金水冷、空冷却或放置冷却等。

实施例

下面，对根据上述制造方法制造的铍-铜锻造块体1的评价结果参考附图进行说明。

图5(a)为实施方式的铍-铜锻造块体的模式图，图5(b)为在一定的压下量下重复进行加压时的加压压力和累计变形量的关系，图5(c)表示在刚进行重复加压后的表面温度的变化。控制使得重复加压时的1次的压下量为18％、加压压力不超过1000MPa(＜1200MPa)。其结果，如图5(a)所示，所得的铍-铜锻造块体1在外观上没有发现断裂或不均匀变形。

图6(a)～图6(c)为表示通过现有方法，即对于在经过步骤S12后的铜合金未进行过时效处理(图2的步骤S13)及冷却处理(步骤S152、S154、S156)来制造铍-铜锻造块体的情况下的结果的一个例子。在现有方法中控制压下量为33％(变形量0.40)，使得累计变形量为0.3～0.7的范围。如图6(b)所示，加压压力变为1300MPa左右(＞1200MPa)程度，如图6(c)所示，刚刚重复加压后的表面温度达到130℃左右(＞130℃)。其结果，所得的铍-铜锻造块体，如图6(a)的模式图所示，发生外观上不均匀的变形、破损。观察此时的内部组织的话，如图12所示，可知产生了横截多个晶粒的剪切带组织。

图7(a)～图7(c)为表示实施方式的铍-铜锻造块体的硬度的测定方法的图。如图7(a)所示，测定中，准备使用一边为100mm的立方体形状的铍-铜锻造块体1，切出含有立方体中心部和表面部分(侧端面)的平板2作为试验片。将该试验片以基于JISZ2244(维氏硬度试验-试验方法(相应国际标准：ISO/DIS6507-1；1995 Metallic materials-Vickers hardness test-Part 1；TestMethod)的方法进行测定。图7(b)表示刚刚结束图2的步骤S15的锻造处理后的铜合金的硬度的测定结果，图7(c)表示刚刚结束图2的步骤S16的时效处理后作为最终形状的铍-铜锻造块体的硬度的测定结果。

如图7(b)所示，可知即使在刚刚结束锻造处理后的铜合金，从侧端面向着中心部硬度上升。如图7(c)所示，通过在锻造处理后施加时效处理，提高整体的硬度值的同时，使得中心与内部的硬度差为10％以内。

图8为表示不实施步骤S13、S15的处理的现有例的铍-铜锻造块体的硬度测定结果的图。从图8可知，现有的铍-铜锻造块体，从端面越向中心部硬度越大幅降低。

图9表示铍-铜锻造块体的加工变形测定结果的例子。在图9中，将从长方体状的现有的铍-铜锻造块体切出的平板2a(纸面左侧)和从本实施方式的长方体状的铍-铜锻造块体1切出的平板2b(纸面右侧)置于同一平面上，表示分别比较平板2a、2b的翘曲的高度的结果。现有的平板2a产生了约1mm以上的翘曲，本实施方式的平板2a几乎没发生翘曲。

图10表示本实施方式的铍-铜锻造块体1与现有铍-铜锻造块体的疲劳寿命测定结果的例子。使用2-8号试验片，在室温大气中基于JISZ2274的旋转弯曲疲劳试验进行测定。各点表示疲劳断裂点。根据本实施方式的铍-铜锻造块体，与现有的块体相比可知疲劳寿命变长。

图11(a)及图11(b)为表示本发明实施方式的铍-铜锻造块体的超声波探伤试验结果的例子。在图11(a)及图11(b)中，切削一边为100mm的立方体形状的铍-铜锻造块体的表面层，加工成每边为70mm的立方体后，向加工后的铍-铜锻造块体发送超声波。

如图11(a)所示，通过现有方法制造的铍-铜锻造块体中，出现了厚度70mm的底面声波的峰值，如虚线所圈的区域所表示的，在厚度140mm附近，没有出现多重反射的声波的峰值(峰值消失)。这表示根据现有方法铍-铜锻造块体的内部组织粗大而不均匀。另外，图11(a)的实线所圈的区域中可见，从波形中出现很多噪音也可推测块体的内部组织粗大且不均匀。

另一方面，如图11(b)所示，可知对本实施方式的铍-铜锻造块体进行试验的情况下，出现厚度为70mm的底面声波的峰值的同时，在140mm附近由于二次反射也出现了声波的峰值。这表示超声波没有由于铍-铜锻造块体的内部组织而发生散射或衰减。与图11(a)所示的情况相比，从整个波形中没有出现噪音，可以推测与现有的铍-铜锻造块体相比内部组织变得更加致密且均匀。

表1及表2中显示了本发明的一个实施方式的铍-铜锻造块体和比较例(现有例)的铍-铜锻造块体的特性的不同。

作为表1中所用材料，预备由Cu_100-(a+b)Be_aCo_b(0.4％≤a≤2.0％，0.15％≤b≤2.8％，a+b≤3.5％)重量比所构成的铜合金。由高频熔炉分别溶解铜合金从而制造铸块，对所得的铸块进行均质化。对所得的铸块通过锻造处理进行加工，将表面所形成的氧化膜通过切削除去，形成每边为100mm的立方体形状，从而得到样品构件A1～A7、B1～B7、A101～A105、B101～B105、C101～C103。

