DE69520268T2

DE69520268T2 - Behandlung von Legierungen und danach hergestellte Gegenstände

Info

Publication number: DE69520268T2
Application number: DE69520268T
Authority: DE
Inventors: Edward B. Longenberger
Original assignee: Materion Brush Inc
Current assignee: Materion Brush Inc
Priority date: 1995-02-01
Filing date: 1995-11-16
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2015-11-17
Also published as: CA2164064C; KR960031639A; US5651844A; EP0725157B1; JP2827102B2; DE69520268D1; FI956313A; CA2164064A1; EP0725157A1; JPH08302451A; FI112505B; BR9600291A; FI956313A0; KR100245766B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Bearbeitung ausscheidungshärtbarer Materialien und spezieller auf ein neuartiges Verfahren zur Verbesserung von Eigenschaften von Legierungen, die Beryllium enthalten.
Beryllium-Kupfer-Legierungen sind bekannt für ihre hervorragende Kombination aus Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit, Zähigkeit, Schlagarbeit und Korrosionsfestigkeit. Dies hat sie für eine Verwendung bei Steuerlagern von Fllugzeugfahrwerken und bei einer Vielzahl unterirdischer und unterseeischer Anwendungen begehrt gemacht. Zusätzliche Vorzüge von Beryllium- Kupfer-Legierungen, etwa ihre verhältnismäßig hohe elektrische Leitfähigkeit, Prüfbarkeit mit Ultraschall und thermische Belastbarkeit, haben sie für Futterplatten von Strangpreßformen für Stahl geeignet gemacht. Luft- und Raumfahrttechnik sowie die Technik von CD-Platten haben ebenfalls davon profitiert, insbesondere von der verhältnismäßig hohen Pofierbarkeit dieser Legierungen sowie ihrer magnetischen Transparenz, ihrer thermischen Wechseleigenschaften und das Fressen verhindernden Eigenschaften. Da jedoch die Kosten von Beruyllium-Kupfer ein Gesichtspunkt sind, wird eine wirtschaftlichere Bearbeitung erstrebt. Verbesserungen hinsichtlich Legierungseigenschaften und erhöhter Erzeugnisleistung sind ebenfalls wünschenswert.
In diesem Zusammenhang benutzt das übliche Bearbeiten von Beryllium- Kupfer-Legierungen eine Reihe thermischer und mechanischer Behandlungsschritte. Beispielsweise wird eine Beryllium-Kupfer-Legierung zu starker Reduzierung kaltgewalzt, bei Temperaturen zwischen etwa 538 bis 954ºC (1000-1750ºF) zwischengeglüht, bei Temperaturen von etwa 871 bis 1010ºC (1600-1850ºF) lösungsgeghüht, auf im wesentlichen das endgültiger Kaliber kaltgewalzt und sodann bei einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von etwa 316-538ºC (600-1000ºF) für weniger als eine Stunde bis etwa acht Stunden gealtert. Ein Ziel ist es, die Festigkeit, Geschmeidigkeit, Formbarkeit, die Leitfähigkeit und Spannungsrelaxation zu verbessern. Ein Verfahren dieser generellen Beschreibung läßt sich beispielsweise in der US-Patentschrift 4 565 586 finden, die am 21. Januar 1986 ausgegeben wurde, sowie in der US-Patentschrift 4 599 120, die am 8. Juli 1986 ausgegeben wurde. Obgleich frühere Bearbeitungsverfahren als nützlich befunden wurden, sind weitere Verbesserungen hinsichtlich Festigkeit und feinerer Korngröße wünschenswert. Beispielsweise wird eine feinere Korngröße mit gleichförmiger, gleichachsiger Struktur für verbesserte Polierbarkeit von Spiegeln für Führungssysteme angestrebt, d. h. zur Verhinderung der Bogenbildung von Lasern, und zur Verbesserung der Oberflächengüte von Formen zum Herstellen von CD-Platten. Die EP-A-0 393 374 beschreibt ein Verfahren zum Heißformen von Beryllium-Legierungen unter solchen Bedirigungen, daß dynamische Rekristallisation erhalten wird, um ein Erzeugnis zu bilden, das eine gleichachsige Kornstruktur mit einer gleichförmigen, stabilen Korngröße aufweist.
Sehr hohe Duktilität würde jedoch die Herstellung von Erzeugnissen erleichtern und Kosten verringern. Ferner ist Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und Korrosion erwünscht, um Lebensdauer und Leistung des Erzeugnisses zu erhöhen, beispielsweise von Steuerlagern für Flugzeugfahrwerke. Darüber hinaus würde durch Erhöhung der Ermüdungs- und Kriechfestigkeit von Beryllium-Kupfer Futterplatten die Leistung von Gußstahlformen erhöht.
Gemäß einem allgemeinen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung einer ausscheidungshärtbaren Legierung vom Beryllium-Kupfer-Typ vorgesehen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 482-1010ºC (900-1850ºF),
ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate E größer als oder gleich (1.234 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4)],worin T in ºC ist, ((1.243 · 10&sup4;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist), um eine heterogene, quasiamorphe, unrekristallisierte Kornstruktur zu erzeugen,
iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten Temperatur innerhalb des Bereiches von 746-954ºC (1375-1750ºF),
iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und
v) thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 249-538ºC (480-1000ºF), um eine feine, gleichachsige, gleichförmige Kornstruktur zu erzeugen.
Bei einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung für das metamorphe Bearbeiten von Beryllium-Kupfer-Legierungen, die als "goldene" Legierungen bekannt sind, weist das Verfahren die Schritte auf: (i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 482- 816ºC (900-1500ºF), (ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate größer als oder gleich (2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;/(T + 237.4ºC)], worin T in ºC ist, ((2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist), (iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 746-816ºC (1375- 1750ºF), (iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und (v) tlhermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 249- 349ºC (480-660ºF). Dies erzeugt eine im wesentlichen gleichachsige, gleichförmige, feine Konstruktur mit begleitenden Verbesserungen in mechanischen Eigenschaften und der Prüfbarkeit durch Ultraschall.
