何謂變形？
    時效硬化（又稱時效，脫溶強化，或簡稱為熱處理）是為充分提高鈹銅合金的強度和硬度而作的升溫熱處理。鈹銅的時效硬化狀態(tài)，是在機加工或沖制成零件以后，進行熱處理的。工廠強化的鈹銅合金，以時效硬化的狀態(tài)供貸。在成型以后無需進一步熱處理，沒有變形的問題。當時效硬化處理是在零件成型以后進行的。就會發(fā)生尺寸或形狀的變化。

什么原因?qū)е菱斻~零件的變形？

    鈹銅在時效硬化過程中包含了一種冶金脫溶過程，即一種硬的鈹化合相從銅合金母體中析出。該硬化相的密度較母體的高，在升溫時效其形成的過程中導(dǎo)致體積的輕微變化。體積的變化是負的，即密度提高，對于高強鈹銅合金（合金25，M25和165），其體積變化約為－0.6％，相對來說，高強鈹銅合金其尺寸的線性變化為－0.2％。這一數(shù)值是近似的，因為合金的狀態(tài)，還有時效的溫度和時間對體積的變化均有輕微的影響。

    高導(dǎo)鈹銅合金，因其鈹含量較低，時效過程中的體積變化幾乎為零。這些低鈹合金沒有時效變形的問題。
    如果時效過程中，零件的體積變化是均勻的，其密度是均勻地提高，則對零件的整體外形沒有影響。這種均勻的變化，可以在尺寸設(shè)計的計算中予以考慮，不會出現(xiàn)大的問題。另一方面，如果體積變化是不均勻的，就會發(fā)生變形問題。有幾種因素會導(dǎo)致鈹銅零件的不均勻時效硬化。

    時效大尺寸或長形零件時，溫度的不均勻性是可能變形的一個根源。然而，由沖壓或機加工成型的小零件，即使其時效溫度非常均勻，也會出現(xiàn)變化問題。
    機加工成型操作，例如，車銑、沖壓、彎曲、壓花、校直等造成的殘余應(yīng)力，是這些小零件時效過程可能發(fā)生變形的最大的原因。例如，一個平整的帶材，成形為一個簡單的彎曲，如圖1所示，在其彎曲的內(nèi)側(cè)承受壓力，而在外側(cè)承受拉力。

    由于鈹銅時效硬化時伴隨著體積的收縮（密度提高），依據(jù)Lechatelier定律，壓應(yīng)力的存在將局部地促進或增強時效效應(yīng)。相反，拉應(yīng)力則將抑制時效過程。帶有彎曲的零件進行時效時，在彎曲半徑的內(nèi)側(cè)，其時效效應(yīng)（由此，其體積收縮）最大，透過帶材的厚度到彎曲半徑的外側(cè)，其時效效應(yīng)逐漸減小。在時效過程中，由于彎曲內(nèi)側(cè)出現(xiàn)較大的體積收縮導(dǎo)致了圖1中的90o彎曲角的增加。如圖2所示。 平面的零件較其它形狀的零件更容易出現(xiàn)時效變形的問題，這是因為設(shè)計中缺乏提高其剛性的因素，而且隨尺寸的加長，其變形的傾向性加大。和彎曲角發(fā)生變化一樣，時效變形會導(dǎo)致彎曲、扭曲、皺縮和波浪形。

    雖然時效變形是發(fā)生在時效處理期間的初期，但是加熱速度對變形無效果，時效硬化后的冷卻速度對于變動也沒有影響。
如何控制零件的變形？
    合金及其狀態(tài)的選擇，裝夾具，時效硬化的條件，以及沖壓成型的調(diào)整，可以用以控制零件的變形。
    
