一般變壓器鐵芯經熱處理后,會有部分鐵芯局部表面有一層藍色的氧化膜。而取鐵芯廢品拆片時發(fā)現(xiàn)部分鋼片脆性極大,用手一彎就斷。將在料筐中心、邊緣等不同位置選取的樣品作好標記,制備成金相試樣,對鐵芯相同部位(即剪口處)進行晶粒大小比較。發(fā)現(xiàn)普遍的情況是位于料筐中心的比邊緣的再結晶晶粒細小。顯然爐內邊緣溫度偏高而中心溫度偏低。塑變再結晶晶粒度與退火的溫度和時間有關,尤其對溫度敏感。
“真空退火爐”爐內工件溫度的均勻性依賴輻射和對流傳熱。因rjj-90-9爐子的料筐直徑尺寸(φ600)大,在升溫過程中,中央和邊緣工件溫差大,層數(shù)越多屏蔽輻射的效果越強烈,中央工件到溫的滯后時間越長。按估計在1.3~13pa真空度條件下,這個滯后時間要超過3h。按實際工藝條件,在1.3×103~1.3×104pa真空度范圍內,對流傳熱仍然起到一定的作用,因此實際的滯后時間介于真空條件下和空氣爐二者之間,即滯后1~3h。在冷卻過程中,爐內壓力較高甚至是正壓,加速了對流傳熱,但降溫階段中央工件“滯后到溫”仍然未能完全補償升溫階段的滯后到溫時間。綜合結果是中央工件的實際加熱保溫時間短,陶瓷閥門實際的有效退火時間不足,所以再結晶晶粒細小,電磁性能普遍較差。
爐內溫度的不均勻必然伴隨氣氛的不均勻。如果爐內氣氛不良,就會引起氧化或滲碳。硅鋼片經工藝處理后靠近墊紙位置取樣所觀察到的異常組織。這就了解到變壓器鐵芯中的珠光體組織的含碳量為0.61%;基體的碳含量也高出原材料碳含量(c≤0.003%)一個數(shù)量級。
述結果顯示,在退火過程中,確實出現(xiàn)了局部的滲碳現(xiàn)象。究其原因應與以下工裝條件有關。繞卷r型鐵芯所用的模芯材料為鑄鐵,鑄鐵中的石墨是供c源;而模芯與條料間的墊紙在發(fā)生不完全燃燒時也會引致相鄰近鋼帶的滲碳。至于氧化膜,是在退火工藝初期形成的。退火爐內真空度甚低(僅為5×103~1.3×104pa),雖然充氮保護,但爐內的氧勢足以使鋼料在升溫過程中(主要是在<570℃階段)發(fā)生氧化,生成以fe3o4為主的氧化膜。但在金相分析和外觀檢查中發(fā)現(xiàn),并非所有的鐵芯都出現(xiàn)第二相和產生氧化膜,這是爐內溫度和氣氛不均勻的反映。組織不一致是導致產品電磁性能參數(shù)分散的原因,特別是那些出現(xiàn)第二相的鐵芯,電磁性能劇烈變壞。