镍铬硅铜合金材料加工工艺研究及应用

Ｈ Ｒ Ｂ ≥９ ５ 。
效一机 械加 工。 ３ ． ２加 工
＋
口ｂ （ ４ ２ ７ ℃瞬 时）
＋
口０ ． ２ （ ４ ２ ７ ℃瞬时 ）
Ｂ ． 常温 导电性能：
导 电率 ≥３ ８ ９ ６ Ｉ Ａ ｃ Ｓ 。 Ｃ ． 高温 （ ４ ２ ７ ℃） 瞬时 ：
０ ｂ≥ ４ ５ ０ＭＰａ 、 ｏ ０ ２ ≥ ４０ ０ＭＰａ、
废，温度偏低 锻造过程 中金属的流动缓 慢，并 易产生锻裂和锻造无法进行 。 ３ ． ２ ． ３高温淬火 淬火 的 目的在于使合金元 素充分 固溶， 以 得到最大 限度 的过饱和 固溶体，经冷加 工、时 效后析 出沉 淀强化相 ，以达 到满足该种材 料所 要求的各项 性能指标 。提 高淬火温度可 以使合 金元素 的固溶量增加 ，提 高材料 的最终 强度 、 硬度 。但是 ，温度过 高将 导致再结 晶组 织的晶 粒粗 大 ，塑 性 下 降，甚 至 产生 过烧 和 裂纹 。 镍铬硅 铜合 金材料 淬火 温度与 性能 的关系 （ 材 料 工艺 状态 ：淬火一 ５ ０ ％ 冷 加工一 ４ ５ ５ ℃时效一 淬 火一 ５ ｏ ％ 冷加 工一 ４ ５ ５ ℃时效） 如 图１ 和 图２ 所示 。 …………………’ 孬 撼 茹 … … … … 一 ｊ
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掌苤室 ． －
镍铬 硅铜 合金材料加 工工 艺研 究 及应 用
沈 阳兴 工铜 业有 限公 司 白继 明 何 宝威 石孝永
【 摘要 】镍铬硅铜合金材 料是根据３ ０ ０ ＭＷ、６ ０ ０ ＭＷ汽轮发 电机用 转子槽楔材料所要 求的技 术参数开发研制 的，本 文介绍 了该种铜合金材料 的加 工工艺方法及所能达到 的 技术指标及其 应用。 【 关键调 】汽轮发 电机 转子槽楔材 料；高温淬火 ；时效 ；冷加工
１ ． 引 言
目前 ，我 国各大型电机制造厂 家为 了提高 汽轮 发电机 的不平衡运行 能力和保证 发 电机负 序 电流造成温度 升高 的安全 可靠性 ，对 所选用 的转 子槽楔材料 要求必须 有较高的 导电性和具 备很高 的常温和 高温机械性能 。
多年来 ，国内部 分大型汽轮发 电机 组制造 厂家所选 用 的汽 轮发 电机转 子槽楔材料 多数采 用美 国西屋公 司技术条件所 提出 的镀钻锆 铜合 金材 料，该种材 料各项性 能指标优 良，其材料
０ ｂ ＞５ ￣ ２ ０ Ｍ Ｐ ａ 、 。ｎ ２ ＞４ ￣ ５ ０ Ｍ Ｐ ａ 、 ６ ５ ≥５ ％ 。
然而 ，由于铍有 毒，造价高 ，出于对环境 保护和人 体建康 以及 经济效 益等方面 的考 虑， 国 内应用 厂家提 出更换该种材 料 ，寻求可 替代 ３ ． １工艺选 择 的无毒且 造价低廉 的铜合金材 料 。如北 京重型 电机 厂提 出 了３ ０ ０ Ｍ Ｗ 汽轮 发 电机转 子槽楔 材料 ３ ． １ ． １ 熔铸一热锻一 高温淬火一冷加工一 的技 术条 件 ，即： 《 Ｏ Ｅ Ｇ ，５ ０ ９ ，０ １ ３ ｝技 术条 中温 时效一 机械加工 。 件 ，其材料性 能要求如下： ３ ． １ ． ２ 熔铸一热锻一 高温淬火一冷加工一 Ａ ． 常温机械性 能： 中温 时效 一 二次 高 温淬 火一 冷 加工 一 中温 时