Gemäß einer Abwandlung des obigen Aspektes der vorliegenden Erfindung wird eine "goldene" Beryllium-Kupfer-Legierung gemäß einem Verfahren behandelt, das die Schritte aufweist: (i) thermodynamisches Behandeln der Legierung für mehr als etwa 16 Stunden bei einer ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 538-677ºC (1000-1250%), sodann (ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate E größer als oder gleich (2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4ºC)], worin T in ºC ist, ((2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist), (iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 746-802ºC (1375-1475ºF) für etwa 30 Minuten bis etwa eine Stunde, (iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und (v) thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 249-349ºC (480-660ºF) für etwa 3 bis 6 Stunden.
Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung eine metamorph bearbeitete "goldene" Beryllium-Kupfer-Legierung vor, bei der das 2,21fache der Schlagarbeit der Legierung in J zuzüglich des 0,29 fachen der Fließfestigkeit der Legierung in MPA größer ist als etwa 275 (das 3,0fache der Schlagarbeit der Legierung in Fuß x pounds zuzüglich des 2,0fachen der Fließfestigkeit der Legierung in ksi größer ist als etwa 275).
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugt das metamorphe Bearbeiten einer "roten" Beryllium-Kupfer-Legierung eine im wesentlichen gleichachsige, gleichförmige Kornstruktur mit begleitenden Verbesserungen in mechanischen Eigenschaften, elektrischer Leitfähigkeit und Prüfbarkeit durch Ultraschall. Ein bevorzugtes Verfahren weist die Schritte auf: (i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 482-1010ºC (900-1850ºF), (ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate größer als oder gleich (1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4)], worin T in ºC ist, ((1243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist), (iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten Temperatur innerhalb des Bereiches von 760-954ºC (1400-1750%) für etwa 15 Minuten bis etwa 3 Stunden, (iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und (v) thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 427-538ºC (800- 1000ºF), vorzugsweise 482-510ºC (900-950CF) für etwa zwei bis drei Stunden.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird eine "rote" Beryllium-Kupfer-Legierung metamorph mittels der Schritte bearbeitet: (i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 482-1010ºC (900- 1850%), (ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate größer als oder gleich (1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4)], worin T in ºC ist, ((1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist), (iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 760-954ºC (1400- 1750ºF), (iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und (v) primäres thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 482-538ºC (900-1000ºF) gefolgt von einem sekundären thermischen Härten bei einer vierten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 371-482ºC (700-900ºF).
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung ist eine metamorph bearbeitete, "rote" Beryllium-Kupfer-Legierung, bei der das 4,5fache der elektrischen Leitfähigkeit dieser Legierung in % IACS zuzüglich des 0,145fachen der Fließfestigkeit der Legierung in MPA größer ist als etwa 400 (das 4,5fache der elektrischen Leitfähigkeit der Legierung in % IACS zuzüglich der Fließfestigkeit der Legierung in ksi größer ist als etwa 400).
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren für die Behandlung einer Legierung vom Beryllium-Kupfer-Typ zur Erzeugung einer im wesentlichen gleichachsigen, gleichförmigen, feinen Kornstruktur mit begleitenden Verbesserungen in Materialeigenschaften und Charakteristiken die Schritte auf: (i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 482-927ºC (900-1700ºF), (ii) Warm bearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30%iger Umformung bei einer Umformrate größer als oder gleich (1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4)], worin T in ºC ist, ((1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist), (iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 749-954ºC (1375-1750ºF), (iv) Albschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und (v) thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 316-538ºC (600-1000ºF).
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Festigkeit und Zähigkeit von Beryllium enthaltenden Legierungen zu verbessern, während ihre Hitze- und Korrosionsbeständigkeit, Duktilität, Formbarkeit und Leitfähigkeit verbessert werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Beryllium enthaltende Legierungen mit verbesserten mechanischen Eigenschaften einfach und effizient zu erzeugen.
Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirtschaftliches, Beryllium enthaltendes Legierungserzeugnis mit verbesserten mechanischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.
Ferner ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Ermüdungsfestigkeit, Kriechfestigkeit und die Prüfbarkeit mit Ultraschall zu verbessern.
Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein feineres Polieren von Spiegeln für Führungssysteme und von Formen zur Herstellung von CD-Platten zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben, die nicht dazu gedacht sind, die begleitenden Ansprüche zu beschränken.
Fig. 1 ist eine Mikrophotographie einer gegossenen, "goldenen" Beryllium-Kupfer-Ausgangslegierung bei 100facher Vergrößerung, vor der Homogenisierung, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Mikrophotographie der Legierung von Fig. 1 bei 100facher Vergrößerung, nach den Schritten des thermodynamischen Behandelns und Warmbearbeitens, gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist eine Mikrophotographie der Legierung von Fig. 2 bei 1000facher Vergrößerung;
