Nerūsējošā tērauda lodēšana

Nerūsējošā tērauda lodēšana

1. Lodējamība

Galvenā problēma nerūsējošā tērauda lodēšanā ir tā, ka oksīda plēve uz virsmas nopietni ietekmē lodāmura mitrināšanu un izplatīšanos. Dažādi nerūsējošā tērauda veidi satur ievērojamu daudzumu Cr, un daži satur arī Ni, Ti, Mn, Mo, Nb un citus elementus, kas uz virsmas var veidot dažādus oksīdus vai pat kompozītoksīdus. Starp tiem Cr un Ti oksīdi Cr2O3 un TiO2 ir diezgan stabili un grūti noņemami. Lodējot gaisā, to noņemšanai jāizmanto aktīva plūsma; lodējot aizsargatmosfērā, oksīda plēvi var reducēt tikai augstas tīrības atmosfērā ar zemu rasas punktu un pietiekami augstu temperatūru; vakuuma lodēšanā ir nepieciešams pietiekams vakuums un pietiekama temperatūra, lai panāktu labu lodēšanas efektu.

Vēl viena nerūsējošā tērauda lodēšanas problēma ir tā, ka karsēšanas temperatūrai ir nopietna ietekme uz pamatmetāla struktūru. Austenīta nerūsējošā tērauda lodēšanas karsēšanas temperatūra nedrīkst pārsniegt 1150 ℃, pretējā gadījumā ievērojami palielināsies graudu palielināšanās; ja austenīta nerūsējošais tērauds nesatur stabilu elementu Ti vai Nb un tam ir augsts oglekļa saturs, jāizvairās no lodēšanas sensibilizācijas temperatūrā (500–850 ℃). Lai novērstu korozijas izturības samazināšanos hroma karbīda nogulsnēšanās dēļ, martensīta nerūsējošā tērauda lodēšanas temperatūras izvēle ir stingrāka. Pirmkārt, lodēšanas temperatūrai ir jāatbilst rūdīšanas temperatūrai, lai apvienotu lodēšanas procesu ar termiskās apstrādes procesu; otrkārt, lodēšanas temperatūrai jābūt zemākai par atlaidināšanas temperatūru, lai novērstu pamatmetāla mīkstināšanu lodēšanas laikā. Nogulšņu cietināšanas nerūsējošā tērauda lodēšanas temperatūras izvēles princips ir tāds pats kā martensīta nerūsējošajam tēraudam, tas ir, lodēšanas temperatūrai ir jāatbilst termiskās apstrādes sistēmai, lai iegūtu labākās mehāniskās īpašības.

Papildus iepriekšminētajām divām galvenajām problēmām, austenīta nerūsējošā tērauda lodēšanas laikā, īpaši lodēšanas laikā ar vara-cinka pildmetālu, pastāv sprieguma plaisāšanas tendence. Lai izvairītos no sprieguma plaisāšanas, sagatave pirms lodēšanas ir jāatkvēlina ar sprieguma mazināšanu, un lodēšanas laikā sagatave vienmērīgi jāuzsilda.

2. Cietlodēšanas materiāls

(1) Saskaņā ar nerūsējošā tērauda metinājumu lietošanas prasībām, nerūsējošā tērauda metinājumu lodēšanas pildvielas ir alvas un svina lodēšanas pildviela, sudraba bāzes lodēšanas pildviela, vara bāzes lodēšanas pildviela, mangāna bāzes lodēšanas pildviela, niķeļa bāzes lodēšanas pildviela un dārgmetālu lodēšanas pildviela.

Alvas-svina lodmetālu galvenokārt izmanto nerūsējošā tērauda lodēšanai, un tam ir piemērots augsts alvas saturs. Jo augstāks ir lodmetāla alvas saturs, jo labāka tā mitrināšanas spēja uz nerūsējošā tērauda. 1Cr18Ni9Ti nerūsējošā tērauda savienojumu, kas lodēti ar vairākiem izplatītiem alvas-svina lodmetāliem, bīdes izturība ir norādīta 3. tabulā. Savienojumu zemās izturības dēļ tos izmanto tikai detaļu ar mazu nestspēju lodēšanai.

