JPH0724904B2 - ベリリウム銅合金の熱間鍛造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高強度型のベリリウム銅合金の熱間鍛造方法に
関するものである。

（従来の技術） ベリリウム銅合金の加工材は高強度、高伝導性、耐食性
等の優れた性質を生かして、導電ばね材以外にも高信頼
性機械部品としても広く用いられている。このような高
信頼性機械部品としては、信頼性及び超音波探傷性を向
上させるために熱間鍛造により、鋳造時の粗大な結晶組
織を壊し、均質、微細な結晶粒とすることが必要とされ
る。これは鍛流線が残された状態等の不均一組織では機
械特性が劣り、また材料に方向性が生ずるとともに、簡
単な超音波による探傷が困難となり欠陥のチェックがで
きない等の問題が生ずるためである。このための結晶粒
径の目安としては、平均粒径で2mm以下とすることが好
ましい。

このような結晶粒を得るために、従来はベリリウム銅合
金材に650〜800℃の領域で総鍛錬比８以上のハンマー鍛
造が行われていた。（なお、鍛錬比とは材料に対して鍛
造で加えられた変形量または加工の程度を表現する用語
であり、わが国においてはJISにおいて、材料に与えら
れる３主方向のひずみのうち、絶対値が最大のひずみに
対応する変形比と定義されている。）しかしハンマー鍛
造はその騒音及び振動の問題に加え、素材の内部にまで
十分な結晶の微細化効果を得るためには、伸ばし、据
込、横目伸ばし等の方向性を考慮しつつトータルで８以
上の鍛錬比となるように鍛錬を繰り返す必要があり、多
くの工数がかかるという問題があった。また騒音、振動
を防止するためにプレス鍛造を行う方法もあるが、プレ
ス鍛造はハンマー鍛造に比較して加工歪を与える速度が
遅いため、ハンマー鍛造と同様の温度条件や鍛錬比を与
えても十分な結晶微細化効果を得ることができない欠点
があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記した従来の問題点を解決して、プレス鍛造
法によりベリリウム銅合金の結晶を最少の工数で効率よ
く2mm以下まで微細化することができるベリリウム銅合
金の熱間鍛造方法を提供するために完成されたものであ
る。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するためになされた本発明は、重量％
でBe 1.6〜2.0％、Co＋Ni 0.2〜0.6％を含有し、残部が
実質的にCuからなるベリリウム銅合金材を450℃以上700
℃以下の温度で2.5以上の鍛錬比でプレス鍛造し、その
後700℃以上840℃以下の温度に再加熱することを特徴と
するものである。

本発明において用いられるベリリウム銅合金は、高力型
ベリリウム銅合金として市販されているJIS C1700、C17
20の通常組成のベリリウム銅合金に相当するものであ
る。本発明においてこの材料に限定したのは、機械的強
度、電気伝導性、経済性等から工業的に最も実用性に富
むためである。Be、Co、Niが上記の数値限定範囲よりも
少ないと所望の強度が得られず、逆にこの範囲を超えて
含有させても増量に見合う特性向上は得られないばかり
か、鍛造中に割れが入り易くなる。なお、CoとNiについ
てはCoが0.2％以上含まれていれば、Niはほとんど含ま
れなくても所望の特性が得られるが、Coが0.2％を切る
場合はその分をNiでおぎなうことができるものである。

本発明においては、このようなベリリウム銅合金材に対
して前記のとおり熱間プレス鍛造と再加熱処理が行われ
る。鍛造温度は450℃以上700℃以下であるが、これは45
0℃未満では加工性の悪化により鍛造が著しく困難とな
り、かつ割れが発生し易くなるためであって、鍛造性を
考慮すれば500℃以上とすることが好ましい。また700℃
を超えると結晶を微細化させる効果がほとんど得られな
くなる。

鍛錬比を2.5以上としたのは、これ以下では均一な微細
化状態が得られないためである。しかしトータルで10を
超える鍛錬比を与えても特性向上は得られず、工数増加
を招くのみであるから、2.5〜10の鍛錬比とすることが
好ましい。なお、１回の加熱における鍛造は鍛錬比を８
以下とすることが好ましく、８を超えると後工程での再
加熱時に結晶の成長や粗大化が発生する可能性が生ず
る。

次にベリリウム銅合金材は700℃以上840℃以下の温度に
再加熱される。この温度が700℃未満であると再結晶に
よる均一な微細化状態が得られない。もっとも、後に70
0℃以上840℃以下の範囲に加熱すれば問題はない。また
再加熱温度が820℃を超えると部分的な結晶の成長や粗
大化が生ずる。なお、この再加熱工程はベリリウム銅合
金に対して施される通常の最終溶体化処理（700〜800℃
に加熱後水冷）を兼ねてもよい。

