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作者: 時間:2016-07-14 08:32:24 瀏覽數:8856
根据不锈钢焊件的用途、钎焊温度、接头性能及造价的不同,可用于不锈钢的硬钎料有银基钎料、银基钎料、锰基钎料、镍基钎料及贵金属钎料等。
1.银基钎料
银基钎料是钎焊不锈钢最常用的钎料,其中银铜锌及银铜锌镉钎焊应用最广。由于银铜锌及银铜锌镉钎焊温度不太高,因而对母材的性能影响不大。这些钎料在钎焊温度下,容易引起晶界析出碳化物,但由于1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Nb不锈钢含钛、铌稳定剂,则可避免出现晶间腐蚀。银基钎料1Cr18Ni9Ti的接头力学性能见表2-10。
表2-10 银基钎料钎焊1Cr18Ni9Ti的接头力学性能 MPa
型号 | 钎料强度 | 接头抗拉强度 | 接头抗剪强度 |
BCu53ZnAg | 451 | 386 | 198 |
BCu40ZnAg | 353 | 343 | 190 |
BAg45CuZn | 386 | 394 | 198 |
BAg50CuZn | 343 | 375 | 201 |
BAg50CdZnCu | 392 | 375 | 205 |
钎焊不含镍的不锈钢时,接头在潮湿空气中会发生缝隙腐蚀。为了防止这种现象,应采用含镍较多的钎料,如B-Ag50CuZnCdNi。钎焊马氏体不锈钢时,为了保证母材不发生退火软化现象,须在不高于650℃的温度下进行钎焊,此时可选用B-Ag40CuZnCd钎料。在保护气氛中钎焊不锈钢时,可以采用含锂的自钎剂钎料,如B-Ag92CuLi、B- Ag72CuLi和B- Ag72CuNiLi等。真空钎焊不锈钢时,要求钎料不含易蒸发的锌、镉等元素,但因铜共晶钎料B-Ag72Cu的润湿性不好,这时可选用含锰、镍、钯等元素的银钎料。
一般银基钎料的不锈钢接头,其使用温度不宜超过300℃,因为超过300℃以后,钎焊接头强度急剧下降。若要求提高工作温度,可选用B-Ag49CuZnMnNi钎料,但此钎料在高于480℃后,抗氧化性能急剧下降。银基钎料常以棒状、丝状、片状及箔状供货选用。
2.铜基钎料
纯铜钎料主要用于不锈钢钎焊,铜基钎料主要有纯铜、铜镍及铜锰钴钎料等。
纯铜钎料主要用于气体保护下钎焊1Cr18Ni9Ti。当用于真空钎焊时,钎焊时间要短,或充以部分氮气,以防铜的蒸发。另外,纯属铜钎料用于保护气氛或真空钎焊时,搞氧化性不好,所以钎焊接头的工作温度不宜超过400℃
用黄铜钎料钎焊不锈钢时,容易使不锈钢产生“白裂”现象,建议少用。铜磷钎料与不锈钢能产生脆性界面层,所以不适用于不锈钢的钎焊。
对于在较高温度下工作的焊件,可以用高温铜基钎料。用两种高温铜基钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢搭接接头的性能见表2-11。
高温铜基钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢搭接接头的性能
钎料型号 | 接头抗剪强度/MPa | |||
20℃ | 400℃ | 500℃ | 600℃ | |
B-Cu68NiSi(B) | 324-339 | 186-216 | - | 154-182 |
B-Cu69MnCuSi(B) | 241-298 | - | 139-153 | 139-152 |
铜镍钎料如B-Cu68NiSi主要用于火焰钎焊、感应钎焊等方法。炉中钎焊时,由于钎焊温度高(约1200℃),会使不锈钢晶粒明显长大,如晶粒由钎焊前的7-8级,变成钎焊后的3-4级,为了避免近缝区晶粒的过度长大,最好不进行重复补焊。
铜锰钴钎料主要用于保护气氛马氏体不锈钢。采用8Cu58MnCo钎焊马氏体不锈钢,它的996℃的钎焊温度,正好与大多数马氏体不锈钢的淬火温度适应。用这种钎料钎焊1Cr13不锈钢的接头抗剪强度见表2-12.为便于比较,同时列出了用B-Au82Ni钎料和B-Ag76CuPbQQ钎料1Cr13不锈钢接头的抗剪强度。
表 2-12 钎焊1Cr13不锈钢接头的抗剪强度
钎料型号 | 接头抗剪强度/MPa | |||
20℃ | 427℃ | 538℃ | 649℃ | |
B-Cu68MnCo | 415 | 317 | 221 | 104 |
