触指退火工艺试验研究

张喆

新东北电气集团高压开关有限公司 辽宁沈阳 110000

1 序言

触指是高压开关设备中的重要部件，除了要求其有较高的几何尺寸精度外，对机械强度和导电性等性能指标也有极高要求。因此，触指材料的选择和制造工艺就十分重要。由于铜及其合金具有优良的导电性、导热性、耐蚀性和塑性等性能指标[1]，故而它就很自然地成了触指的首选材料。

我公司的一种触指是用纯铜（T2-Y）材料制成的，并且为更好地增加导电性和耐蚀性，又在表面镀了一层银。但该类触指在使用过程中，出现了“掉渣”现象，即镀银层脱落，容易造成开关设备的“放电”现象，影响了产品的使用（见图1）。经过分析原因主要是触指硬度不均匀、硬度值偏高等（触指原件实测硬度为96～126HBW）所导致的。为此，决定对触指进行退火处理，使其硬度适当降低（理想硬度值为80～95HBW）。但此类材料的退火处理无成熟的工艺和资料数据可借鉴，且触指的技术要求很严格，退火后的硬度范围限值非常窄，退火处理较难，需要进行试验探索。

图1 触指使用情况

2 试验方案确定

2.1 试验材料

试验触指的材质为T2-Y。试验触指材料的化学成分符合GB/T 5231—2012，见表1。

表1 T2-Y化学成分（质量分数） （%）

试验触指图样尺寸见图2，退火前的实测硬度见表2。

表2 实测硬度

图2 触指结构

2.2 试验仪器设备

试验仪器采用布氏硬度计（φ2.5mm压头，612.5N试验力，保持时间30s），如图3所示。试验设备采用 QS100H型密封箱式回火炉。

2.3 试验方法

根据触指的情况，试验退火参数大致确定为：退火温度在170～300℃，保温时间在1～5h。从保温温度170℃、保温时间1h开始退火试验，根据试验硬度结果，再依次提高保温温度或保温时间，渐次进行退火，从中探寻最佳工艺参数，并用此工艺参数完成对触指的批量处理。

图3 布氏硬度计

3 试验结果与分析

3.1 试验结果

触指的退火试验参数及结果见表3。

表3 触指退火处理试验参数及结果

3.2 结果分析

（1）加热温度 随着加热温度升高，试件的硬度总体上呈逐渐下降的趋势。但在210℃以下，工件退火后的硬度下降不大。温度超过210℃以后，触指的硬度才开始出现较大的下降。

（2）保温时间 开始时随保温时间延长，试件的硬度总体上逐渐下降。但到一定程度后，硬度值渐渐趋于一致，波动变小。试验6（试验参数：280℃×3h）与试验7（试验参数：280℃×5h），退火处理后触指的硬度比较均匀，波动小，基本都在90HBW左右，较符合要求。不过退火保温时间也不能过长，否则会导致工件组织过分粗大，塑韧性下降，不利于工件性能，因此选择试验6的参数作为最终退火参数。

（3）注意事项 工件退火需要达到一定的温度和时间后，硬度才开始下降。像上述试验1（试验参数：170℃×1h）的情况，因退火温度较低，试件的硬度未有明显变化。不仅如此，在一定温度条件下，甚至有硬度升高现象，如试验5（试验参数：280℃×1h），就出现了这种现象，比起前面试验，硬度反而有所提高。根据材料学理论，造成这种现象的原因一般是，退火温度越高，材料中的回复和再结晶组织就越多，工件的硬度也就越低。但在某些较低温度点，保温时间也较短时，材料中的回复和再结晶的软化作用会弱于因位错密度增加等所导致的强化硬化作用，导致工件硬度增高[2]。因此，在进行退火工艺参数选择时，应注意尽量避开这些影响硬度升高的工艺参数，以达到理想效果。

3.3 批量生产结果

按保温温度280℃、保温时间3h对一批触指进行了退火处理。从中抽检了10件触指进行硬度检测，结果见表4。

表4 批量处理后抽检硬度 （HBW）

由表4可见，按上述参数退火处理后触指硬度符合生产使用要求。

4 结束语

1）触指退火后的硬度变化规律符合一般材料的退火性能变化规律，即随着加热温度升高和保温时间的延长，工件的硬度总体上呈逐渐下降的趋势。但在某些工艺参数下会出现一定程度的硬度升高现象。

2）对此触指片，280℃×3h为较佳的退火处理参数，退火处理效果良好。