Brazarea oțelului inoxidabil

Brazarea oțelului inoxidabil

1. Brazabilitate

Principala problemă în lipirea oțelului inoxidabil este că pelicula de oxid de la suprafață afectează serios umectarea și întinderea aliajului de lipire. Diverse oțeluri inoxidabile conțin o cantitate considerabilă de Cr, iar unele conțin și Ni, Ti, Mn, Mo, Nb și alte elemente, care pot forma o varietate de oxizi sau chiar oxizi compoziți la suprafață. Printre aceștia, oxizii Cr2O3 și TiO2 din Cr și Ti sunt destul de stabili și dificil de îndepărtat. La lipirea în aer, trebuie utilizat flux activ pentru a-i îndepărta; La lipirea în atmosferă protectoare, pelicula de oxid poate fi redusă doar în atmosferă de înaltă puritate, cu punct de rouă scăzut și temperatură suficient de ridicată; În lipirea în vid, este necesar să existe suficient vid și suficientă temperatură pentru a obține un efect bun de lipire.

O altă problemă a brazării oțelului inoxidabil este că temperatura de încălzire are un efect serios asupra structurii metalului de bază. Temperatura de încălzire a brazării oțelului inoxidabil austenitic nu trebuie să depășească 1150 ℃, altfel granulația va crește semnificativ; Dacă oțelul inoxidabil austenitic nu conține elemente stabile Ti sau Nb și are un conținut ridicat de carbon, se va evita, de asemenea, brazarea în limitele temperaturii de sensibilizare (500 ~ 850 ℃). Pentru a preveni scăderea rezistenței la coroziune din cauza precipitării carburii de crom. Selectarea temperaturii de brazare pentru oțelul inoxidabil martensitic este mai strictă. Una este de a potrivi temperatura de brazare cu temperatura de călire, astfel încât să se combine procesul de brazare cu procesul de tratament termic; Cealaltă este ca temperatura de brazare să fie mai mică decât temperatura de revenire pentru a preveni înmuierea metalului de bază în timpul brazării. Principiul de selecție a temperaturii de brazare pentru oțelul inoxidabil de călire prin precipitare este același cu cel al oțelului inoxidabil martensitic, adică temperatura de brazare trebuie să corespundă sistemului de tratament termic pentru a obține cele mai bune proprietăți mecanice.

Pe lângă cele două probleme principale menționate mai sus, există o tendință de fisurare sub tensiune la lipirea oțelului inoxidabil austenitic, în special la lipirea cu metal de adaos de cupru-zinc. Pentru a evita fisurarea sub tensiune, piesa de prelucrat trebuie recoaptă detensionată înainte de lipire, iar piesa de prelucrat trebuie încălzită uniform în timpul lipirii.

2. Material de lipire

(1) Conform cerințelor de utilizare a sudurilor din oțel inoxidabil, metalele de adaos utilizate în mod obișnuit pentru sudurile din oțel inoxidabil includ metalul de adaos pentru lipire cu staniu și plumb, metalul de adaos pentru lipire pe bază de argint, metalul de adaos pentru lipire pe bază de cupru, metalul de adaos pentru lipire pe bază de mangan, metalul de adaos pentru lipire pe bază de nichel și metalul de adaos pentru lipire cu metale prețioase.

Aliajul de lipire cu staniu și plumb este utilizat în principal pentru lipirea oțelului inoxidabil și este potrivit pentru un conținut ridicat de staniu. Cu cât conținutul de staniu al aliajului de lipire este mai mare, cu atât este mai bună umectabilitatea acestuia pe oțelul inoxidabil. Rezistența la forfecare a îmbinărilor din oțel inoxidabil 1Cr18Ni9Ti lipite cu mai multe aliaje de lipire cu staniu și plumb comune este prezentată în Tabelul 3. Datorită rezistenței reduse a îmbinărilor, acestea sunt utilizate doar pentru lipirea pieselor cu capacitate portantă mică.

Tabelul 3 Rezistența la forfecare a îmbinării din oțel inoxidabil 1Cr18Ni9Ti lipită cu aliaj de lipit cu plumb și staniu

