觸指退火工藝試驗研究

張喆

新東北電氣集團高壓開關有限公司 遼寧沈陽 110000

1 序言

觸指是高壓開關設備中的重要部件，除了要求其有較高的幾何尺寸精度外，對機械強度和導電性等性能指標也有極高要求。因此，觸指材料的選擇和制造工藝就十分重要。由于銅及其合金具有優(yōu)良的導電性、導熱性、耐蝕性和塑性等性能指標[1]，故而它就很自然地成了觸指的首選材料。

我公司的一種觸指是用純銅（T2-Y）材料制成的，并且為更好地增加導電性和耐蝕性，又在表面鍍了一層銀。但該類觸指在使用過程中，出現了“掉渣”現象，即鍍銀層脫落，容易造成開關設備的“放電”現象，影響了產品的使用（見圖1）。經過分析原因主要是觸指硬度不均勻、硬度值偏高等（觸指原件實測硬度為96～126HBW）所導致的。為此，決定對觸指進行退火處理，使其硬度適當降低（理想硬度值為80～95HBW）。但此類材料的退火處理無成熟的工藝和資料數據可借鑒，且觸指的技術要求很嚴格，退火后的硬度范圍限值非常窄，退火處理較難，需要進行試驗探索。

圖1 觸指使用情況

2 試驗方案確定

2.1 試驗材料

試驗觸指的材質為T2-Y。試驗觸指材料的化學成分符合GB/T 5231—2012，見表1。

表1 T2-Y化學成分（質量分數） （%）

試驗觸指圖樣尺寸見圖2，退火前的實測硬度見表2。

表2 實測硬度

圖2 觸指結構

2.2 試驗儀器設備

試驗儀器采用布氏硬度計（φ2.5mm壓頭，612.5N試驗力，保持時間30s），如圖3所示。試驗設備采用 QS100H型密封箱式回火爐。

2.3 試驗方法

根據觸指的情況，試驗退火參數大致確定為：退火溫度在170～300℃，保溫時間在1～5h。從保溫溫度170℃、保溫時間1h開始退火試驗，根據試驗硬度結果，再依次提高保溫溫度或保溫時間，漸次進行退火，從中探尋最佳工藝參數，并用此工藝參數完成對觸指的批量處理。

圖3 布氏硬度計

3 試驗結果與分析

3.1 試驗結果

觸指的退火試驗參數及結果見表3。

表3 觸指退火處理試驗參數及結果

3.2 結果分析

（1）加熱溫度 隨著加熱溫度升高，試件的硬度總體上呈逐漸下降的趨勢。但在210℃以下，工件退火后的硬度下降不大。溫度超過210℃以后，觸指的硬度才開始出現較大的下降。

（2）保溫時間 開始時隨保溫時間延長，試件的硬度總體上逐漸下降。但到一定程度后，硬度值漸漸趨于一致，波動變小。試驗6（試驗參數：280℃×3h）與試驗7（試驗參數：280℃×5h），退火處理后觸指的硬度比較均勻，波動小，基本都在90HBW左右，較符合要求。不過退火保溫時間也不能過長，否則會導致工件組織過分粗大，塑韌性下降，不利于工件性能，因此選擇試驗6的參數作為最終退火參數。

（3）注意事項 工件退火需要達到一定的溫度和時間后，硬度才開始下降。像上述試驗1（試驗參數：170℃×1h）的情況，因退火溫度較低，試件的硬度未有明顯變化。不僅如此，在一定溫度條件下，甚至有硬度升高現象，如試驗5（試驗參數：280℃×1h），就出現了這種現象，比起前面試驗，硬度反而有所提高。根據材料學理論，造成這種現象的原因一般是，退火溫度越高，材料中的回復和再結晶組織就越多，工件的硬度也就越低。但在某些較低溫度點，保溫時間也較短時，材料中的回復和再結晶的軟化作用會弱于因位錯密度增加等所導致的強化硬化作用，導致工件硬度增高[2]。因此，在進行退火工藝參數選擇時，應注意盡量避開這些影響硬度升高的工藝參數，以達到理想效果。

3.3 批量生產結果

按保溫溫度280℃、保溫時間3h對一批觸指進行了退火處理。從中抽檢了10件觸指進行硬度檢測，結果見表4。

表4 批量處理后抽檢硬度 （HBW）

由表4可見，按上述參數退火處理后觸指硬度符合生產使用要求。

4 結束語

1）觸指退火后的硬度變化規(guī)律符合一般材料的退火性能變化規(guī)律，即隨著加熱溫度升高和保溫時間的延長，工件的硬度總體上呈逐漸下降的趨勢。但在某些工藝參數下會出現一定程度的硬度升高現象。

2）對此觸指片，280℃×3h為較佳的退火處理參數，退火處理效果良好。