Fig. 4 ist eine Mikrophotographie der Legierung von Fig. 2 bei einer 100fachen Vergrößerung, nach den Schritten des Glühens, Abschreckens und thermischen Härtens gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist eine Mikrophotographie einer gekneteten, "goldenen" Beryllium-Kupfer-Ausgangslegierung bei 100facher Vergrößerung, gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist eine Mikrophotographie der Legierung von Fig. 5 bei 100facher Vergrößerung, nach den Schritten des thermodynamischen Behandelns und Warmbearbeitens gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist eine Mikrophotographie der Legierung von Fig. 6 bei 1000facher Vergrößerung;
Fig. 8 ist eine Mikrophotographie der Legierung von Fig. 6 bei 100facher Vergrößerung, nach den Schritten des Glühens, Abschreckens und thermischen Härtens gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist eine Mikrophotographie einer gegossenen, "roten" Beryllium-Kupfer-Ausgangslegierung bei 100facher Vergrößerung, vor der Homogenisierung, gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist eine Mikrophotographie der Legierung von Fig. 9 bei 100facher Vergrößerung, nach den Schritten des thermodynamischen Behandelns und Warmbearbeitens, gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist eine Mikrophotographie der Legierung von Fig. 10 bei 1000facher Vergrößerung;
Fig. 12 ist eine Mikrophotographie der Legierung von Fig. 10 bei 100facher Vergrößerung, nach den Schritten des Glühens, Abschreckens und thermischen Härtens gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist eine Mikrophotographie einer gekneteten, "roten" Beryllium-Kupfer-Ausgangslegierung bei 100facher Vergrößerung, gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist eine Mikrophotographie der Legierung von Fig. 13 bei 100facher Vergrößerung, nach den Schritten des thermodynamischen Behandelns und Warmbearbeitens gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ist eine Mikrophotographie der Legierung von Fig. 14 bei 1000facher Vergrößerung;
Fig. 16 ist eine Mikrophotographie der Legierung von Fig. 14 bei 100facher Vergrößerung, nach den Schritten des Glühens, Abschreckens und thermischen Härtens gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 ist ein illustratives metamorphes Diagramm von Alloy 25, welches die Beziehung zwischen Umformrate (s&supmin;¹) und Warmbearbeitungstemperatur (ºF) zeigt;
Fig. 18 ist ein illustratives metamorphes Diagramm für Alloy 165, welches die Beziehung zwischen Umformrate (s&supmin;¹) und Warmbearbeitungstemperatur (F) zeigt; und
Fig. 19 ist ein illustratives metamorphes Diagramm für Alloy 3, HY- CON 3HF und PHASE 3HP , das die Beziehung zwischen Umformrate (s&supmin;¹) und Warmbearbeitungstemperatur (ºF) zeigt.
Die gleichen Bezugszahlen werden in den verschiedenen Figuren durchgehend benutzt, um ähnliche Elemente zu bezeichnen.
Noch weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele.
Metamorphe Legierungsbearbeitung ist eine Revolution in der Metallurgie. Während eines Zwischenstadiums der Bearbeitung wird die Kornstruktur der Legierung zufällig, ungleichförmig und chaotisch. Die weitere Bearbeitung beseitigt das Chaos, und es wird eine Superlegierung erzeugt, die eine Kombination von Eigenschaften und Charakteristiken aufweist, die nicht nur einzigartig ist, sondern diejenige bekannter Materialien übertrifft.
Allgemein gesprochen sind die Ausdrücke "goldene" und "rote" Legierungen, wie sie hier benutzt werden, dazu gedacht, das Aussehen der Legierung zu beschreiben. Typischerweise enthält eine "goldene" Beryllium- Kupfer-Legierung Konzentrationen von Beryllium, die ausreichend sind, um der Legierung eine goldene Farbe zu verleihen. Eine "rote" Legierung enthält typischerweise verhältnismäßig geringere Anteile von Beryllium, was einen rötlichen Farbton, ähnlich dem von Kupfer, erzeugt.
Einem Aspekt der vorliegenden Erfindung entspricht die metamorphe Bearbeitung einer "goldenen" Beryllium-Kupfer-Legierung, beispielsweise von Alloy 25 (C17200), welches die Schritte aufweist: (i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 482-816ºC (900-1500ºF), (ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate s größer als oder gleich (2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237,4)], worin T in ºC ist, (1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459,4)], worin T in ºF ist, (iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 746-816ºC (1375-1500ºF), (iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und (v) thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 249-349ºC (480-660%).
Alloy 25 wurde als wünschenswert befunden für Anwendungen bei unterirdischen Ausrüstungen für die Positionsermittlung für Öl- und Gasbohrungen sowie als Steuerungslager für Flugzeugfahrwerke. Bemerkenswertere Eigenschaften beinhalten in diesem Kontext Festigkeit, Zähigkeit, Schlagarbeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit.
Bei einem Ausführungsbeispiel enthält diese Legierung ungefähr 1,80 bis ungefähr 2,00 Gewichtsprozent Beryllium, 0,20 bis 0,35 Gewichtsprozent Kobalt, wobei der Rest im wesentlichen Kupfer ist.
Am Beginn metamorpher Bearbeitung wird ein gegossener Block oder Barren von Alloy 25 homogenisiert und geschert, wobei die Mikrostruktur der Legierung in Fig. 1 gezeigt ist. Die Schritte des Homogenisierens und Scherens sind als für Fachleute vertraut anzusehen, und eine weitergehende Erläuterung wird für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als unnötig angesehen.
Als nächstes wird die Legierung für mehr als beispielsweise etwa 10 Stunden bei einer ersten ausgewählten Temperatur thermodynamisch behandelt, im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 482-816ºC (900-1500%). Vorzugsweise findet diese Behandlung über eine ausgewählte Zeitdauer von mehr als etwa 16 Stunden statt. Während der Behandlung wird die Legierung auf die erste Temperatur erhitzt und dort über den ausgewählten Zeitraum gehalten.
