Спояване на неръждаема стомана

Спояване на неръждаема стомана

1. Способност за спояване

Основният проблем при спояването на неръждаема стомана е, че оксидният филм на повърхността сериозно влияе върху намокрянето и разпространението на спойката.Различни неръждаеми стомани съдържат значително количество Cr, а някои също съдържат Ni, Ti, Mn, Mo, Nb и други елементи, които могат да образуват различни оксиди или дори композитни оксиди на повърхността.Сред тях оксидите Cr2O3 и TiO2 на Cr и Ti са доста стабилни и трудни за отстраняване.При запояване на въздух трябва да се използва активен поток за отстраняването им;При запояване в защитна атмосфера, оксидният филм може да бъде намален само в атмосфера с висока чистота с ниска точка на оросяване и достатъчно висока температура;При вакуумното спояване е необходимо да има достатъчно вакуум и достатъчна температура, за да се постигне добър ефект на спояване.

Друг проблем при спояването на неръждаема стомана е, че температурата на нагряване има сериозен ефект върху структурата на основния метал.Температурата на нагряване при запояване на аустенитна неръждаема стомана не трябва да бъде по-висока от 1150 ℃, в противен случай зърното ще нарасне сериозно;Ако аустенитната неръждаема стомана не съдържа стабилен елемент Ti или Nb и има високо съдържание на въглерод, спояването с твърд припой в рамките на температурата на сенсибилизация (500 ~ 850 ℃) също трябва да се избягва.За предотвратяване на намаляване на устойчивостта на корозия поради утаяването на хромов карбид.Изборът на температура на спояване за мартензитна неръждаема стомана е по-строг.Единият е да се съпостави температурата на спояване с температурата на охлаждане, така че да се комбинира процесът на спояване с процеса на термична обработка;Другото е, че температурата на спояване трябва да бъде по-ниска от температурата на темпериране, за да се предотврати омекване на основния метал по време на спояване.Принципът за избор на температура на спояване на неръждаема стомана с утаяване е същият като този на мартензитната неръждаема стомана, тоест температурата на спояване трябва да съответства на системата за термична обработка, за да се получат най-добрите механични свойства.

В допълнение към горните два основни проблема, има тенденция към напукване под напрежение при спояване на аустенитна неръждаема стомана, особено при спояване с медно-цинков добавъчен метал.За да се избегне напукване под напрежение, детайлът трябва да бъде откален с освобождаване на напрежението преди запояване и детайлът трябва да бъде равномерно нагрят по време на спояване.

2. Спояващ материал

(1) Съгласно изискванията за употреба на заварени елементи от неръждаема стомана, често използваните спояващи спояващи метали за заварки от неръждаема стомана включват калаено-оловно спояващ добавъчен метал, спояващ добавъчен метал на основата на сребро, добавъчен твърд припой на медна основа, добавъчен припой на базата на манган, добавъчен припой на базата на никел добавъчен метал за спояване и добавъчен метал за спояване на благороден метал.

Калаено-оловният припой се използва главно за запояване на неръждаема стомана и е подходящ да има високо съдържание на калай.Колкото по-високо е съдържанието на калай в припоя, толкова по-добра е омокряемостта му върху неръждаема стомана.Якостта на срязване на съединенията от неръждаема стомана 1Cr18Ni9Ti, споени с няколко обикновени калаено-оловни припоя, е посочена в таблица 3. Поради ниската якост на съединенията, те се използват само за спояване на части с малка носеща способност.

Таблица 3 якост на срязване на съединение от неръждаема стомана 1Cr18Ni9Ti, споено с калаено-оловен припой