上記したようなプレス鍛造→再加熱の工程は任意の段階
において行えばよく、例えば本発明の条件でプレス鍛造
を行い中間形状とした後に従来条件の650〜800℃の温度
で最終形状まで鍛造を行う方法や、中間形状までを従来
の650〜800℃の鍛造を行い、最終形状までを本発明の条
件による鍛造を行っても同様の均一微細組織が得られ
る。このように、従来の比較的鍛錬が容易な650℃以上
の温度での鍛造工程の中に本発明の条件を必要最小限付
加することによっても、目的とする微細結晶組織が得ら
れる。

なお本発明における鍛造方向は一方向のみでもよいが、
より効率的に均一な結晶組織を得るためには例えば伸ば
しと据込のような２方向の鍛造を加えた方が好ましい。

以上の条件下で得られたベリリウム銅合金材は従来品と
同様、通常の溶体化処理後（再加熱を兼ねる場合も含
む）に時効硬化処理を施すことにより、ベリリウム銅合
金として要求される機械的特性を得ることができる。

以下に本発明の実施例を示す。

（実施例） 実施例１ 重量％で、Be 1.8％、Co 0.25％、Ni 0.1％、残部が実
質的にCuからなり、外寸が230mmφ×300mm^Hの鋳造品を
用意し、第１表に示す各種の条件でプレス鍛造を行っ
た。これらの鍛造品に対して780℃で３時間加熱した後
に水冷する溶体化処理を行い、中心部断面のマクロ組織
の観察を行った。その結果を第１表に記号で示した。◎
は最大結晶粒径が1.5mm以下の均一微細な再結晶組織が
得られたもの、○は最大結晶粒径が2mm以下の均一微細
な再結晶組織が得られたもの、△は再結晶組織が部分的
に成長、粗大化した状態となったもの、×は鋳造時の粗
大な結晶が残るかそれが伸びた状態となっただけで均一
な再結晶組織となっていないものである。なお本実施例
では鍛造方向は伸ばし方向のみである。

このようにして本発明の方法により得られた試料につい
て315℃×５時間の時効硬化処理を行ったところ、全てH
RC35〜40の範囲の硬度となり、ベリリウム銅合金材とし
て問題のない特性を得ることができた。

実施例２ 実施例１で用いたと同じベリリウム銅合金の鋳造品に対
し、第２表に示される〜の条件で鍛造を行い、その
後780℃に再加熱し放冷したものについて実施例１と同
様の評価を行った。は従来のハンマー鍛造であり、鍛
錬比が不足し組織が不均一であった。はハンマー鍛造
で温度を下げた場合を示し、鍛造中に割れが発生すると
ともに再加熱後に部分的に結晶が粗大化した組織となっ
た。は本発明の方法であり、実施例１における同一鍛
錬比（4.0）のものに比較して更に良好な結果となっ
た。これは実施例２では鍛錬の方向が変化しているため
である。

またの条件によりプレス鍛造を行ったものに、第３表
に示す条件で再加熱を行い、組織を評価した。680℃の
再加熱では再結晶が不十分である。但し、この後に700
℃以上840℃以下の加熱を行えば良好な結晶組織が得ら
れる。850℃の再加熱を行うと、再結晶組織が粗大に成
長したものとなった。なおいずれについても冷却条件に
よる差は認められなかった。

実施例３ 本発明の工程を従来の高温鍛造条件と組合せた例を第４
表に示す。いずれの場合にも良好な均一微細な組織が得
られた。

（発明の効果） 本発明は以上に説明したように、ベリリウム銅合金材を
プレス鍛造法により熱間鍛造して均一微細な結晶組織を
得ることができるもので、信頼性及び超音波探傷性に優
れたベリリウム銅合金材を少ない工数で得ることができ
る。また本発明によれば振動や騒音の少ないプレス鍛造
法を用いて熱間鍛造を行えるので、作業環境の点からも
好ましいものである。よって本発明は従来の問題点を一
掃したベリリウム銅合金の熱間鍛造方法として、産業の
発展に寄与するところは極めて大である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％でBe 1.6〜2.0％、Co＋Ni 0.2〜0.6
   ％を含有し、残部が実質的にCuからなるベリリウム銅合
   金材を450℃以上700℃以下の温度で2.5以上の鍛錬比で
   プレス鍛造し、その後700℃以上840℃以下の温度に再加
   熱することを特徴とするベリリウム銅合金の熱間鍛造方
   法。