不銹鋼真空釬焊焊接接頭的組織和力學(xué)性能

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1、不銹鋼真空釬焊焊接接頭的組織和力學(xué)性能[簡介]:摘要:本文主要對采用BNi-2、BNi-5、BПP-1、Cu四種不同釬料的1Cr18Ni9Ti不銹鋼真空釬焊焊接接頭的顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明：釬縫的組織與釬焊溫度和釬料的成分等因素有關(guān)。在本次試驗(yàn)條件下，使用BNi-2釬料釬焊得到的釬縫組織中出現(xiàn)了大量的化合物相；而采用其余三種釬料，即BNi-5、BПP-1和Cu釬焊時，其釬縫中只有少量的化合物相。釬縫接頭的力學(xué)性能與其顯微組織有關(guān)。使用BNi-2釬料釬焊的焊接接頭力學(xué)性能較差，而其余三種釬料釬焊的焊接接頭力學(xué)性能較好。上述試驗(yàn)結(jié)果可為研究真空釬焊提供必

2、要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。不銹鋼真空釬焊焊接接頭的組織和力學(xué)性能摘要:本文主要對采用BNi-2、BNi-5、BПP-1、Cu四種不同釬料的1Cr18Ni9Ti不銹鋼真空釬焊焊接接頭的顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明：釬縫的組織與釬焊溫度和釬料的成分等因素有關(guān)。在本次試驗(yàn)條件下，使用BNi-2釬料釬焊得到的釬縫組織中出現(xiàn)了大量的化合物相；而采用其余三種釬料，即BNi-5、BПP-1和Cu釬焊時，其釬縫中只有少量的化合物相。釬縫接頭的力學(xué)性能與其顯微組織有關(guān)。使用BNi-2釬料釬焊的焊接接頭力學(xué)性能較差，而其余三種釬料釬焊的焊接接頭力學(xué)性能較好。上述試驗(yàn)結(jié)果可為研究

3、真空釬焊提供必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：真空釬焊不銹鋼組織力學(xué)性能序言釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的填充材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度，借釬料熔化填滿母材間的間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法[1]。近年來，釬焊技術(shù)在各工業(yè)部門中占據(jù)著越來越重要的地位，尤其在電器儀表及國防工業(yè)中已成為不可取代的工藝方法。在對航空用合金如不銹鋼、耐熱合金、鈦、鈮、鉭和其它一些高熔點(diǎn)金屬進(jìn)行釬焊時，一般采用真空釬焊。真空釬焊是在真空氣氛中，不用釬劑而進(jìn)行釬焊的一種方法。其優(yōu)點(diǎn)在于：因不用釬劑顯著提高了產(chǎn)品的抗腐蝕性，工藝的可控性好。目前，國內(nèi)外學(xué)者

4、對不銹鋼真空釬焊工藝及其特性進(jìn)行了研究，并取得了一定成果[2~3]。然而針對不同釬料對不銹鋼組織和性能的探討還較少。鑒于此況，本文主要對采用四種不同釬料的不銹鋼真空釬焊焊接接頭的組織和力學(xué)性能進(jìn)行了對比分析。其目的是通過對比不同釬料真空釬焊接頭的力學(xué)性能，來評估它們釬焊接頭力學(xué)性能的差異，從而為真空釬焊工藝研究提供一定的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。1試驗(yàn)材料和方法1.1試驗(yàn)材料試母材選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼，其化學(xué)成分如表1所示。共采用四種釬料，分別是BNi-2和BNi-5兩種鎳基釬料以及BПP-1和純銅兩種銅基釬料。1.2試驗(yàn)方法1.2.1真空釬焊過程釬焊試樣的表面用400

5、號碳化硅砂布沿一定方向打磨。釬焊前，待釬焊面及周圍采用丙酮、酒精等有機(jī)溶劑進(jìn)行清理，去除油污及氧化物等雜質(zhì)為避免釬焊時試件的偏移，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)膴A具或點(diǎn)固定焊定位。釬縫間隙根據(jù)母材與釬料的性質(zhì)可在0.02~0.3mm之間選擇。1.2.2金相組織觀察接頭的金相試樣磨片一般在釬縫的橫截面制取。制備過程包括觀察面的粗加工、磨光、拋光、浸蝕和觀察等步驟。制備好的磨片在浸蝕前用肉眼或放大鏡觀察釬縫是否含有未焊透、夾雜、氣孔、裂紋等宏觀缺陷。浸蝕液根據(jù)不同的釬料采用相應(yīng)的成分。浸蝕后在顯微鏡下觀察釬縫區(qū)的微小缺陷、釬縫、擴(kuò)散區(qū)及母材金屬的組織結(jié)構(gòu)[3]。金相分析包括焊縫、過渡區(qū)

6、和母材的顯微組織分析，在放大倍數(shù)為200倍下進(jìn)行觀察，對比用不同種釬料釬焊接頭微觀組織的差別。1.2.3力學(xué)性能測試力學(xué)性能測試根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB8619－88。剪切試樣的接頭形式為棒狀試樣接頭，剪切試驗(yàn)應(yīng)在固定拉伸加載夾具上進(jìn)行。拉伸和彎曲試樣的接頭形式為板狀試樣接頭，力學(xué)性能測試在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。為避免試樣上出現(xiàn)附加的彎曲應(yīng)力，所有試樣均在具有可調(diào)緊固的夾具上進(jìn)行[1]。2試驗(yàn)結(jié)果及分析2.1金相組織分析2.1.1BNi-2釬料采用BNi-2釬料釬焊1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的顯微組織。釬焊溫度為1040℃，釬焊時間為10min。釬縫組織由兩部分組

7、成：一部分是靠近母材與釬縫界面與之平行的固溶體組織；另一部分是位居中部的化合物相組織。這是由于釬縫中的硼在釬焊時間內(nèi)未能充分?jǐn)U散，使得硼含量超過其在鎳的極限固溶度，因此在釬縫中產(chǎn)生了硼的化合物相。2.1.2BNi-5釬料采用BNi-5釬料釬焊1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的顯微組織。釬焊溫度為1180℃，釬焊時間為10min。采用BNi-5釬料的焊接接頭顯微組織釬縫組織中均出現(xiàn)了少量化合物相，釬縫中形成的化合物相的主要元素是硅。這是由于硅的原子半徑比硼大，其擴(kuò)散系數(shù)比硼小，中部原子來不及擴(kuò)散，從而形成化合物[4]。另外，由于大部分元素已擴(kuò)散到母材，在母材一側(cè)近縫區(qū)

8、出現(xiàn)了網(wǎng)狀