Die thermodynamische Behandlung dauert vorzugsweise mehr als 16 Stunden bei einer ersten ausgewählten Temperatur, im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 538-677ºC (1000-1250ºF). Es ist auch vorzuziehen, daß das Glühen etwa 30 Minuten bis etwa 1 Stunde lang stattfindet und durch eine Lösungsbehandlung begleitet wird. Das thermische Härten über etwa 3 bis 6 Stunden ist besonders wünschenswert. Durch die vorstehenden Schritte wird die Korngröße verfeinert, bei Verbesserungen der Bruchfestigkeit, Gesamtdehnung, prozentualer Flächenverringerung und Zähigkeit.
Nach der thermodynamischen Behandlung wird die Legierung warmbearbeitet. Das Warmbearbeiten wird vorzugsweise durch Warmwalzen, Schmieden, etwa bei Platten oder Stangen, oder durch Strangpressen, etwa bei runden Erzeugnissen, durchgeführt. Während der Warmbearbeitung wird die Legierung auf der ersten ausgewählten Temperatur gehalten, während sie mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate größer als oder gleich (2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237,4)], worin T in ºC ist, ((2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459,4)], worin T in ºF ist) bearbeitet wird. Der bevorzugte Bereich des Warmbearbeitens liegt bei mehr als 50% Umformung im wesentlichen zwischen 0,5 und 10,0/Sekunde (oder in(in/Sek). Eine Beziehung zwischen Umformrate (s&supmin;¹) und Warmbearbeitungstemperatur (ºC und ºF) während der Warmbearbeitung ist durch das metamorphe Diagramm von Fig. 17 dargestellt.
Ein Ziel der thermodynamischen Behandlung und der Warmbearbeitung ist die dynamische Erholung der Legierung, d. h., die Legierung für statische Rekristallisation einzustellen, die später während des Glühschrittes stattfindet.
Nach den Schritten der thermodynamischen Behandlung und des Warmbearbeitens (bekannt als metamorphe Stufe) ist eine heterogene, quasiamorphe, unrekristallisierte (d. h. chaotische) Kornstruktur entstanden. Wie die Mikrophotograpien von Fig. 2 und 3 zeigen, sind die erzeugten Kornstrukturen von denen verschieden, die mittels früherer Verfahren zur Verbesserung der Materialeigenschaften erzeugt werden.
Nach der Warmbearbeitung wird die Legierung abgekühlt mit einer Rate, die beispielsweise zwischen 538ºC/Sekunde (1000ºF/Sekunde) und 0,55ºC/Stunde (1ºF/Stunde) beträgt. Allgemein wurde gefunden, daß die Abkühlungsrate der Legierung bei dieser Verfahrensphase ein verhältnismäßig wenig bedeutsamer Faktor ist.
Nach dem Abkühlen der Legierung auf eine ausgewählte Temperatur, beispielsweise Raumtemperatur, wird sie bei einer zweiten ausgewählten Temperatur geglüht, im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 746- 816ºC (1375-1500ºF), für ungefähr 15 Minuten bis ungefähr 3 Stunden. Cer bevorzugte Bereich liegt zwischen 746-802ºC (1375-1475ºF) für etwa 30 Minuten bis etwa 1 Stünde.
Schließlich wird der Barren durch Abschrecken mit Wasser oder einen ähnlichen Prozess abgekühlt und thermisch gealtert (oder ausscheidungsgehärtet) bei einer dritten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 249-349ºC (480-660ºF), für ungefähr 3 bis 6 Stunden. Die bevorzugten Zeitdauern und Temperaturen können je nach den Kundenanforderungen variieren.
Abschrecken und thermisches Altern läßt nicht nur, wie gefunden wurde, die Kornstruktur und Eigenschaften der Legierung wieder aufleben, sondern verbessert diese auch.
Das Ergebnis der metamorphen Bearbeitung ist ein Superlegierungserzeugnis (Alloy 25) mit einer verfeinerten, gleichachsigen, gleichförmigen Kornstruktur. Ihre Festigkeit ist derjenigen überlegen, wie sie durch frühere Verarbeitungsverfahren erreichbar war, und die Duktilität, Formbarkeit, Leitfähigkeit und Prüfbarkeit durch Ultraschall sind verbessert, wie auch die Beständigkeit gegen Hitze und Korrosion. Eine Mikrophotographie des Legierungserzeugnisses ist beispielsweise in Fig. 4 gezeigt. Beispiel 1 Eine gegossene Ausgangslegierung, metamorph durch die vorstehenden Schritte bearbeitet, erzielte eine Korngröße von ungefähr 10 - 30um (Mi kron). Die mechanischen Eigenschaften der Legierung sind wie folgt:
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Ausgangslegierung ein gekneteter Barren "goldener" Beryllium-Kupfer- Legierung, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Schritte des Homogenisierens und Scherens können auf dieser Stufe weggelassen werden, wie für den einschlägigen Fachmann ersichtlich ist.
Nach den Schritten der thermodynamischen Behandlung und dem Warmbearbeiten erreicht die Knetlegierung eine chaotische Korn-Mikrostruktur, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt. Anschließendes Glühen, Abschrecken mit Wasser und Schritte des thermischen Alterungshärtens gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugen eine verfeinerte, gleichförmige, gleichachsige Kornstruktur, wie in Fig. 8 dargestellt. Beispiel II Ein Barren der Alloy 25, metamorph durch die vorstehenden Schritte verarbeitet, erreichte auch eine Korngröße von etwa 10-30 um sowie die folgenden mechanischen Eigenschaften:
Wie dies demonstriert, wurden die Eigenschaften einer ausgewählten, metamorph bearbeiteten Legierung als gleich befunden, ob die Ausgangslegierung auch in gegossener oder gekneteter Form vorliegt. Als solche ermöglicht diese Technik vorteilhaft eine kosteneffektive Massenproduktion von Beryllium-Kupfer-Legierungen hoher Leistungsfähigkeit in gegossener oder gekneteter Form. Ein Gemeinziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Eigenschaften von Legierungs-Massenprodukten zu verbessern, wie Platten und Abschnitte aus Beryllium-Kupfer- sowie anderen Legierungen.
Speziell weist illustratives metamorphes Bearbeiten einer weiteren "goldenen" Beryllium-Kupfer-Legierung, beispielsweise der Alloy 165 (C17000), die Schritte auf: (i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur, im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 482-816ºC (900-1500ºF), (ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei mehr als 30% Umformung mit einer Umformrate größer als oder gleich (1.009 · 10&sup8;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237,4)], worin T in ºC ist, ((1.009 · 10&sup8;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459,4)], worin T in ºF ist, bei der ersten Temperatur, (iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 746-846ºC (1375-1500ºF), (iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und (v) thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von ungefähr 249-349ºC (480-660%).
