張喆

新東北電氣集團高壓開關(guān)有限公司 遼寧沈陽 110000

1 序言

觸指是高壓開關(guān)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(xiàn)了“掉渣”現(xiàn)象，即鍍銀層脫落，容易造成開關(guān)設備的“放電”現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品的使用（見圖1）。經(jīng)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(shù)據(jù)可借鑒，且觸指的技術(shù)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(zhì)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(zhì)量分數(shù)） （%）

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(jié)構(gòu)

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(jù)觸指的情況，試驗退火參數(shù)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(jù)試驗硬度結(jié)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(shù)，并用此工藝參數(shù)完成對觸指的批量處理。

圖3 布氏硬度計

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 試驗結(jié)果

觸指的退火試驗參數(shù)及結(jié)果見表3。

表3 觸指退火處理試驗參數(shù)及結(jié)果

3.2 結(jié)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(xiàn)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(shù)：280℃×3h）與試驗7（試驗參數(shù)：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(shù)作為最終退火參數(shù)。

（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(shù)：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(xiàn)象，如試驗5（試驗參數(shù)：280℃×1h），就出現(xiàn)了這種現(xiàn)象，比起前面試驗，硬度反而有所提高。根據(jù)材料學理論，造成這種現(xiàn)象的原因一般是，退火溫度越高，材料中的回復和再結(jié)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(jié)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(shù)選擇時，應注意盡量避開這些影響硬度升高的工藝參數(shù)，以達到理想效果。

3.3 批量生產(chǎn)結(jié)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(jié)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(shù)退火處理后觸指硬度符合生產(chǎn)使用要求。

4 結(jié)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(shù)下會出現(xiàn)一定程度的硬度升高現(xiàn)象。

2）對此觸指片，280℃×3h為較佳的退火處理參數(shù)，退火處理效果良好。