浅析铍青铜薄膜片零件进行高频感应加热设备热处理工艺过程

某专用仪表用铍青铜膜片（壁厚≤0.06mm)在氨分解气氛下，通过高频感应加热设备加热淬火，(770+10)℃ x7min水冷，经常出现气泡和丘疹表面缺陷，往往造成工件报废，严重影响产品生产。

对铍青铜气泡缺陷，目前看法比较一致，认为是材料熔炼时脱氧不良引起的。形貌特征为两面凸起，内有空腔的典型气泡型缺陷。丘疹缺陷金相观察到表面凸起，部分中心有一小片明亮区，外围为暗圈区。扫描电镜观察发现，呈密布长条球状凸起形貌，同时伴有一些表面破胀后显露的空腔，局部有表面塑性变形发展至撕裂的痕迹。铍青铜氨分解保护高频感应加热设备加热淬火后生成的丘疹，实际上是一种细小的气泡。

试验分析表明，材料中含有气体是导致工件出现气泡的原因之一。而铍青铜薄膜件在氨分解气氛中进行高频感应加热设备加热淬火时，氢是诱发表面丘疹的主要原因。铍青铜膜片在氨分解气氛中加热时，在高温和气氛压力下，一部分氢原子吸附于膜片表面，并沿晶界和位错向内扩散，并集聚于应力集中的位错线、晶界和空穴处。氢原子形成氢分子，产生巨大的内应力。在应力下膜片发生变形，在强度最躺处形成表面凸起甚至表破裂。这是铍青铜膜片形成丘疹的主要原因。试验和分析发现，只有很薄的工件，厚度在0.04mm左右才易出现丘疹缺陷。薄膜片在高频感应加热设备加热中，两外表面吸收氢原子同时扩散，易于富集在材料某些位错、空穴处。

根据上述分析可知，防止氢的渗入，使金属表面生成氧化膜，是避免膜片产生丘疹缺陷的有效方法。试验表明，采用320℃士10℃预氧化若干分钟后，可防止膜片表面形成丘疹。这是由于氧化膜与氢进行氧化还原反应，氧化铜被还原为铜，贴附于膜片表面，氢氧化生成水蒸气逸出。这样，一方面氧化膜堵塞了氢气的渗入通道，另一方面又降低了膜片表面的瞬时氢分压，有效阻止氯原丁疹入膜片金属。320℃借助高频感应加热设备加热后，降低了加工中造成的内应力，位错线、空穴缺陷处应力下降，显微空穴焊合，氢原千万集程度下降，可有效防止膜片表面形成的丘疹缺陷。

生产中采用320℃士10℃保温若干分钟预氧化处理后，铍青铜膜片上生成很薄的一层氧化膜（厚度≤0.001mm)，可有效防止工件表面形成丘疹缺陷，生产实践表明，丘疹率低于3%。