Alloy 165 wurde für nützlich befunden beim Aufbau optischer Verstärkergehäuse für unterseeische Faseroptikkomponenten, insbesondere wegen ihrer Korrosionsbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Zähigkeit und Festigkeit.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist Alloy 165 ungefähr 1,60 bis ungefähr 1,79% Beryllium, 0,20 bis 0,35% Kobalt und im übrigen im wesentlichen Kupfer auf.
Um die Korngröße zu verfeinern, zusammen mit begleitenden Verbesserungen in Bruchfestigkeit, Gesamtdehnung, prozentualer Flächenverringerung und Zähigkeit, wird die Legierung vorzugsweise thermodynamisch für mehr als etwa 10 Stunden behandelt, beispielsweise ungefähr 16 Stunden, bei einer ersten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 538-677ºC (1000-1250ºF). Es ist auch wünschenswert, vermittels Lösungsbehandlung für etwa 30 Minuten bis etwa 1 Stunde zu glühen und die Legierung für ungefähr 3 bis 6 Stunden thermisch zu härten. Cer in Fig. 18 bezeichnete Bereich zeigt eine Beziehung zwischen Umformrate (s&supmin;¹) und Warmbearbeitungstemperatur in ºC(ºF) während des Warmbearbeitens.
Schließlich wurde gefunden, daß metamorph bearbeitete "goldene" Beryllium-Kupfer-Legierungen einen einzigartigen, eigentümlichen Fingerabdruck bestitzen. Beispielsweise ist das 2,21fache der Schlagarbeit der Legierung in J zuzüglich des 0,29fachen der Fließfestigkeit der Legierung in MPA größer als ungefähr 275 (das 3,0fache der Schlagarbeit der Legierung in foot pounds zuzüglich des 2,0fachen ihrer Fließfestigkeit in ksi ist größer als etwa 275).
Indem nun auf einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung übergegangen wird, wird metamorphes Bearbeiten an einer "roten" Beryllium- Kupfer-Legierung durchgeführt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird Alloy 3 (C17510) metamorph bearbeitet durch (i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur im allgemeinen innerhalb eines Bereiches von 482 bis 1010ºC (900-1850ºF), (ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate g größer als oder gleich (1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237,4)], worin T in ºC ist, ((1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459,4)], worin T in ºF ist, bei der ersten Temperatur, (iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 760-954ºC (1400-1750ºF) für ungefähr 15 Minuten bis ungefähr 3 Stunden, (iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und (v) thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 427-538ºC (800-1000ºF). Mittels dieses Verfahrens wird wiederum eine im wesentlichen gleichachsige, gleichförmige Kornstruktur erzeugt, mit begleitenden Verbesserungen in mechanischen Eigenschaften, elektrischer Leitfähigkeit und Prüfbarkeit durch Ultraschall.
Eigenschaften von Alloy 3, etwa ihre Härte-Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, machen diese Legierung für eine Anwendung bei Schweißwerkzeugen und Behältern für nukleare und chemische Abfälle geeignet.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird die Legierung vorzugsweise für mehr als ungefähr 10 Stunden thermodynamisch behandelt und durch Lösungbehandlung über ungefähr 15 Minuten bis ungefähr 3 Stunden geglüht. Dies erfolgt, um eine bestmögliche Verfeinerung der Korngröße zu erreichen und die elektrische Leitfähigkeit, die Bruchfestigkeit, Zähigkeit, Gesamtdehnung und prozentuale Flächenverringerung zu verbessern. Später, nach dem Abschrecken mit Wasser, wird die Legierung über etwa 2 bis 3 Stunden thermisch gehärtet.
Metamorphes Bearbeiten anderer "roter" Legierungen, beispielsweise HY- CON 3HP und PHASE 3 HP , erzeugt in gleicher Weise eine im wesentlichen gleichachsige, gleichförmige Kornstruktur mit Verbesserungen in mechanischen Eigenschaften, elektrischer Leitfähigkeit und Prüfbarkeit durch Ultraschall. Ein solches Verfahren weist die Schritte auf: (i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 482-1010ºC (900- 1850ºF), (ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate größer als oder gleich (1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237,4)], worin T in ºC ist, ((1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459,4)],
worin T in ºF ist, (iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 760-954ºC (1400-1750ºF), (iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und (v) primäres thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 482-538ºC (900-1000ºF), gefolgt von einem sekundären thermischen Härten bei einer vierten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 371-482ºC (482-900ºF).
HYCON 3HP ist wünschenswert für eine Verwendung bei nuklearen Fusions-und kyrogenen Systemen, insbesondere bei solchen Magneten hoher Feldenergie, wie sie für Bildgebung benutzt werden. Dies gründet sich auf Eigenschaften wie thermische und elektrische Leitfähigkeit, Festigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Prüfbarkeit durch Ultraschall.
PHASE 3HP ist ein Werkstoff der Wahl für Futterplatten von Stranggießformen für Stahl. Diese Legierung zeigt überlegene thermische Leitfähigkeit (und Belastbarkeit), thermische Periodizität, Festigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Prüfbarkeit durch Ultraschall.
Gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung weisen Alloy 3, HYCON 3HP und PHASE 3HP ungefähr 0,20 bis ungefähr 0,60% Beryllium, ungefähr 1,4 bis ungefähr 2, 2% Nickel und als Rest im wesentlichen Kupfer auf.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird zunächst ein gegossener Barren Alloy 3 (oder HYCON) homogenisiert und geschert, wie oben. Die anfängliche Mikrostruktur ist in Fig. 9 gezeigt. Alternativ wird eine geknetete Ausgangslegierung benutzt, wie sie am besten aus Fig. 13 zu ersehen ist.