Metalele de adaos pe bază de argint sunt cele mai utilizate metale de adaos pentru lipirea oțelului inoxidabil. Printre acestea, metalele de adaos de argint, cupru, zinc și argint, cupru, zinc și cadmiu sunt cele mai utilizate, deoarece temperatura de lipire are un efect redus asupra proprietăților metalului de bază. Rezistența îmbinărilor din oțel inoxidabil ICr18Ni9Ti lipite cu mai multe aliaje de lipit pe bază de argint este prezentată în Tabelul 4. Îmbinările din oțel inoxidabil lipite cu aliaje de lipit pe bază de argint sunt rareori utilizate în medii extrem de corozive, iar temperatura de lucru a îmbinărilor nu depășește, în general, 300 ℃. La lipirea oțelului inoxidabil fără nichel, pentru a preveni coroziunea îmbinării lipite în mediu umed, se va utiliza metal de adaos cu mai mult nichel, cum ar fi b-ag50cuzncdni. La lipirea oțelului inoxidabil martensitic, pentru a preveni înmuierea metalului de bază, se va utiliza metal de adaos cu o temperatură de lipire care nu depășește 650 ℃, cum ar fi b-ag40cuzncd. La lipirea oțelului inoxidabil în atmosferă protectoare, pentru a îndepărta pelicula de oxid de la suprafață, se poate utiliza flux de autolipire care conține litiu, cum ar fi b-ag92culi și b-ag72culi. La lipirea oțelului inoxidabil în vid, pentru a asigura o umectabilitate bună a metalului de adaos atunci când nu conține elemente precum Zn și CD, care se evaporă ușor, se poate selecta metalul de adaos cu argint care conține elemente precum Mn, Ni și RD.

Tabelul 4 Rezistența îmbinării din oțel inoxidabil ICr18Ni9Ti brazată cu metal de adaos pe bază de argint

Metalele de adaos pe bază de cupru utilizate pentru lipirea diferitelor oțeluri sunt în principal cupru pur, cupru nichel și cupru mangan cobalt. Metalul de adaos pentru lipirea cuprului pur este utilizat în principal pentru lipirea sub protecție de gaz sau în vid. Temperatura de lucru a îmbinării din oțel inoxidabil nu depășește 400 ℃, dar îmbinarea are o rezistență slabă la oxidare. Metalul de adaos pentru lipirea cupru nichel este utilizat în principal pentru lipirea cu flacără și lipirea prin inducție. Rezistența îmbinării din oțel inoxidabil 1Cr18Ni9Ti brazat este prezentată în Tabelul 5. Se poate observa că îmbinarea are aceeași rezistență ca metalul de bază, iar temperatura de lucru este ridicată. Metalul de adaos pentru lipirea CuMnCo este utilizat în principal pentru lipirea oțelului inoxidabil martensitic în atmosferă protectoare. Rezistența îmbinării și temperatura de lucru sunt comparabile cu cele brazate cu metal de adaos pe bază de aur. De exemplu, îmbinarea din oțel inoxidabil 1Cr13 brazată cu aliaj de lipit b-Cu58MnCo are aceleași performanțe ca aceeași îmbinare din oțel inoxidabil brazată cu aliaj de lipit b-Au82Ni (vezi Tabelul 6), dar costul de producție este mult redus.

Tabelul 5 Rezistența la forfecare a îmbinării din oțel inoxidabil 1Cr18Ni9Ti, brazată cu metal de adaos pe bază de cupru la temperatură înaltă

Tabelul 6 Rezistența la forfecare a îmbinării brazate din oțel inoxidabil 1Cr13

Metalele de adaos pe bază de mangan pentru lipire sunt utilizate în principal pentru lipirea în mediu gazos, iar puritatea gazului trebuie să fie ridicată. Pentru a evita creșterea granulelor metalului de bază, trebuie selectat metalul de adaos corespunzător pentru lipire, cu o temperatură de lipire mai mică de 1150 ℃. Un efect de lipire satisfăcător poate fi obținut pentru îmbinările din oțel inoxidabil lipite cu aliaj de lipit pe bază de mangan, așa cum se arată în Tabelul 7. Temperatura de lucru a îmbinării poate ajunge la 600 ℃.

Tabelul 7 Rezistența la forfecare a îmbinării din oțel inoxidabil lcr18ni9fi brazată cu metal de adaos pe bază de mangan

Când oțelul inoxidabil este lipit cu metal de adaos pe bază de nichel, îmbinarea are performanțe bune la temperaturi ridicate. Acest metal de adaos este utilizat în general pentru lipirea cu gaz protector sau lipirea în vid. Pentru a depăși problema formării mai multor compuși fragili în îmbinarea lipită în timpul formării acesteia, ceea ce reduce considerabil rezistența și plasticitatea acesteia, spațiul dintre îmbinări trebuie redus la minimum pentru a se asigura că elementele care formează ușor faza fragilă în lipire sunt complet difuzate în metalul de bază. Pentru a preveni apariția creșterii granulelor metalului de bază din cauza timpului lung de menținere la temperatura de lipire, se pot lua măsuri de proces de menținere pe termen scurt și tratament de difuzie la o temperatură mai scăzută (comparativ cu temperatura de lipire) după sudare.

Metalele de adaos cu metale nobile utilizate pentru lipirea oțelului inoxidabil includ în principal metale de adaos pe bază de aur și metale de adaos care conțin paladiu, dintre care cele mai tipice sunt b-au82ni, b-ag54cupd și b-au82ni, care au o bună umectabilitate. Îmbinarea din oțel inoxidabil brazat are o rezistență ridicată la temperaturi ridicate și la oxidare, iar temperatura maximă de lucru poate atinge 800 ℃. B-ag54cupd are caracteristici similare cu b-au82ni și prețul său este scăzut, așa că tinde să înlocuiască b-au82ni.

