低碳鋼與灰鑄鐵釬焊接頭金相組織

通過動(dòng)態(tài)掛片腐蝕實(shí)驗(yàn)、宏觀和金相組織觀察、sem及能譜分析等方法對采用cu-zn釬料、ag-cu釬料、cu-p釬料釬焊的無氧純銅-低碳鋼管釬焊接頭的耐蝕性能進(jìn)行了評價(jià)分析.結(jié)果表明:采用cu-p釬料時(shí)鋼和釬縫間出現(xiàn)裂紋,接頭遭受腐蝕后銅管內(nèi)壁普遍腐蝕,同時(shí)釬縫因腐蝕而開裂;cu-zn釬縫成型好,但釬縫本身出現(xiàn)由于金相組織發(fā)生選擇性腐蝕而引起的局部蝕坑,銅管對應(yīng)處也出現(xiàn)明顯減薄性腐蝕;ag-cu釬料所焊接頭成型好,接頭各處腐蝕輕微.建議采用ag-cu釬料進(jìn)行銅-低碳鋼的釬焊

為實(shí)現(xiàn)al2o3陶瓷與低碳鋼的可靠連接,分析影響接頭力學(xué)性能的因素,測試了al2o3陶瓷/agcuti/低碳鋼釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度,通過sem及eds對斷口形貌、成分進(jìn)行分析,確定了斷裂路徑.結(jié)果表明,隨著釬焊溫度的升高或者保溫時(shí)間的延長,接頭的抗剪強(qiáng)度都呈先增大后減小的趨勢.當(dāng)釬焊溫度為900℃,保溫時(shí)間為5min時(shí),接頭抗剪強(qiáng)度達(dá)103mpa.此時(shí),斷裂大部分發(fā)生在al2o3陶瓷母材,小部分發(fā)生在al2o3陶瓷/釬料界面處,且均為脆性斷裂.

選用釬料hl105真空釬焊wc-co硬質(zhì)合金與低碳鋼,系統(tǒng)地研究了焊接溫度對硬質(zhì)合金/鋼釬焊接頭組織和性能的影響。研究表明:用釬料hl105成功地焊接了硬質(zhì)合金和低碳鋼;隨著釬焊溫度的升高,釬料流動(dòng)性和潤濕性增加,同時(shí),釬料成分元素?fù)]發(fā),焊縫寬度變窄,基體晶粒組織長大,硬質(zhì)合金/鋼接頭的抗拉強(qiáng)度先增加后降低。當(dāng)釬焊溫度為980℃,硬質(zhì)合金/鋼接頭達(dá)到的最佳抗拉強(qiáng)度為263.9mpa。

冰箱壓縮機(jī)殼體的組裝焊接中,機(jī)殼與紫銅管是焊接在一起的。機(jī)殼采用08a1深沖板(或08f),因拉伸后內(nèi)應(yīng)力大,且因含合金元素a1,若采用大參數(shù)焊接可能在機(jī)殼近縫區(qū)產(chǎn)生滲透裂紋,因此必須采用小參數(shù)焊接。加熱溫度控制在800℃以下。由于紫銅管的熔點(diǎn),導(dǎo)電性和線膨脹系數(shù)等熱物理性能與機(jī)殼的差異,使其焊接性變差。紫銅管與機(jī)殼的焊接,要求焊縫成形美觀,疲勞強(qiáng)度高,氣密性好,為達(dá)此目的,現(xiàn)選用中溫釬焊工藝,具體介紹如下。

對高鋁鋅基釬料(zn-al-cu-mg)在碳鋼上進(jìn)行潤濕性試驗(yàn),分析了釬焊溫度、釬劑成分對釬料潤濕性的影響,同時(shí)研究了稀土la對釬料潤濕性能的影響。結(jié)果表明,配合qj203釬劑、釬焊溫度560℃、加入適量的稀土可以改善釬料對碳鋼的潤濕能力,其最佳含量約為0.05%。

選用活性釬料agcuti或cuti對陶瓷與不銹鋼進(jìn)行直接釬接。拉伸試驗(yàn)和金相分析結(jié)果表明,釬料的選擇是成功的。

采用bag45cuzn釬料對自蔓延高溫合成的tic金屬陶瓷與中碳鋼進(jìn)行了真空釬焊連接,利用掃描電鏡、電子探針、x射線衍射等分析手段對接頭的界面結(jié)構(gòu)和室溫抗剪強(qiáng)度進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,利用bag45cuzn釬料可實(shí)現(xiàn)tic金屬陶瓷與中碳鋼的連接;接頭的界面結(jié)構(gòu)為tic金屬陶瓷/(cu,ni)固溶體/ag基固溶體+cu基固溶體/(cu,ni)固溶體/(cu,ni)+(fe,ni)/中碳鋼;在連接溫度為850℃保溫10min的釬焊條件下,接頭的抗剪強(qiáng)度可達(dá)121mpa。

分別研究了四種銀基釬料,參照有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn),評價(jià)了其釬焊tb2/不銹鋼的釬焊工藝性能,優(yōu)選出一種釬料并確定了最佳的釬焊工藝參數(shù),同時(shí)研究了其釬焊工藝與tb2合金熱處理的匹配性。