对于该样品构件A1～A7、B1～B7、A101～A105、B101～B105、C101～C103，以表1所表示的条件，进行图2的步骤S12～S15所示的处理(过时效处理、冷却处理、冷镦处理)。表1的“过时效处理”栏中的“不连续/连续”是意味着，如图3(a)及图3(b)所示，步骤S12的固溶化处理和步骤S13的过时效处理独立不连续地实施的情况和连续实施的情况的不同。“过时效处理”的栏的“加压前最高温度”表示在即将实施步骤S15的冷镦工程之前所测定的铜合金的表面温度的最高值。

表1的“加压处理”栏的“最高加压压力”表示锻造装置对铜合金施加的压力的最大值。“加压后最高温度”表示随着重复加压渐渐变高的铜合金的表面温度的最高值。

表1的“锻造加工结果”栏中，经过图2的步骤S15所示冷镦处理后，将块体放置于平面上，块体自身能够直立的情况下判定为○、不能直立判定为×。“有无断裂、破损”是指通过肉眼判断有无断裂或破损发生。“硬度的均匀性”，以基于JISZ2244的测定方法在包含块体的中心部的平面内对于至少任意25点判定维氏硬度，以硬度值从表面向内部为10％以内增大的情况判定为○、此外判定为×。需要说明的是，加工后的断裂、破损存在的情况下，由于不能测定硬度，记为“不能评价”。

表1的“时效后硬度”表示，在315℃进行2h的时效硬化处理后回到室温后对测定25点的结果的平均值。

表2的“拉伸强度”为基于JISZ2241进行上述6个方向的拉伸试验的结果、以及研究其平均值与6个数值是否在±5％内的结果。拉伸试验所用的试验片，从图1的铍-铜锻造块体1的中央切出包含X-Y、Y-Z、X-Z平面的平板，机械加工试验片，使得各平板的6个方向(即X，Y，Z轴方向，X-Y间45度，Y-Z间45度，X-Z间45度)与拉伸轴一致，按照JISZ2241(金属材料拉伸试验方法)进行测定。

表2的“有无剪切带组织”为将如上所述切出的平板的一部分通过500倍光学显微镜进行观察时，评价是否观察到类似于图12的剪切带组织的结果。观察前，如本领域技术人员所周知的那样，继平板表面的机械研磨后由适当的化学溶液进行腐蚀。“剪切带组织”是指以某面为界，原子(晶粒)的配列位置的位相发生偏差，称作变化的剪切带组织，特别是指如本试验的在发生变形的方向上发生带状的位相偏差的组织。

如表1所示，可知在步骤S15的冷镦处理中，通过控制铜合金的表面温度为120℃以下、加压压力为1200MPa以下、压下量为18～30％范围内，能够制造从表面至内部可以保持几乎均匀的硬度的铍块体。样品A1～A7、样品B1～B7，时效后的端部(铍-铜锻造块体表面)的硬度为393～405、中心为397～411，本实施方式的铍-铜锻造块体从端部至内部为几乎相同的硬度，或着中心与内部的硬度在10％以内变化。上述的实施例中向各方向的拉伸强度为几乎相同且稳定，在任意情况下均未观察到剪切带组织。另外，如样品A101～105、B101～105、C101～103所示可知，步骤S13的过时效处理在本实施方式的范围外进行或没有进行的情况下，不能维持既定的形状而引起断裂的发生、硬度或拉伸强度发生不平衡。另外，在任一比较例的情况下均观察到了剪切带组织。

本申请以2008年3月28日申请的日本国专利申请第2008-087628号为优先权基础，通过引用其整个内容包含于本说明书。

本发明可用于要求耐久性和可靠性的机械结构用部件，例如航空机用轴承、海底电缆转发器箱体、船舶转子轴、油田挖掘钻井装置的轴环、注射成型用模具、焊接电极的电极夹等。

Claims (5)

1.一种铍-铜锻造块体，至少含有Be和Cu，其特征在于，

中心部的硬度与表面硬度相比硬0～10％，所述中心部的维氏硬度为240以上，

所述铍-铜锻造块体的拉伸强度为800N/mm²以上，且具有任意方向的拉伸强度的测定值的偏差在5％以内范围内的程度的均匀性。

2.如权利要求1所述的铍-铜锻造块体，其特征在于，相互垂直相交的3个锻造方向所测得的所述拉伸强度、以及在含有相互垂直相交的2个锻造方向的平面内与所述2个锻造方向呈45度方向上所测得的所述拉伸强度为1100N/mm²以上。

3.如权利要求1或2所述的铍-铜锻造块体，其特征在于，以Cu_100-(a+b)Be_aCo_b(0.4％≤a≤2.0％，0.15％≤b≤2.8％，a+b≤3.5％)的重量比、或Cu_100-(c+d)Be_cNi_d(0.05％≤c≤0.6％，1.0％≤d≤2.4％，c+d≤3.0％)的重量比构成，使成为杂质的Fe、S、P限制为重量比不足0.01％。

4.如权利要求1至3的任一项所述的铍-铜锻造块体，其特征在于，所述中心部的维氏硬度为240～450，所述拉伸强度为1100～1500N/mm²。

5.如权利要求1至4的任一项所述的铍-铜锻造块体，其特征在于，具有平均粒径为2μm以下的晶粒，所述晶粒为不包含横截多个晶粒的剪切带组织的形状稳定的晶粒，具有包含从所述Cu析出的所述Be的析出相。

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