3. tabula. Ar alvas un svina lodējumu lodēta nerūsējošā tērauda 1Cr18Ni9Ti savienojuma bīdes izturība

Sudraba bāzes pildmetāli ir visbiežāk izmantotie pildmetāli nerūsējošā tērauda lodēšanai. Starp tiem visplašāk tiek izmantoti sudraba, vara, cinka un sudraba, vara, cinka, kadmija pildmetāli, jo lodēšanas temperatūrai ir maza ietekme uz pamatmetāla īpašībām. ICr18Ni9Ti nerūsējošā tērauda savienojumu, kas lodēti ar vairākiem izplatītiem lodmetāliem uz sudraba bāzes, izturība ir norādīta 4. tabulā. Ar sudraba bāzes lodmetāliem lodēti nerūsējošā tērauda savienojumi reti tiek izmantoti ļoti korozīvā vidē, un savienojumu darba temperatūra parasti nepārsniedz 300 ℃. Lodējot nerūsējošo tēraudu bez niķeļa, lai novērstu lodēto savienojumu koroziju mitrā vidē, jāizmanto lodēšanas pildmetāls ar lielāku niķeļa saturu, piemēram, b-ag50cuzncdni. Lodējot martensītisku nerūsējošo tēraudu, lai novērstu pamatmetāla mīkstināšanu, jāizmanto lodēšanas pildmetāls ar lodēšanas temperatūru, kas nepārsniedz 650 ℃, piemēram, b-ag40cuzncd. Lodējot nerūsējošo tēraudu aizsargatmosfērā, lai noņemtu oksīda plēvi no virsmas, var izmantot litiju saturošus pašlodēšanas šķidrumus, piemēram, b-ag92culi un b-ag72culi. Lodējot nerūsējošo tēraudu vakuumā, lai pildvielai joprojām būtu laba mitrināšanas spēja, ja tā nesatur viegli iztvaikojošus elementus, piemēram, Zn un CD, var izvēlēties sudraba pildvielu, kas satur tādus elementus kā Mn, Ni un RD.

4. tabulā redzamā nerūsējošā tērauda ICr18Ni9Ti savienojuma, kas lodēts ar sudraba bāzes pildmetālu, stiprība.

Dažādu tēraudu lodēšanai galvenokārt izmanto tīra vara, vara-niķeļa un vara-mangāna-kobalta lodēšanas pildmetālus. Tīra vara lodēšanas pildmetālu galvenokārt izmanto lodēšanai gāzes aizsardzībā vai vakuumā. Nerūsējošā tērauda savienojuma darba temperatūra nepārsniedz 400 ℃, taču savienojumam ir slikta oksidēšanās izturība. Vara-niķeļa lodēšanas pildmetālu galvenokārt izmanto liesmas lodēšanai un indukcijas lodēšanai. Lodētā 1Cr18Ni9Ti nerūsējošā tērauda savienojuma izturība ir parādīta 5. tabulā. Var redzēt, ka savienojuma izturība ir tāda pati kā pamatmetālam, un darba temperatūra ir augsta. Cu-Mnco lodēšanas pildmetālu galvenokārt izmanto martensīta nerūsējošā tērauda lodēšanai aizsargatmosfērā. Savienojuma izturība un darba temperatūra ir salīdzināma ar to, kas lodēts ar zelta bāzes pildmetālu. Piemēram, 1Cr13 nerūsējošā tērauda savienojumam, kas lodēts ar b-cu58mnco lodmetālu, ir tāda pati veiktspēja kā tādam pašam nerūsējošā tērauda savienojumam, kas lodēts ar b-au82ni lodmetālu (sk. 6. tabulu), taču ražošanas izmaksas ir ievērojami samazinātas.

