不锈钢的钎焊
出处:按学科分类—工业技术 江苏科学技术出版社《焊工简明实用手册》第487页(2074字)
1.不锈钢钎焊存在的主要问题:
①由于Cr2O3和TiO2相当稳定,使不锈钢表面氧化膜比较难去除。因此,空气中钎焊时,必须采用活性强的钎剂;在保护气氛中钎焊时,只有在低露点的高纯度气氛和足够高的温度下氧化膜才可能被还原;真空钎焊要求真空度在10-2Pa以上。
②对于单相组织的不锈钢来说,钎焊温度不宜过高,保温时间不可过长,否则将由于过热而使晶粒粗化。因此,像奥氏体不锈钢应避免在1150℃以上长时间加热。马氏体不锈钢是在淬火回火状态下使用的,为了避免钎焊温度对焊后性能的影响,可以采用两种不同的钎焊温度,例如钎焊1Cr13和2Cr13不锈钢,一种是与其淬火温度相适应,选择1000~1050℃为钎焊温度,焊完后快速冷却达到母材淬火目的,然后再回火;另一种是选择低于其回火温度(700℃)为钎焊温度,(如650℃),这样焊接不会造成热影响区软化。
③对于不含稳定化元素钛或铌而含碳又较高的奥氏体不锈钢,如1Cr18Ni9,2Cr18Ni9等,应避免在敏化温度范围(500~750℃)内进行钎焊。因碳化铬将沿晶界析出,造成晶界贫铬,在腐蚀介质中使用极易产生晶间腐蚀。
④所有镍铬不锈钢与液态钎料接触时都存在着应力腐蚀倾向,与液态黄铜接触更为明显,为了避免应力腐蚀开裂,焊前应对工件退火,消除内应力后进行钎焊。注意钎焊时加热均匀。
2.软钎焊
对接头强度要求不高时可采用软钎焊,因钎焊温度低,对母材性能影响极小。主要采用锡铅钎料,以含锡量高的为宜,如HLSn63Pb、HLSn60Pb等。必须选用活性强的钎剂去除表面氧化膜,如正磷酸水溶液或氯化锌盐酸水溶液。钎焊时应注意快速加热,以免钎剂失去活性,钎焊温度不宜过高。钎剂残渣腐蚀性强,焊后必须清洗干净。
3.硬钎焊
不锈钢的钎焊主要采用硬钎焊。
①用于硬钎焊的银基钎料主要为银铜锌和银铜锌镉。为提高接头在潮湿环境和水中的抗蚀性能,还可采用含镍的银钎料。
钎焊奥氏体不锈钢时选用钎焊温度在650℃以下的钎料,如BAg40CuZnCd等。可防止母材发生退火。含锂的银基钎料(如BAg72CuLi)适于在保护气氛中钎焊不锈钢,因锂具有自钎剂作用,能提高钎料对不锈钢的润湿能力。
银基钎料钎焊的不锈钢接头强度随不同的钎料类型而存在差别,一般抗拉强度在380~430MPa之间,抗剪强度在190~220MPa之间,注意不能在大于450℃的工况下工作,因接头强度将随温度升高而急剧下降。
②采用铜基钎料的钎焊有如下几种:纯铜钎料可用于保护气氛和真空下钎焊不锈钢;黄铜钎料不推荐用于钎焊不锈钢,因有应力腐蚀倾向,当钎焊马氏体不锈钢时,可用高温铜钎料如QCu-4(Cu58MnCo);此时钎焊温度高,可与不锈钢淬火处理合并进行,能满足400~600℃的工作温度要求。由于钎料中含锰量高,易氧化又易挥发,故不适于火焰钎焊和真空钎焊,主要用于保护气氛炉中钎焊。
③如果工作温度在高于600℃以上的不锈钢接头,适宜用锰基钎料钎焊。锰基钎料的蒸气压高,因此不能用于高真空钎焊;而锰又易氧化,也不适用于火焰钎焊。采用锰基钎料主要用氩气保护的炉中钎焊、感应钎焊或较低真空度的钎焊。
④高温工作的不锈钢应用镍基钎料钎焊。镍基钎料的钎焊需要高的钎焊温度,多在真空或保护气氛炉中钎焊,为了降低镍钎料的熔点,在钎料中加入较多的硼、硅、磷等,而这些元素能形成脆性相,所以用此钎料钎焊的不锈钢接头较脆。为了避免和减少钎缝中产生脆性相,常采用小间隙适当提高钎焊温度和延长钎焊保温时间等方法来解决,让这些易形成脆性相的元素充分向母材扩散,以降低其在钎缝中的浓度。由于磷不易向母材扩散,故含磷的镍基钎料接头间隙应更小,这样可以缩短磷的扩散距离。
不锈钢表面的氧化物的去除需要采用强活性钎剂。用铜基钎料时应使用201号硬钎剂:用银基钎料时宜用QJ-102钎剂。用氢气作保护气体钎焊1Cr13等马氏体不锈钢时,在1000℃钎焊温度下所要求的气体露点应低于-40℃,在1150℃钎焊1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时露点应低于-40℃。真空钎焊的真空度最好大于1.3×10-2Pa。