Als nächstes wird die Legierung für mehr als beispielsweise etwa 10 Stunden bei einer ersten ausgewählten Temperatur thermodynamisch behandelt, im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 482-1010ºC (900-1850ºF). Während dieses Schrittes wird die Legierung auf die erste Temperatur erhitzt und dort über die ausgewählte Zeitdauer gehalten.
Während der Warmbearbeitung wird die Legierung auf der ersten ausgewählten Temperatur gehalten, während sie mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate s größer als oder gleich (1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237,4)], worin T in ºC ist, (1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459,4)], worin T in ºF ist,) bearbeitet wird. Der bevorzugte Bereich der Warmbearbeitung liegt bei mehr als 50%iger Umformung im wesentlichen zwischen 0,5 und 10,0/Sekunde (oder in/in/Sek). Eine Beziehung zwischen Umformrate (s&supmin;¹) und Warmbearbeitungstemperatur in ºC (ºF) für Alloy 3, HYCON 3HP und PHASE 3 HP ist in dem metamorphen Diagramm von Fig. 19 angegeben.
Mikrophotographien der Legierung nach den Schritten der thermodynamischen Behandlung und des Warmbearbeitens sind beispielsweise in Fig. 10 und 11 (von gegossener Ausgangslegierung) und Fig. 14 und 15 (von gekneteter Ausgangslegierung) gezeigt. Während dieser "metamorphen" Stufe wird, anders als bei früheren Verfahren zur Verbesserung von Werkstoffeigenschaften, eine heterogene, quasiamorphe, unrekristallisierte (d. h. chaotische) Kornstruktur erzeugt.
Wiederum kann die Warmbearbeitung durch Warmwalzen oder Schmieden durchgeführt werden, beispielsweise bei Platten oder Stangen der Legierung, oder durch Strangpressen, etwa bei runden Erzeugnissen.
Nach der Warmbearbeitung wird die Legierung auf eine ausgewählte Temperatur abgekühlt, beispielsweise auf Raumtemperatur, bei einer Rate vorzugsweise zwischen 538ºC/Sekunde (1000ºF/Sekunde) und 0,55ºC/Stunde (1ºF/Stunde). Der Werkstoff wird sodann bei einer zweiten ausgewählten Temperatur geglüht, im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 746- 954ºC (1375-1750ºF) für etwa 15 Minuten bis etwa 3 Stunden. Der bevorzugte Bereich liegt zwischen 760-954ºC (1400-1750ºF). Die Legierung wird durch Abschrecken mit Wasser oder einem ähnlichen Verfahren gekühlt.
Schließlich wird ein anfänglicher oder primärer Schritt des thermischen Härtens bei einer dritten ausgewählten Temperatur durchgeführt, im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 482-538ºC (900-1000ºF). Die bevorzugte Dauer dieses Schrittes liegt zwischen 2 bis 10 Stunden. Darauf folgt ein sekundäres thermische Härten bei einer vierten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 371-482ºC (700-900ºF) über etwa 10 bis 30 Stunden. Bevorzugte dritte Temperaturen liegen im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 496-538ºC (925- 1000ºF), und die vierten Temperaturen liegen im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 399-454ºC (750-850ºF). Spezielle, illustrative Mikrostrukturen, die sich ergeben, sind in Fig. 12 (von gegossener Ausgangslegierung) und Fig. 16 (von gekneteter Ausgangslegierung) gezeigt.
Um die Korngröße zu verfeinern, begleitet von Verbesserungen bezüglich elektrischer Leitfähigkeit, Bruchfestigkeit, Zähigkeit, Gesamtdehnung und prozentualer Flächenverringerung, ist es wünschenswert, die Legierung über mehr als ungefähr 10 Stunden thermodynamisch zu behandeln und vermittels Lösungsbehandlung für etwa 15 Minuten bis etwa 3 Stunden zu glühen. Es ist auch vorzuziehen, daß das primäre thermische Härten bei einer dritten ausgewählten Temperatur stattfindet, im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 496-538ºC (925-1000ºF) für ungefähr 2 bis 10 Stunden, gefolgt von sekundärem thermischen Härten bei einer vierten ausgewählten Temperatur, im wesentlichen, innerhalb eines Bereiches von 399- 454ºC (750-850ºF), für ungefähr 10 bis 30 Stunden.
Es wurde gefunden, daß metamorphes Bearbeiten von "roten" Legierungen zu einer überlegenen durchschnittlichen Korngröße führt, beispielsweise von etwa 20-50 um, was wünschenswert ist.
Allgemein hat die Verfeinerung der Korngrößen bei gleichachsiger gleichförmiger Struktur viele Vorteile. Sie ermöglicht feinere Polierbarkeit von Spiegeln für Führungssysteme von Flugkörpern und von Kunststoffspritzformen, wie sie bei der Herstellung von CD-Platten benutzt werden.
Metamorph bearbeitete "rote" Beryllium-Kupfer-Legierungen, wie auch die "goldenen" Legierungen, sind ferner hinsichtlich der Beziehungen ihrer betreffenden Eigenschaften einzigartig. Beispielsweise ist das 4,5fache der elektrischen Leitfähigkeit einer solchen Legierung in % IACS zuzüglich des 0,145fachen der Fließfestigkeit der Legierung in MPA größer als ungefähr 400 (das 4,5fache der elektrischen Leitfähigkeit einer solchen Legierung in % IACS zuzüglich der Fließfestigkeit der Legierung in ksi ist größer als ungefähr 400).
Obgleich die hier dargestellten Ausführungsbeispiele für eine Anwendung bei Beryllium-Kupfer-Legierungen beschrieben wurden, versteht sich, daß analoge Prozesse an anderen ausscheidungshärtbaren Materialien ausgeführt werden können, etwa bei Legierungen aus Aluminium, Titan und Eisen, unter Berücksichtigung des Zweckes, für den die vorliegende Erfindung gedacht ist.
Auch sind jedwede Legierungen, die Beryllium enthalten, einschließlich Beryllium-Nickel- und Beryllium-Silber-Legierungen, als innerhalb des Prinzips und des Bereiches der vorliegenden Erfindung liegend anzusehen. Während die vorliegende Erfindung dazu gedacht ist, für das gesamte Spektrum von Beryllium-Kupfer-Legierungen in Chargenabschnitten Anwendung zu finden, sind weitere geeignete Anwendungsmöglichkeiten ersichtlich.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung einer ausscheidungshärtbaren Legierung vom Beryllium-Kupfer-Typ, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 482-1010ºC (900-1850ºF),

ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate &epsi; größer als oder gleich (1.234 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4)],worin T in ºC ist, ((1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;/(T + 459.4)], worin T in ºF ist), um eine heterogene, quasiamorphe, unrekristallisierte Kornstruktur zu erzeugen,

iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten Temperatur innerhalb des Bereiches von 746-954ºC (1375-1750ºF),

iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und

v) thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 249-538ºC (480-1000ºF), um eine feine, gleichachsige, gleichförmige Kornstruktur zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Erzeugung einer Legierung mit einer im wesentlichen gleichachsigen, gleichförmigen, feinen Kornstruktur mit begleitenden Verbesserungen in mechanischen Eigenschaften und der Prüfbarkeit mit Ultraschall, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 482-816ºC (900-1500ºF),

ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate &epsi; größer als oder gleich (2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4ºC)], worin T in ºC ist, ((2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T ºF ist),

iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 746- 816ºC (1375-1750ºF),

iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und

v) thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 249-349ºC (480-660ºF).

3, Verfahren nach Anspruch 2 zur Erzeugung einer Legierung mit einer feinen Korngröße, begleitet von Verbesserungen in der Grenzfestigkeit, Gesamtdehnung, prozentualer Flächenverringerung und in der Zähigkeit, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

i) thermodynamisches Behandeln der Legierung für mehr als etwa 16 Stunden bei einer ersten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 538-677ºC (1000-1250ºF),

ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate &epsi; größer als oder gleich (2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4ºC)], worin T in ºC ist, ((2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist),

iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 746- 802ºC (1375-1475ºF) für etwa 30 Minuten bis etwa eine Stunde,

iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und

v) thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 249-349ºC (480-660ºF) für etwa 3 bis 6 Stunden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Umformrate bei dem Warmbearbeitungsschritt größer ist als oder gleich (1.009 · 10&sup8;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4)], worin T in ºC ist, ((1.009 · 10&sup8;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist).

5, Verfahren nach Anspruch 1 zur Erzeugung einer Legierung mit einer im wesentlichen gleichachsigen, gleichförmigen Kornstruktur mit begleitenden Verbesserungen in den mechanischen Eigenschaften, der elektrischen Leitfähigkeit und der Prüfbarkeit durch Ultraschall, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 482- 1010ºC (900-1850ºF),

ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate &epsi; größer als oder gleich (1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4)], worin T in ºC ist, ((1243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist),

iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten Temperatur innerhalb des Bereiches von 760-954ºC (1400-1750ºF) für etwa 15 Minuten bis etwa 3 Stunden,

iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und

v) thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 427-538ºC (800-1000ºF).

6. Verfahren nach Anspruch 5 zur Erzeugung einer Legierung mit einer feinen Korngröße mit begleitenden Verbesserungen in der elektrischen Leitfähigkeit, der Grenzfestigkeit, der Gesamtdehnung, der prozentualen Flächenverringerung und der Zähigkeit, bei welchem das thermische Härten bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 482-510ºC (900-950ºF) für etwa 2 bis 3 Stunden durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 zur Erzeugung einer Legierung mit einer im wesentlichen gleichachsigen, gleichförmigen Kornstruktur mit begleitenden Verbesserungen in den mechanischen Eigenschaften, der elektrischen Leitfähigkeit und der Prüfbarkeit durch Ultraschall, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 482-1010ºC (900-1850ºF),

ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate &epsi; größer als oder gleich (1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4)], worin T in ºC ist, ((1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist),

iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 760-954ºC (1400-1750ºF),

iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und

v) primäres thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 482-538ºC (900-1000ºF) gefolgt von einem sekundären thermischen Härten bei einer vierten ausgewählten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 371-482ºC (700-900ºF).

8. Verfahren nach Anspruch 7 zum Erzeugen einer Legierung mit einer feinen Korngröße mit begleitenden Verbesserungen in der elektrischen Leitfähigkeit, der Grenzfestigkeit, der Gesamtdehnung, der prozentualen Flächenverringerung und der Zähigkeit, bei welchem die thermodynamische Behandlung bei Schritt i) für mehr als 10 Stunden durchgeführt wird, das primäre thermische Härten in Schritt v) bei einer Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 496-538ºC (925-1000ºF) für 2 bis 10 Stunden und das sekundäre thermische Härten in Schritt v) bei einer Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 399- 454ºC (750-850ºF) für 10 bis 30 Stunden durchgeführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 zur Erzeugung einer Legierung mit einer im wesentlichen gleichachsigen, gleichförmigen, feinen Kornstruktur mit begleitenden Verbesserungen in den Materialeigenschaften und Charakteristiken, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 482-927ºC (900- 1700ºF),

i) thermodynamisches Behandeln der Legierung bei einer ersten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 482- 927ºC (900-1700ºF),

ii) Warmbearbeiten der Legierung von Schritt i) bei der ersten Temperatur mit mehr als 30%iger Umformung bei einer Umformrate &epsi; größer als oder gleich (1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4)], worin T in ºC ist, ((1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist),

iii) Glühen der Legierung von Schritt ii) bei einer zweiten Temperatur im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 749- 954ºC (1375-1750ºF),

iv) Abschrecken der Legierung von Schritt iii) mit Wasser und

v) thermisches Härten der Legierung von Schritt iv) bei einer dritten ausgewählten Temperatur innerhalb des Bereiches von 316-538ºC (600-1000ºF),

10. Verfahren nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, bei dem die Ausgangslegierung ein gegossener Barren ist, der vor dem Schritt i) homogenisiert ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Legierung von ii) zwischen den Schritten ii) und iii) mit einer Rate abgekühlt wird, die im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 538ºC/Sekunde (1000ºF/Sekunde) und 0,55ºC/Stunde (1ºF/Stunde) gelegen ist.

