引 言
1Cr18Ni9Ti不锈钢是工业上使用最广泛的材料之一,用镍基钎料钎焊不锈钢,在钎缝中形成的化合物相对钎缝性能有很大的影响。1978年,R.Johson[1]用电子探针对利用BNi-2和BNi-4钎焊9Cr-1Mo钢的钎缝组织进行了相分析。由于电子探针对硼元素只能进行半定量分析,测得的数据精度低,难以确定硼化合物相。本文采用金相分析和电子探针分析并配合X射线衍射物相分析对钎缝的相组成和钎缝中化合物相的消除规律进行研究。
1 试验材料和试验方法
母材选用1Cr18Ni9Ti,钎料的化学组成列于表1.
表1 试验用钎料的化学组成
(a) (b) (c)
图1 用BNi-1a钎料钎焊的钎缝组织
2.2 BNi2钎料
用BNi2钎料对1Cr18Ni9Ti进行钎焊,当缝宽为0.02 mm、钎焊温度为1 050 ℃、钎焊10 min时,钎缝组织是纯固溶体。 当缝宽为0.05 mm时,钎缝中出现化合物相。X射线衍射分析表明,钎缝组织由α-Ni,Ni5Si2,Cr2B,Ni2B和Fe4.5Ni18.5B6组成。该钎缝焊后经1 000 ℃扩散处理1 h得到单一的固溶体组织。当缝宽为0.10 mm时,焊后钎缝经1 000 ℃扩散处理8 h得到单一的固溶体组织。
采用钎焊温度为1 120 ℃、钎焊时间为10 min的钎焊工艺,用BNi2钎料来钎焊1Cr18Ni9Ti,钎缝的组织特征随宽度及焊后热处理时间的变化规律与用BNi1a钎料钎焊的钎缝组织特征相同。值得注意的是,用1 050 ℃的温度钎焊时,钎缝中没有出现CrB化合物相,钎缝中的所有化合物相都能通过焊后扩散处理消除掉。CrB化合物相是由于钎焊温度高而产生的,且不易通过焊后扩散处理来消除。#p#分页标题#e#
2.3 BNi5钎料
用BNi5钎料对1Cr18Ni9Ti进行钎焊,当缝宽为0.02 mm、钎焊温度为1 175 ℃、钎焊时间为10 min时,钎缝组织是纯固溶体,见图2(a);当缝宽为0.05 mm时,钎缝中出现化合物相,见图2(b).BNi5钎料中形成化合物相的元素是硅。由于硅的原子半径比硼的原子半径大,其扩散系数比硼小,尽管使用的钎焊温度(1 175 ℃)比较高,也只有在缝宽很小时(0.02 mm)才能在焊后得到单一的固溶体组织。对于0.05 mm宽的钎缝,焊后钎缝中出现大量的化合物相,其相组成为α-Ni,Ni5Si2和Ni16Cr6Si7.在温度为1 000 ℃扩散处理8 h后,钎缝中的绝大部分化合物相被消除,但还有极少量的化合物相未能在本试验的钎焊工艺下消除,见图2(c).
2.4 BNi7钎料
图3是用BNi7钎料钎焊1Cr18Ni9Ti的钎缝组织,钎焊温度为1 050 ℃,钎焊时间为10 min.钎焊试验表明,要使该钎缝组织成为单一的固溶体组织相当困难。在缝宽为0.01 mm时,焊后钎缝中仍然有化合物相,见图3(a).图3(b)是缝宽为0.05 mm的钎缝组织,X射线衍射测得其相组成为α-Ni,Ni2P和(Fe,Ni)3P.焊后经1 000 ℃扩散处理8 h后,钎缝中仍有较多的化合物相,见图3(c).
(a) (b) (c)
图2 用BNi5钎料钎焊的钎缝组织
(a) (b) (c)
图3 用BNi7钎料钎焊的钎缝组织
3 结 论
(1)在钎焊温度为1 120 ℃ 、钎焊时间为10 min的钎焊规范下,用BNi1a钎料钎焊的钎缝组织在缝宽小于0.05 mm时为单一的镍固溶体,缝宽大于0.05 mm时可能出现化合物相。其中CrB比较稳定,在焊后的扩散处理过程中难以消除。
(2)在1 050 ℃钎焊温度下,用BNi2钎料钎焊1Cr18Ni9Ti,钎缝中没有出现CrB化合物相,钎缝中的化合物相都能通过焊后扩散处理消除掉。
(3)用BNi5钎料钎焊(1 175 ℃,10 min)1Cr18Ni9Ti,当缝宽为0.02 mm时,钎缝组织是纯固溶体。当缝宽为0.05 mm时,钎缝出现大量化合物相。扩散处理后,钎缝中的绝大部分化合物相被消除。
(4)用BNi7钎料钎焊(1 050 ℃,10 min)1Cr18Ni9Ti,难以使钎缝组织成为单一的固溶体组织。在缝宽为0.01 mm时,焊后钎缝中仍然有化合物相。
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