5 Назначение и режим различных операций термической обработки

5.1 Рекристализационному отжигу подвергаются следующие электро­технические материалы:

- проволока из меди, алюминия и других проводниковых материалов н сплавов (сплавы для резисторов; термоэлектродов термопар; на­гревательных элементов и др.), требующая по условиям монтажа электрических изделий и оборудования высокой технологической пластичности (обмоточные провода, проволочные электронагрева­тельные элементы и др.);

- листы и лента из магнитомягкой электротехнической стали, струк­тура которой после этого становится крупнозернистой, что обус­лавливает для магнитопроводов трансформаторов и сердечников статоров и роторов электромашин высокую магнитную проницаемость и низкую коэрцитивную силу. Температура рекристаллизационного отжига зависит от температуры плавления металла или сплава:

для металлов высокой чистоты

Т_рекр^абс =(0,1…0,2)× Т_плав^абс;

для металлов технической чистоты

Т_рекр^абс =(0,3…0,4)× Т_плав^абс ;

для сплавов

Т_рекр^абс =(0,6…0,8)× Т_плав^абс ;

где Т_плав^абс=t°_плавС+273°; Т_рекр^абс=t°_рекрС+273°.

Некоторые температурные характеристики проводниковых металлов технической чистоты, подвергаемые рекристаллизационному отжигу, приведены в таблице 1.

Таблица 1 Температурные характеристики проводниковых металлов

Металл	Температура плавления, °С	Температура рекри­сталлизации, °С	Температура рекристаллизационного отжига, °С
Железо	1639	460	600-700
Медь	1083	270	460-600
Алюминий	667	60	260460

В некоторых случаях проводится двукратный рекристаллизационный отжиг. Так, полный цикл получения и термической обработки магнитомягкой электротехнической стали заключается в следующем: 1) Выплавка стали в электропечах.

2. Горячая прокатка сляба до толщины листа 2,5 мм.

3. Рекристаллизационный отжиг при 800 °С.

4. Холодная прокатка до толщины листа 0,35...0,50 мм,

5. Отжиг при 1100...1200°С в атмосфере водорода для устранения накле­па и укрупнения зерна с охлаждением после отжига со скоростью менее 50°С/ч.

5.2. Закалке и старению или закалке и отпуску подвергаются медные и алюминиевые сплавы высокой проводимости для повышения прочности и твердости, что обеспечивает такие эксплуатационные свойства как:

-надежность токонесущих проводов воздушных линий электропередач от обрывов;

-прочность на смятие электродов машин контактной сварки;

-упругость и износостойкость разрывных и скользящих контактов.

К ним относятся такие сплавы как АД31 (Al-Mg-Si), БрБ2 (Cu-Ве) и др. Структура данных сплавов представляет собой ограниченный твер­дый раствор второго компонента и легирующих добавок в основном компоненте с уменьшающейся при снижении температуры раствори­мостью и образованием избыточных фаз (см. схему диаграммы состояния сплавов Cu-Ве). Эти сплавы характеризуются способностью к дисперсионному твердению, т.к. выделяющаяся избыточная фаза отличается боль­шой твердостью.

0 2 4 6 %Ве

Рисунок 1 Схема диаграммы состояния сплавов Cu-Ве.

Термическая обработка изделий (электроды контактных машин и др.)

из бериллиевой бронзы БрБ2 (2% Be, ост. Си) заключается в следующем:

1) Закалка при 800 °С в воде (смягчение).

2) Искусственное старение при 300…350 °С (твердение).

После закалки сплав приобретает следующие механические свойства:

НВ 1000; σ_в =500 МПа, δ=30%, а после старения: НВ 3700, σ_в=1200 МПа, δ=4%. Электропроводность бериллиевой бронзы составляет около 30% от электропроводности химической чистой меди.

Термическая обработка изделий (провода воздушных линий электропередач) из сплава АД31 (0,3…0,5% Mg, 0,4...0,7 % Si, 0,2…0,3% Fe, ост. Аl), называемого «альдрей», заключается в следующем:

1) Закалка катанки в воде при температуре 510...550 °С.

2. Волочение до требуемого диаметра проволоки.

3. Искусственное старение при 150 °С.

Вследствие выделения дисперсных твердых частиц Mg₂Si повышается прочность сплава: σ_в =350 МПа, δ =6%. Физические свойства сплава после термической обработки:

удельное электрическое сопротивление ρ=0,0317 мкОм×м, температурный коэффициент электрического сопротивления α_ρ(ТК_ρ)=0,0036 °С^-1 плотность γ=2,7 т/м³.

5.3 Закалке и отпуску подвергаются постоянные магниты из легиро­ванной стали с целью создания мартенситной структуры и получения высокой коэрцитивной силы и высокой остаточной индукции.

Термическая обработка стали для постоянных магнитов, на примере стали ЕХЗ (0,9... 1,10% С; 2,8,..3,6% Сr, ост. Fe), заключается в следующем:

1. Нормализация (1-я воздушная закалка) при 1050 °С.

2. Нагрев до температуры 840... 860 °С с закалкой (2-й) в воде или масле.

3. Обработка холодом при температуре 70 °С.

4) Отпуск при 100 °С.

Магнитные свойства стали ЕХЗ после термической обработки: оста­точная магнитная индукция В_r=0,95 Тл, коэрцитивная сила Н_с=4800 А/м, максимальная удельная магнитная мощность W_max=1,2 кДж/м³.

Для постоянных магнитов из сплавов типа «алнико» ЮНДК15 (20%Ni, 9% Al, 15%Со, 4% Си, ост. Fe) применяется закалка в магнитном поле. Полный цикл такой термомагнитной обработки заключается в следующем: 1) Нагрев до 1300°С.

2) Помещение изделия между полюсами электромагнита при напря­женности поля Н ≥ 120000 А/м.

3) Быстрое охлаждение (закалка) до 500 °С.

4) Дальнейшее охлаждение на воздухе.

5) Отпуск при 625°С.

После такой обработки магнитные свойства сплава становятся анизотропными, его магнитные характеристики (В_r, Н_с, В_r×Н_с) сильно возрастают в направлении приложенного магнитного поля (магнитная текстура) и составляют: В_r=0,75Тл, Н_с=50000 А/м, W_max=6,0 кДж/м³.