Добавъчните метали на базата на сребро са най-често използваните добавъчни метали за спояване на неръждаема стомана.Сред тях най-широко използвани са сребърно-медно-цинковите и сребърно-медно-цинковите кадмиеви добавъчни метали, тъй като температурата на спояване има малък ефект върху свойствата на основния метал.Якостта на съединенията от неръждаема стомана ICr18Ni9Ti, запоени с няколко обикновени припоя на основата на сребро, е посочена в таблица 4. Съединенията от неръждаема стомана, запоени с припои на основата на сребро, рядко се използват в силно корозивни среди и работната температура на съединенията обикновено не надвишава 300 ℃ .При запояване на неръждаема стомана без никел, за да се предотврати корозията на запоената връзка във влажна среда, трябва да се използва спояващ добавъчен метал с повече никел, като b-ag50cuzncdni.При запояване на мартензитна неръждаема стомана, за да се предотврати омекването на основния метал, трябва да се използва спояващ добавъчен метал с температура на запояване, която не надвишава 650 ℃, като b-ag40cuzncd.При спояване на неръждаема стомана в защитна атмосфера, за да се отстрани оксидният филм на повърхността, може да се използва съдържащ литий флюс за самозапояване, като b-ag92culi и b-ag72culi.При запояване на неръждаема стомана във вакуум, за да може добавъчният метал все още да има добра омокряемост, когато не съдържа елементи като Zn и CD, които лесно се изпаряват, сребърният добавъчен метал, съдържащ елементи като Mn, Ni и RD, може да бъде избрани.

Таблица 4 якост на съединение от неръждаема стомана ICr18Ni9Ti, споено със сребърен добавъчен метал

Допълнителните метали за спояване на основата на мед, използвани за спояване на различни стомани, са главно чиста мед, меден никел и меден манган и кобалт за спояване.Чистият меден добавъчен метал се използва главно за спояване под газова защита или вакуум.Работната температура на съединението от неръждаема стомана е не повече от 400 ℃, но съединението има лоша устойчивост на окисление.Медно-никелов добавъчен метал се използва главно за пламъчно и индукционно спояване.Якостта на запоеното съединение от неръждаема стомана 1Cr18Ni9Ti е показана в таблица 5. Може да се види, че съединението има същата якост като основния метал и работната температура е висока.Cu Mn съвместно спояващ добавъчен метал се използва главно за спояване на мартензитна неръждаема стомана в защитна атмосфера.Якостта на съединението и работната температура са сравними с тези, споени със златен добавъчен метал.Например съединението от неръждаема стомана 1Cr13, запоено с припой b-cu58mnco, има същата производителност като същото съединение от неръждаема стомана, запоено с припой b-au82ni (вижте таблица 6), но производствените разходи са значително намалени.

Таблица 5 Якост на срязване на съединение от неръждаема стомана 1Cr18Ni9Ti, споено с високотемпературен добавъчен метал на медна основа

Таблица 6 якост на срязване на споено съединение от неръждаема стомана 1Cr13

Допълнителните метали за спояване на основата на манган се използват главно за защитено от газ спояване и се изисква чистотата на газа да бъде висока.За да се избегне нарастването на зърната на основния метал, трябва да се избере съответният спояващ добавъчен метал с температура на спояване по-ниска от 1150 ℃.Задоволителен ефект на спояване може да се получи за съединения от неръждаема стомана, запоени с припой на базата на манган, както е показано в таблица 7. Работната температура на съединението може да достигне 600 ℃.

Таблица 7 Якост на срязване на съединение от неръждаема стомана lcr18ni9fi, запоено с добавъчен метал на основата на манган

Когато неръждаемата стомана е запоена с добавъчен метал на основата на никел, съединението има добри характеристики при висока температура.Този допълнителен метал обикновено се използва за спояване в защитен газ или вакуумно спояване.За да се преодолее проблемът, че повече крехки съединения се произвеждат в запоената фуга по време на образуването на фугата, което сериозно намалява здравината и пластичността на фугата, междината на фугата трябва да бъде сведена до минимум, за да се гарантира, че елементите, които лесно се образуват, са крехка фаза в спойката са напълно разпръснати в основния метал.За да се предотврати появата на растеж на основни метални зърна поради дълго време на задържане при температура на спояване, могат да се предприемат мерките на процеса на краткотрайно задържане и дифузионна обработка при по-ниска температура (в сравнение с температурата на спояване) след заваряване.

Допълнителните метали за спояване на благородни метали, използвани за спояване на неръждаема стомана, включват главно добавъчни метали на основата на злато и съдържащи паладий добавъчни метали, от които най-типичните са b-au82ni, b-ag54cupd и b-au82ni, които имат добра омокряемост.Запоеното съединение от неръждаема стомана има висока якост при висока температура и устойчивост на окисляване, а максималната работна температура може да достигне 800 ℃.B-ag54cupd има подобни характеристики на b-au82ni и цената му е ниска, така че има тенденция да замени b-au82ni.