使用質(zhì)量比為6:4的混合鎳基釬料bni-2與bni-5對316l不銹鋼進(jìn)行真空釬焊。由于釬縫間隙對釬焊接頭組織性能有重要影響,所以在釬焊溫度1140℃,保溫時(shí)間10min的釬焊參數(shù)下,分別對釬縫間隙為30,60和100μm進(jìn)行了釬焊實(shí)驗(yàn)。主要通過光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜分析儀、電子探針顯微分析儀以及顯微硬度計(jì)等對釬焊接頭界面組織特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明,分布于釬焊接頭中心連續(xù)共晶組織是導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展的主要通道。另外,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)行完整的等溫凝固過程時(shí),只有γ-ni固溶體相存在于釬焊接頭中,但在釬縫與母材邊界的沿晶界區(qū)域仍存在第二相的金屬間化合物。

用差熱分析、電子探針和金相分析等方法對用bni2釬料真空釬焊不銹鋼(1cr18ni9ti)釬縫的相變規(guī)律進(jìn)行了研究,并以fick第二擴(kuò)散定律為基礎(chǔ),對釬焊過程中硼元素的擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。研究結(jié)果表明,硼是影響釬縫組織和重熔溫度的主要元素,延長釬焊時(shí)間或進(jìn)行焊后擴(kuò)散處理可以大大改善釬縫的綜合性能。通過理論計(jì)算得出了在規(guī)定釬焊工藝條件下釬縫中不出現(xiàn)低熔化合物相的臨界釬焊間隙與焊接時(shí)間的關(guān)系式,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,計(jì)算精度優(yōu)于6%。

用金相試驗(yàn)、ｘ射線衍射物相分析和電子探針分析方法，系統(tǒng)地研究了４種鎳基釬料釬焊１ｃｒ１８ｎｉ９ｔｉ的釬縫組織特征和相組成及其隨熱處理時(shí)間的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，用ｂｎｉ１ａ和ｂｎｉ２釬料釬焊（１１２０℃，１０ｍｉｎ）的縫寬為０．１０ｍｍ的釬縫由αｎｉ、ｎｉ５ｓｉ２，ｃｒｂ和ｆｅ４．５ｎｉ１８．５ｂ６組成，近縫區(qū)擴(kuò)散層由αｆｅ，γｆｅ和ｆｅ２ｂ組成。用ｂｎｉ５釬料釬焊（１１７５℃，１０ｍｉｎ）的縫寬為０．０５ｍｍ的釬縫由αｎｉ，ｎｉ５ｓｉ２和ｎｉ１６ｃｒ６ｓｉ７組成。用ｂｎｉ７釬料釬焊（１０５０℃，１０ｍｉｎ）的縫寬為０．０５ｍｍ的釬縫由αｎｉ，ｎｉ２ｐ和（ｆｅ，ｎｉ）３ｐ組成。

以ti、cu混合金屬粉末為釬料真空釬焊si/sic復(fù)相陶瓷與殷鋼,通過掃描電鏡、能譜儀、x射線衍射對接頭組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。結(jié)果表明:ti-cu釬料對陶瓷和殷鋼都具有良好的潤濕性;在980℃保溫10min條件下形成良好的連接接頭,連接層主要由ti-cu化合物和ti5si3相組成,在連接層與陶瓷界面生成tisi2、ti3sic2和tic反應(yīng)層;在980℃保溫15min條件下,連接層中生成的化合物種類沒有變化,但在近縫區(qū)的陶瓷中產(chǎn)生了橫向裂紋,導(dǎo)致接頭強(qiáng)度急劇下降。接頭室溫剪切強(qiáng)度在980℃保溫10min時(shí)最高達(dá)到90mpa。

采用1kwnd∶yag激光器焊接2mm厚h62黃銅和20#鋼管材.聚焦激光作用在接頭黃銅一側(cè)形成深熔焊接熔池,熔化的黃銅浸潤碳鋼界面形成接頭.因此,在焊縫的黃銅一側(cè)為深熔焊,碳鋼一側(cè)為釬焊,這一方法稱為激光深熔釬焊(lpb).采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡(sem)和x射線能譜分析(eds)對焊縫成形和接頭界面進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)黃銅母材與焊縫界面是正常的激光深熔焊特征,同時(shí)碳鋼母材與焊縫的界面形成了良好的冶金結(jié)合,相互作用區(qū)的寬度約為3μm.顯微硬度結(jié)果表明焊縫硬度值高于黃銅母材.經(jīng)爆破實(shí)驗(yàn)測試,斷裂發(fā)生在黃銅一側(cè),表明h62黃銅-20#鋼激光深熔釬焊接頭力學(xué)性能滿足工業(yè)使用要求.