    多數(shù)的時效變形問題是由于應(yīng)力分布不均勻而發(fā)生。用以控制這一問題的技術(shù)是隨零件的形狀而變換。大尺寸的零件，包括長棒和管，在時效時，可將它們固緊在鋼性的梁（桿）上或夾緊在兩個平板之間，避免金屬的移動。而對于其它形狀的零件，可以通過緊緊地封裝在砂土中來定型。較小的杯突狀沖壓零件，可以通過套裝來固緊。但是，由于零件設(shè)計的復(fù)雜性，其緊固方式并非萬能的。薄的平面零件有時候可以自行緊固，包括通過設(shè)計內(nèi)平面的加強筋圖案。
    狀態(tài)的選擇又提供了控制變形的加一種方法。改變狀態(tài)，也意味著時效以后，獲得一組不同的性能。對于冷加工狀態(tài)的大尺寸棒材的變形問題，往往采用退火態(tài)的棒材來代替，其結(jié)果要好些。在這種情況下，冷加工帶來的殘余應(yīng)力完全被排除掉了，在有些時候，可以通過改善殘余應(yīng)力的均勻性來解決變形問題。例如，為盡量減小時效的變形，在滿足其成型性要求的情況下，盡量選取最硬狀態(tài)的鈹銅合金。

    成型操作本身，也可以用以促進應(yīng)力分布的更為均勻。如圖1所示，一個簡單的直角彎曲是通過金屬的塑性變形產(chǎn)生的。彎曲的外側(cè)承受拉力，內(nèi)側(cè)為壓力。換一種方式，獲取同樣的彎曲圖案，零件可在開始時彎曲到超過直角，而后彎回到要求的角度，如圖3所示的兩個步驟。

    反向（第二次）彎曲操作，將在外側(cè)產(chǎn)生壓力，（初始成型時，產(chǎn)生拉力），相反，內(nèi)側(cè)產(chǎn)生拉力，通過兩次相繼的彎曲步驟產(chǎn)生的相反的應(yīng)力狀態(tài)，某種程度上將互相“抵消”，或者減少了總的不均勻性。

    大的彎曲半徑將減小應(yīng)力的不均勻性。然而，非常大的彎曲半徑時，沖制成型后的彈性回彈，會導(dǎo)致在彎曲內(nèi)側(cè)和外側(cè)的殘余應(yīng)力轉(zhuǎn)換了符號。在這種情況下，時效變形的方向，與小彎曲半徑時所見的正好相反。沖壓模具也會是產(chǎn)生殘余應(yīng)力的根源，導(dǎo)致變形問題。鈍的工具或者過大的模具間隙，在沖制的邊緣產(chǎn)生高的殘余應(yīng)力，加劇了變形。尤其是對于非常窄的零件。
    如果應(yīng)力，或者更重要的是，應(yīng)力的不均勻性不能排除了，可以調(diào)整時效硬化的條件，以減少變形。在較高溫度下時效硬化（相應(yīng)縮短時間）將減少變形。高溫時效也會降低合金可以達到的峰值強度或硬度。舉個例子，如果合金25的時效溫度從315℃的標準溫度提高到370℃，其時效時間則將從2±1小時，降低到30±3分鐘，其峰值強度則減少約10kg/m.m²(10Mpa)。在370℃時效時的變形明顯地減少了，但是減少的幅度取決于零件的初始應(yīng)力狀態(tài)。

    時效硬化之前，進行消除應(yīng)力處理，可能減少某些殘余應(yīng)力，但是這并不能始終有效地排除時效變形。通過消除應(yīng)力，降低了殘余應(yīng)力的水平，但是殘余應(yīng)力的不均勻性依然存在。
    時效周期中，過程的控制（受批量、設(shè)備和零件形狀的影響）以及所要求的強度水平，將確定最佳的時效硬化溫度。所選擇的溫度應(yīng)盡可能減少變形。隨著任何過程的變化，應(yīng)當先進行小試樣的試驗。在改變時效硬化的溫度和時間時，先試驗一下工藝條件。
結(jié)論
    鈹銅零件在時效硬化過程中的變形，通常是由于不均勻殘余應(yīng)力造成的。這種變形可通過以下方法來減少或排除：
    1． 改用工廠硬化狀態(tài)的合金；
    2． 選用成型性滿足要求的最硬態(tài)的合金；
    3． 在時效硬化過程中裝夾具緊固；
    4． 排除零件內(nèi)的應(yīng)力；
    5． 保證均勻的應(yīng)力分布；
    6． 提高時效硬化溫度，并縮短在該溫度下的時效時間；