5. tabulā redzamā 1Cr18Ni9Ti nerūsējošā tērauda savienojuma, kas lodēts ar augstas temperatūras vara bāzes pildmetālu, bīdes izturība.

6. tabulā redzamā 1Cr13 nerūsējošā tērauda lodēto savienojumu bīdes izturība

Lodēšanas pildmetāli uz mangāna bāzes galvenokārt tiek izmantoti gāzes ekranēšanai, un gāzes tīrībai jābūt augstai. Lai izvairītos no pamatmetāla graudu augšanas, jāizvēlas atbilstošs lodēšanas pildmetāls ar lodēšanas temperatūru zem 1150 ℃. Apmierinošu lodēšanas efektu var iegūt nerūsējošā tērauda savienojumos, kas lodēti ar mangāna bāzes lodmetālu, kā parādīts 7. tabulā. Savienojuma darba temperatūra var sasniegt 600 ℃.

7. tabula. Nerūsējošā tērauda lcr18ni9fi savienojuma, kas lodēts ar mangāna bāzes pildmetālu, bīdes izturība.

Lodējot nerūsējošo tēraudu ar niķeļa bāzes pildmetālu, savienojumam ir labas augstas temperatūras īpašības. Šo pildmetālu parasti izmanto lodēšanai ar gāzi ekranētu vai vakuuma lodēšanu. Lai pārvarētu problēmu, ka lodēšanas laikā lodēšanas savienojumā rodas trauslāki savienojumi, kas nopietni samazina savienojuma izturību un plastiskumu, savienojuma sprauga jāsamazina līdz minimumam, lai nodrošinātu, ka lodē viegli veidojamās trauslās fāzes elementi pilnībā difundējas pamatmetālā. Lai novērstu pamatmetāla graudu augšanu ilgstošas ​​turēšanas laikā lodēšanas temperatūrā, pēc metināšanas var veikt īslaicīgas turēšanas un difūzijas apstrādes procesu zemākā temperatūrā (salīdzinājumā ar lodēšanas temperatūru).

Cēlmetālu lodēšanas pildvielas, ko izmanto nerūsējošā tērauda lodēšanai, galvenokārt ietver pildvielas uz zelta bāzes un pallādiju saturošus pildvielas, no kurām vistipiskākās ir b-au82ni, b-ag54cupd un b-au82ni, kam ir laba mitrināmība. Lodētajam nerūsējošā tērauda savienojumam ir augsta izturība augstā temperatūrā un oksidēšanās izturība, un maksimālā darba temperatūra var sasniegt 800 ℃. B-ag54cupd ir līdzīgas īpašības kā b-au82ni, un tā cena ir zema, tāpēc tas mēdz aizstāt b-au82ni.

(2) Nerūsējošā tērauda virsma kušņa un krāsns atmosfērā satur oksīdus, piemēram, Cr₂O₃ un TiO₂, kurus var noņemt tikai ar augstas aktivitātes kušņu. Lodējot nerūsējošo tēraudu ar alvas un svina lodmetālu, piemērots kušņs ir fosforskābes ūdens šķīdums vai cinka oksīda sālsskābes šķīdums. Fosforskābes ūdens šķīduma aktivitātes laiks ir īss, tāpēc jāizmanto ātrās karsēšanas lodēšanas metode. Nerūsējošā tērauda lodēšanai ar sudraba bāzes pildvielām var izmantot Fb102, Fb103 vai FB104 kušņus. Lodējot nerūsējošo tēraudu ar vara bāzes pildvielām, izmanto FB105 kušņus augstās lodēšanas temperatūras dēļ.