(2) Повърхността на неръждаема стомана във флюс и атмосфера на пещ съдържа оксиди като Cr2O3 и TiO2, които могат да бъдат отстранени само чрез използване на флюс със силна активност.Когато неръждаема стомана се запоява с калаено-оловен припой, подходящият флюс е воден разтвор на фосфорна киселина или разтвор на цинков оксид на солна киселина.Времето за активност на водния разтвор на фосфорна киселина е кратко, така че трябва да се използва методът на бързо загряване на спояване.Флюсовете Fb102, fb103 или fb104 могат да се използват за спояване на неръждаема стомана със сребърни добавъчни метали.При спояване на неръждаема стомана с добавъчен метал на медна основа се използва флюс fb105 поради високата температура на спояване.

Когато запоявате неръждаема стомана в пещта, често се използва вакуумна атмосфера или защитна атмосфера като водород, аргон и амоняк при разлагане.По време на вакуумно спояване налягането на вакуума трябва да бъде по-ниско от 10-2Pa.При спояване в защитна атмосфера точката на оросяване на газа не трябва да бъде по-висока от -40 ℃ Ако чистотата на газа не е достатъчна или температурата на спояване не е висока, малко количество газов поток за спояване, като борен трифлуорид, може да се добави към атмосферата.

2. Технология на спояване

Неръждаемата стомана трябва да се почисти по-стриктно преди запояване, за да се отстрани всякакъв грес и маслен филм.По-добре е да запоявате веднага след почистване.

Спояването от неръждаема стомана може да използва пламък, индукция и методи на средно нагряване в пещ.Пещта за спояване в пещта трябва да има добра система за контрол на температурата (изисква се отклонението на температурата на спояване да бъде ± 6 ℃) и може да се охлажда бързо.Когато водородът се използва като защитен газ за спояване, изискванията за водород зависят от температурата на спояване и състава на основния метал, т.е. колкото по-ниска е температурата на спояване, толкова повече основният метал съдържа стабилизатор и толкова по-ниско е оросяването изисква се точка на водород.Например, за мартензитни неръждаеми стомани като 1Cr13 и cr17ni2t, когато споявате при 1000 ℃, се изисква точката на оросяване на водорода да бъде по-ниска от -40 ℃;За 18-8 хром-никелова неръждаема стомана без стабилизатор, точката на оросяване на водорода трябва да бъде по-ниска от 25 ℃ по време на запояване при 1150 ℃;Въпреки това, за неръждаема стомана 1Cr18Ni9Ti, съдържаща титанов стабилизатор, точката на оросяване на водорода трябва да бъде по-ниска от -40 ℃ при запояване при 1150 ℃.При спояване с аргонова защита се изисква чистотата на аргона да бъде по-висока.Ако върху повърхността на неръждаема стомана се покрие мед или никел, изискването за чистота на защитния газ може да бъде намалено.За да се осигури отстраняването на оксидния филм върху повърхността на неръждаема стомана, може да се добави и газов поток BF3, както и да се използва самофлюсов припой, съдържащ литий или бор.При вакуумно запояване на неръждаема стомана, изискванията за степента на вакуум зависят от температурата на спояване.С повишаването на температурата на спояване, необходимият вакуум може да бъде намален.

Основният процес на неръждаема стомана след запояване е почистване на остатъчния флюс и остатъчния инхибитор на потока и извършване на термична обработка след запояване, ако е необходимо.В зависимост от използвания флюс и метода на спояване, остатъчният флюс може да бъде измит с вода, механично или химически почистен.Ако се използва абразив за почистване на остатъчния флюс или оксидния филм в нагрятата зона близо до фугата, трябва да се използва пясък или други неметални фини частици.Частите, изработени от мартензитна неръждаема стомана и неръждаема стомана с утаяване, се нуждаят от топлинна обработка в съответствие със специалните изисквания на материала след запояване.Съединенията от неръждаема стомана, запоени с Ni Cr B и Ni Cr Si добавъчни метали, често се третират с дифузионна термична обработка след запояване, за да се намалят изискванията за междината при спояване и да се подобрят микроструктурата и свойствата на съединенията.