B-Au82Ni | 441 | 276 | 217 | 149 |
B-Ag76CuPb | 299 | 207 | 141 | 100 |
表-212表明:在538℃温度下,用B-Cu58MnCo钎料钎焊的1Cr13不锈钢接头的强度,与用B-Au82Ni钎料钎焊的相近,比用B-Ag76CuPb钎料钎焊的高。钎焊接头在静止空气中的抗氧化试验结果表明:B-Cu58MnCo钎料的工作温度可以达用538℃,B-Au82Ni钎料的工作温度超过649℃,而B-Ag76CuPb钎料的最高工作温度必须限制在427℃。铜基钎料通常制成棒状、丝状及片状供货。
3.锰基钎料
主要用于气体保护钎焊,要求气体的纯度较高。它们不适用于火焰和真空钎焊。由于锰基钎料的熔点较高,为了避免母材的晶粒长大,应尽量选择钎焊温度低于1150℃的相应钎料。
用锰基钎料钎焊不锈钢可以获得满意的钎烛效果。表2-13列出部分锰基钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢接头的性能。
表2-13 部分锰基钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢接头的性能
钎料型号 | 接头抗剪强度/MPa | |||||
20 | 300 | 500 | 600 | 700 | 800 | |
B-Mn70NiCr | 323 | - | - | - | - | - |
B-Mn40NiCrCoFe | 248 | 255 | 216 | 152 | 157 | 108 |
B-Mn70NiCo | 325 | - | 253 | 160 | - | 103 |
B-Mn50NiCuCrCo | 353 | 294 | 225 | 137 | - | 69 |
B-Mn5NiCuCr | 366 | 270 | - | 127 | - | 67 |
Mn-Ni-CoB钎料中因含硼面降低了钎料溶点并且改善了钎料的铺展性。用这种钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢接头的抗拉强度,与B-CU68NiSi(B)钎料钎焊相近,但晶间渗入深度小。
4.镍基钎料
镍基钎料钎焊不锈钢,可以得到最好的温度性能。用镍基钎料钎焊时,装配间隙的大小对接头的强度及塑性有很大的影响,间隙小则性能好。以镍基钎料B-Ni74CrSiFeB(C)、 B-Ni74CrSi、1Cr13和1Cr18Ni11Bb不锈钢为例,当接头间隙极小时,以这两种钎料钎焊的接头的抗拉强度基本相同,并与母材等强度,塑性也较好;当间隙增大至0.05mim时,接头的强度和塑性已趋于零。究其原因,镍基钎料由于熔点的要求,常含有较多的硼、硅、碳、使钎料由很多非金属脆性化合物组成。
钎焊过程中,钎料中的硼、硅、碳等元素向不锈钢扩散,形成复杂的带有脆性的化合物。当间隙极小时,钎缝中这些元素的含量少,扩散距离短,因此在钎焊时间内得以全部扩散,使钎缝组织变为铬在镍中的固溶体;间隙大时,钎缝中的硼、硅或碳含量增多,扩散距离也增大,这些元素来不及向母材全部扩散,因此钎缝中间留下连续的脆性层,接头的强度和塑性急剧下降。
由于碳和硼的原子直径小,并且容易全部扩散掉;硅的原子直径大,主要向晶内扩散,扩散速度慢,所以用硅含量高的B-Ni71CrSi钎料钎焊的不锈钢,更容易出现连续的胞性相层,以致B-Ni71CrSi钎料对间隙影响更为明显,在正常钎焊范围内不大于10μm。因此钎料钎焊时,装配间隙要小。
5.贵金属钎料
在金镍钎料中,典型的B-Au82Ni。在银铜钯钎料中,以B-Ag54CuPd钎料钎焊的挠接头性能最好,应用较广。
B-Au82Ni钎料的钎焊温度合适,钎焊1Cr18Ni11Nb不锈钢,不会发生晶粒长大现象;钎焊马氏体不锈钢,可使淬火和钎焊过程结合起来。另外,此钎料对间隙大小不敏感。用它钎焊1Cr18Ni11Nb不锈钢,在0-0.15mm间隙范围内,接头强度基本不变,接头抗拉强度基本上与母材相等,接头的抗氧化能力在817℃以下都很好。另外,钎料没有向不锈钢晶间渗入的现象,对母材的溶蚀也不大,可以钎焊薄件。但它的价格昂贵,现已被其他钎料逐步取代,如B-Ag54CuPd、B-Cu58MnCo等钎料。
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