Lodējot nerūsējošo tēraudu krāsnī, bieži tiek izmantota vakuuma atmosfēra vai aizsargatmosfēra, piemēram, ūdeņradis, argons un sadalīšanās amonjaks. Vakuuma lodēšanas laikā vakuuma spiedienam jābūt zemākam par 10⁻⁸Pa. Lodējot aizsargatmosfērā, gāzes rasas punkts nedrīkst pārsniegt -40 ℃. Ja gāzes tīrība nav pietiekama vai lodēšanas temperatūra nav augsta, atmosfērā var pievienot nelielu daudzumu gāzes lodēšanas plūsmas, piemēram, bora trifluorīdu.

2. Lodēšanas tehnoloģija

Nerūsējošais tērauds pirms lodēšanas ir rūpīgāk jātīra, lai noņemtu tauku un eļļas plēvīti. Labāk lodēt tūlīt pēc tīrīšanas.

Nerūsējošā tērauda lodēšanai var izmantot liesmas, indukcijas un krāsns vidējas karsēšanas metodes. Lodēšanas krāsnij jābūt aprīkotai ar labu temperatūras kontroles sistēmu (lodēšanas temperatūras novirzei jābūt ± 6 ℃) un tai jābūt ātri atdzesētai. Ja lodēšanai kā aizsarggāzi izmanto ūdeņradi, ūdeņraža prasības ir atkarīgas no lodēšanas temperatūras un pamatmetāla sastāva, tas ir, jo zemāka ir lodēšanas temperatūra, jo vairāk pamatmetālā ir stabilizatora un jo zemāks ir nepieciešams ūdeņraža rasas punkts. Piemēram, martensīta nerūsējošajiem tēraudiem, piemēram, 1Cr13 un cr17ni2t, lodējot 1000 ℃ temperatūrā, ūdeņraža rasas punktam jābūt zemākam par -40 ℃; 18-8 hroma niķeļa nerūsējošajam tēraudam bez stabilizatora, lodējot 1150 ℃ temperatūrā, ūdeņraža rasas punktam jābūt zemākam par 25 ℃; Tomēr 1Cr18Ni9Ti nerūsējošajam tēraudam, kas satur titāna stabilizatoru, lodējot 1150 ℃ temperatūrā, ūdeņraža rasas punktam jābūt zemākam par -40 ℃. Lodējot ar argona aizsardzību, argona tīrībai jābūt augstākai. Ja nerūsējošā tērauda virsmai tiek uzklāts varš vai niķelis, aizsarggāzes tīrības prasības var samazināt. Lai nodrošinātu oksīda plēves noņemšanu no nerūsējošā tērauda virsmas, var pievienot arī BF3 gāzes plūsmu, kā arī izmantot litiju vai boru saturošu pašplūsmas lodmetālu. Vakuuma lodējot nerūsējošo tēraudu, vakuuma pakāpes prasības ir atkarīgas no lodēšanas temperatūras. Palielinoties lodēšanas temperatūrai, nepieciešamo vakuumu var samazināt.

Galvenais nerūsējošā tērauda apstrādes process pēc lodēšanas ir atlikušā kušņa un atlikušā plūsmas inhibitora attīrīšana un, ja nepieciešams, termiskā apstrāde pēc lodēšanas. Atkarībā no izmantotās kušņa un lodēšanas metodes atlikušo kušņu var mazgāt ar ūdeni, mehāniski tīrīt vai ķīmiski tīrīt. Ja atlikušā kušņa vai oksīda plēves tīrīšanai sakarsētajā zonā pie savienojuma izmanto abrazīvu materiālu, jāizmanto smiltis vai citas nemetāliskas smalkas daļiņas. Detaļām, kas izgatavotas no martensīta nerūsējošā tērauda un nokrišņu cietēšanas nerūsējošā tērauda, ​​pēc lodēšanas nepieciešama termiskā apstrāde atbilstoši materiāla īpašajām prasībām. Nerūsējošā tērauda savienojumi, kas lodēti ar NiCrB un NiCrSi pildmetāliem, pēc lodēšanas bieži tiek apstrādāti ar difūzijas termisko apstrādi, lai samazinātu lodēšanas spraugas prasības un uzlabotu savienojumu mikrostruktūru un īpašības.