采用兩種銅基釬料hl841(cuznmnsnnico合金)和hl105(cuznmn合金)對yg8硬質(zhì)合金和低碳鋼進(jìn)行真空釬焊,并對比研究了焊縫的微觀組織、元素?cái)U(kuò)散情況及接頭抗拉強(qiáng)度。研究表明:兩種釬料與硬質(zhì)合金結(jié)合處形成互溶區(qū),hl105形成的互溶區(qū)寬度大概為1μm,而hl841形成的互溶區(qū)寬度約為3μm;hl841釬料中的co、ni等元素有利于形成fe-co-ni單相固溶體,同時(shí)釬焊過程中釬料中的co還能緩解硬質(zhì)合金中粘結(jié)相co的擴(kuò)散流失。這些原因使得采用hl841焊接的試樣的接頭力學(xué)性能優(yōu)于hl105。

通過對超低碳鋼brc3釬焊裂紋構(gòu)件的成分及組織分析,發(fā)現(xiàn)合金元素及雜質(zhì)在晶界的析出,是brc3鋼抗晶間腐蝕能力下降,從而造成其釬焊裂紋的主要原因之一。

鋁基釬料真空釬焊接頭的腐蝕性 陳學(xué)定1,　宋　強(qiáng)2,　俞偉元1,　宋　　1 (1.甘肅工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,蘭州　730050;2.山東盛大納米材料有限公司,山東泰安　271000) 摘　要:采用nacl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的溶液對四種al-si-cu釬料的真空釬焊接頭 進(jìn)行全浸試驗(yàn),對腐蝕后的釬焊接頭進(jìn)行觀察,分析接頭的腐蝕類型,研究接頭的腐蝕 機(jī)理,對cu的晶界偏析及擴(kuò)散進(jìn)行了討論。結(jié)果表明,鋁基釬料真空釬焊后的接頭仍 然存在腐蝕問題,腐蝕產(chǎn)物為alcl3、al(oh)3、al(oh)2cl,腐蝕類型有點(diǎn)蝕和晶間腐蝕; 并且隨著cu含量的增加腐蝕加重,cu的偏析與擴(kuò)散對接頭腐蝕行為產(chǎn)生重要的影響, 在晶界形成al2cu,使晶界周圍形成貧cu區(qū),與晶粒內(nèi)部

采用活性釬料cu70ti30對al2o3陶瓷與q235鋼進(jìn)行了連接。用掃描電鏡、能譜儀和x射線衍射儀對焊接界面進(jìn)行了微觀表征。結(jié)果表明,1100℃是最佳的釬焊溫度,該溫度下釬料充分熔化填充接頭間隙并與陶瓷和鋼側(cè)相互擴(kuò)散,形成由三層構(gòu)成的界面結(jié)合區(qū),即液態(tài)釬料填充陶瓷微孔形成的反應(yīng)層、ti-cu合金層以及鋼側(cè)擴(kuò)散層;在界面結(jié)合區(qū)生成有alcu4、cu3tio4、tic、tife2等新相;界面結(jié)合區(qū)組織致密,裂紋、微孔缺陷較少,實(shí)現(xiàn)了較好的冶金結(jié)合。

采用ａｇ－ｃｕ－ｔｉ活性釬料，研究了氧化鋯陶瓷與１ｃｒ１８ｎｉ９ｔｉ不銹鋼的釬焊，探討了軟性中間層ｃｕ對接頭強(qiáng)度的影響規(guī)律，分析了陶瓷與釬料的界面反應(yīng)，結(jié)果表明：陶瓷與釬料間存在一明顯反應(yīng)層，厚度約為４．４μｍ，反應(yīng)產(chǎn)物為δ－ｔｉｏ和γ－ａｇｔｉ３，并按ｚｒｏ２／δ－ｔｉｏ／δ－ｔｉｏ＋γ－ａｇｔｉ３／ａｇ－ｃｕ呈層狀過渡分布，中間層ｃｕ對陶瓷與不銹鋼釬焊接頭強(qiáng)度有很大的影響，當(dāng)厚度合適時(shí)，ｃｕ通

(1)低碳鋼的焊接性。低碳鋼由于其含碳量和合金元素量較少,其焊接性較好。焊接低碳鋼時(shí),一般不需要采取特殊的工藝措施,對焊接電源沒有特殊要求,交、直流弧焊電源均可。低碳鋼焊縫的綜合力學(xué)性

用掃描電鏡、光學(xué)顯微鏡和力學(xué)性能測試研究經(jīng)880℃×3.5h的常規(guī)退火低碳鋼合金焊絲er110s的拉拔斷口。焊絲顯微組織為鐵素體、碳化物粒子和島狀貝氏體,斷口由大片韌窩與一些解理小平面交替組成。斷口分析說明,彌散分布的碳化物質(zhì)點(diǎn)對應(yīng)微孔聚集型斷裂韌窩,貝氏體組織對應(yīng)解理小平面,貝氏體硬而脆,斷裂韌度低,裂紋擴(kuò)展阻力小,是引起焊絲斷裂的主要原因。采用再結(jié)晶退火(700℃保溫15h)能夠消除貝氏體組織,改善焊絲拉拔性能。

通過對低碳鋼與低合金鋼的焊接性能進(jìn)行分析,選用適宜的焊接方法、焊接材料、檢測手段,采取相應(yīng)的質(zhì)量控制措施,制定了適宜的焊接工藝,確保產(chǎn)品焊接接頭性能符合產(chǎn)品技術(shù)條件要求。