(2) Suprafața oțelului inoxidabil în atmosfera de flux și cuptor conține oxizi precum Cr2O3 și TiO2, care pot fi îndepărtați doar prin utilizarea unui flux cu activitate puternică. Când oțelul inoxidabil este lipit cu aliaj de lipit cu staniu și plumb, fluxul adecvat este soluția apoasă de acid fosforic sau soluția de acid clorhidric de oxid de zinc. Timpul de activitate al soluției apoase de acid fosforic este scurt, așa că trebuie adoptată metoda de lipire cu încălzire rapidă. Fluxurile Fb102, fb103 sau fb104 pot fi utilizate pentru lipirea oțelului inoxidabil cu metale de adaos pe bază de argint. La lipirea oțelului inoxidabil cu metal de adaos pe bază de cupru, se utilizează fluxul fb105 din cauza temperaturii ridicate de lipire.

La lipirea oțelului inoxidabil în cuptor, se utilizează adesea o atmosferă de vid sau o atmosferă protectoare, cum ar fi hidrogen, argon și amoniac descompus. În timpul lipirii în vid, presiunea de vid trebuie să fie mai mică de 10-2 Pa. La lipirea în atmosferă protectoare, punctul de rouă al gazului nu trebuie să depășească -40 ℃. Dacă puritatea gazului nu este suficientă sau temperatura de lipire nu este ridicată, se poate adăuga în atmosferă o cantitate mică de flux de lipire gazos, cum ar fi trifluorura de bor.

2. Tehnologia de lipire

Oțelul inoxidabil trebuie curățat mai atent înainte de lipire pentru a îndepărta orice peliculă de grăsime și ulei. Este mai bine să lipiți imediat după curățare.

Brazarea oțelului inoxidabil poate utiliza metode de încălzire cu flacără, inducție și mediu de cuptor. Cuptorul pentru brazare trebuie să aibă un sistem bun de control al temperaturii (abaterea temperaturii de brazare trebuie să fie de ± 6 ℃) și să poată fi răcit rapid. Atunci când se utilizează hidrogen ca gaz de protecție pentru brazare, cerințele pentru hidrogen depind de temperatura de brazare și de compoziția metalului de bază, adică, cu cât temperatura de brazare este mai mică, cu atât metalul de bază conține mai mult stabilizator și cu atât este necesar un punct de rouă al hidrogenului mai scăzut. De exemplu, pentru oțelurile inoxidabile martensitice, cum ar fi 1Cr13 și cr17ni2t, la brazare la 1000 ℃, punctul de rouă al hidrogenului trebuie să fie mai mic de -40 ℃; Pentru oțelul inoxidabil crom-nichel 18-8 fără stabilizator, punctul de rouă al hidrogenului trebuie să fie mai mic de 25 ℃ în timpul brazării la 1150 ℃; Totuși, pentru oțelul inoxidabil 1Cr18Ni9Ti care conține stabilizator din titan, punctul de rouă al hidrogenului trebuie să fie mai mic de -40 ℃ la lipirea la 1150 ℃. La lipirea cu protecție cu argon, puritatea argonului trebuie să fie mai mare. Dacă suprafața oțelului inoxidabil este placată cu cupru sau nichel, cerința privind puritatea gazului de protecție poate fi redusă. Pentru a asigura îndepărtarea peliculei de oxid de pe suprafața oțelului inoxidabil, se poate adăuga și flux de gaz BF3 și se poate utiliza și aliaj de lipit cu flux propriu care conține litiu sau bor. La lipirea în vid a oțelului inoxidabil, cerințele privind gradul de vid depind de temperatura de lipire. Odată cu creșterea temperaturii de lipire, vidul necesar poate fi redus.

Principalul proces de lipire a oțelului inoxidabil este curățarea fluxului rezidual și a inhibitorului de curgere rezidual și, dacă este necesar, efectuarea unui tratament termic post-lipire. În funcție de fluxul și metoda de lipire utilizate, fluxul rezidual poate fi spălat cu apă, curățat mecanic sau chimic. Dacă se utilizează abraziv pentru curățarea fluxului rezidual sau a peliculei de oxid din zona încălzită din apropierea îmbinării, se va utiliza nisip sau alte particule fine nemetalice. Piesele fabricate din oțel inoxidabil martensitic și oțel inoxidabil întărit prin precipitare necesită tratament termic în funcție de cerințele speciale ale materialului după lipire. Îmbinările din oțel inoxidabil lipite cu metale de adaos NiCrB și NiCrSi sunt adesea tratate cu tratament termic de difuzie după lipire pentru a reduce cerințele privind spațiul dintre îmbinări și a îmbunătăți microstructura și proprietățile îmbinărilor.