０ ｂ ≥７ ２ ０ Ｍ Ｐ ａ 、 ０ ｏ ３ Ｏ Ｍ Ｐ ａ 、 ６ ５ ≥１ ４ ％ 、 ２≥６
．
无磁性 ，冲 击时不 易产 生火花 。其 中镍能提 高 铜合 金材 料 的机 械 性 能和 耐蚀 性 能 ，并 兼有 良好 的导 电性 ，镍 与硅 能形 成化合 物Ｎ ｉ Ｓ ｉ 并 能溶于铜 ，在共 晶温度 （ １ ０ ２ ５ ℃）时镍的最 大 溶解度为８ ． ３ ％ ，一般镍 与硅元素含 量的 比值为 ４ ． ５ ： １ 易获 得较好 的综 合机械 性 能，并 能获得 较宽 的加工 工艺范 围。经固溶强化 处理后 ，会 因化 合物Ｎ ｉ ｓ ｉ 的沉 淀而 强化 ，当镍 与硅 的 比 值小 于４ 时 ，合金 的硬度 和 强度提 高 ，但 导 电 性和淬火后 的塑性却 降低 ，满足不 了综合性 能 的要求 。铬 与镍相似 ，能形成溶于 固态铜的化 合物 硅化铬 ，从而强化基 体。铬是很 少降低铜 导电率的元 素，且可借沉 淀硬化来提 高材料 的 机 械 性 能 ，在共 晶 温度 下 ，铬 在铜 中的 最大 溶解度 为０ ． ６ ５ ％ 。我们 选择 了镍铬 硅铜合 金材 料化学成分 为：Ｎ ｉ ２ ． ２ ～３ ． ０ ％ 、Ｃ ｒ Ｏ ． ４ ～０ ． ７ ％ 、 Ｓ ｉ Ｏ ． ４ ～Ｏ ． ７ ％ 、Ｃ ｕ 余量 。 ３ ． 镍 铬硅铜合 金材 料关键加工工 艺选择及 控制
ｌ Ⅱ 出≥ ９ ６ 。
３ ． ２ ． １熔铸 （ １ ） 熔铸 ：采用 工频 电炉熔炼 半连续 铸造 的方法进行 ，熔铸时Ｃ ｕ ，Ｎ ｉ 可直接装 炉加入 ， ｃ ｒ 预 先装入紫铜 管 中，将 铜管两端封 闭，然后 以料包 的形式加入 ，Ｓ ｉ 待 出炉浇铸前加入 ： 例如 ：熔铸 ｌ Ｏ Ｏ ｋ ｇ 镍铬硅 铜合 金材料 时 ， 加入９ ４ ． ３ ５ ｋ ｇ ， － ￣ ９ ５ ． ２ ｋ ｇ 的铜和２ ． ｉ ｋ ｇ ￣２ ． ９ ｋ ｇ 的镍 直接 装炉 ，熔铸 温度达 到１ ２ ９ ０ ￣１ ３ １ ０ ＂ Ｃ时加入 含 铬０ ． ４ ｋ ｇ ￣Ｏ ． ７ ｋ ｇ 的紫铜 管料包 ， 紫铜 管的质 量 为１ ． ５ ｋ ｇ ，熔铸温 度达 到１ ３ ３ ０ ￣１ ３ ５ ０ ℃时加 入质 量为０ ． ３ ｋ ｇ ￣０ ． ７ ｋ ｇ 的Ｓ ｉ ，然后在 炉 口液面 加入 硼砂进 行覆 盖 ，防 止氧化造渣 ，覆盖厚度 为３ ０ ￣４ ０ ｍ ，待熔铸温度 达到 ｌ ３ ５ Ｏ ～１ ３ ７ ０ ℃时
．百度文库
６ ５ ≥３ ． ５ ％ 。
综合 西屋公司和北 京汽 轮 电机有 限责任公 司的技术 条件要求 ，我们对镍 铬硅铜合 金材料 的化 学成 份、加 工工艺方案进 行 了比较 系统的
试验 ，并取得 了突破 ，其性 能指标可稳 定在如
下值： Ａ ． 常温导 电性 能：
０ ｂ ≥７ ２ ５ Ｍ Ｐ ａ 、 ０ ｎ ２ ≥６ ３ ５ ＾ ａ 、 ６ ５ ≥１ ６ ％ 、
性能要求如 下：
Ａ ． 常温机械 性能为：
０ ｂ ￣６ ＞ ９ ０ Ｍ Ｐ ａ、 ０ ｎ ２ ￣５ ＞ ９ ０ Ｍ Ｐａ 、 ６ ５ ＞１ ｉ ５ ％、
职Ｂ ≥９ ２ 、导 电率 ≥３ ８ ． １ ％ Ｉ Ａ ｌ ｃ Ｓ 。 Ｂ ． 高温４ ２ ７ ℃瞬 时机 械性能为 ：