12. Verfahren nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, bei dem die Ausgangslegierung in Form einer Knetlegierung vorliegt.

13. Verfahren nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, bei dem die Legierung von Schritt i) durch Warmwalzen warmbearbeitet wird.

2014. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Legierung von Schritt i) durch Warmschmieden warmbearbeitet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Legierung von Schritt i) durch Warmstrangpressen warmbearbeitet wird.

16. Ausscheidungsgehärtete Beryllium-Kupfer-Legierung mit einer feinen, gleichachsigen, gleichförmigen Kornstruktur, wobei die Legierung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3 erzeugt ist und im wesentlichen aus 1,8 bis 2,0% Beryllium, 0,2 bis 0,35% Kobalt und im übrigen aus Kupfer besteht.

17. Legierung nach Anspruch 16, bei der das 2,21fache der Schlagarbeit der Legierung in Joule zuzüglich des 0,29fachen der Fließfestigkeit der Legierung in MPa größer ist als 275 (das 3,0fache der Schlagarbeit der Legierung in Fuß x Pounds zuzüglich des 2,0fachen der Fließfestigkeit der Legierung in ksi größer ist als 275).

18. Eine ausscheidungsgehärtete Beryllium-Kupfer-Legierung mit einer feinen gleichachsigen, gleichförmigen Kornstruktur, wobei die Legierung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 4 erzeugt ist und im wesentlichen aus 1,6 bis 1,79% Beryllium, 0,2 bis 0,35% Kobalt und im übrigen aus Kupfer besteht.

19. Legierung nach Anspruch 18, bei der das 2,21fache der Schlagarbeit der Legierung in Joule zuzüglich des 0,29fachen der Fließfestigkeit der Legierung in MPa größer ist als 275 (das 3,0fache der Schlagarbeit der Legierung in Fuß x Pound zuzüglich des 2,0fachen der Fließfestigkeit der Legierung in ksi größer ist als 275).

20. Eine ausscheidungsgehärtete Beryllium-Kupfer-Legierung mit einer feinen, gleichachsigen, gleichförmigen Kornstruktur, wobei die Legierung durch ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 5 bis 8 erzeugt ist und im wesentlichen aus 0,2 bis 0,6% Beryllium, 1,4 bis 2,2% Nikkel und im übrigen aus Kupfer besteht.

21. Legierung nach Anspruch 20, bei der das 4,5fache der elektrischen Leitfähigkeit der Legierung in % IACS zuzüglich des 0,145fachen der Fließfestigkeit der Legierung in MPa größer ist als 400 (das 4,5fache der elektrischen Leitfähigkeit der Legierung in % IACS zuzüglich der Fließfestigkeit der Legierung in ksi größer ist als 400).

22. Ausscheidungshärtbarer, warmbearbeiteter Beryllium-Kupfer-Barren, wobei die den Barren bildende Legierung eine heterogene, quasiamorphe, unrekristallisierte Kornstruktur besitzt und im wesentlichen aus 0,20 bis 0,60% Beryllium und 1,4 bis 2,2% Nickel und im übrigen aus Kupfer besteht, wobei der warmbearbeitete Barren durch ein Verfahren hergestellt ist, bei dem ein Gußblock bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 482 bis 1010ºC (900 bis 1850%) für zumindest 10 Stunden erhitzt wird, woran sich eine Warmbearbeitung des Blockes mit mehr als 30% Umformung bei einer Umformrate &epsi; anschließt, die größer ist als oder gleich (1.243 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4)], worin T in ºC ist, ((1.243 · 19&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist).

23. Ausscheidungshärtbarer, warmbearbeiteter Beryllium-Kupfer-Barren, wobei die den Barren bildende Legierung eine heterogene, quasiamorphe, unrekristallisierte Kornstruktur besitzt und im wesentlichen aus 1,60 bis 1,79% Beryllium und 0,2 bis 0,35% Kobalt und im übrigen aus Kupfer besteht, wobei der warmbearbeitete Barren durch ein Verfahren hergestellt ist, bei dem ein Gußblock bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 482-816ºC (900 bis 1500ºF) für zumindest 10 Stunden erhitzt wird, worauf sich eine Warmbearbeitung des Barrens mit mehr als 30%iger Umformung bei einer Umformrate &epsi; anschließt, die größer ist als oder gleich (1.009 · 10&sup8;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4)], worin T in ºC ist, ((1.009 · 10&sup8;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist).

24. Ausscheidungshärtbarer, warmbearbeiteter Beryllium-Kupfer-Barren, wobei die den Barren bildende Legierung eine heterogene, quasiamorphe, unrekristallisierte Kornstruktur besitzt und im wesentlichen aus 1,80 bis 2,00% Beryllium und 0,20 bis 0,35% Kobalt und im übrigen aus Kupfer besteht, wobei der warmbearbeitete Barren durch ein Verfahren hergestellt ist, bei dem ein Gußblock bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 482-816ºC (900 bis 1500%) für zumindest 10 Stunden erhitzt wird, worauf sich das Warmbearbeiten des Barrens bei mehr als 30%iger Umformung mit einer Umformrate &epsi; anschließt, die kleiner ist als oder gleich (2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 237.4)], worin T in ºC ist, ((2.210 · 10&sup7;)/exp [(2.873 · 10&sup4;)/(T + 459.4)], worin T in ºF ist).