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碳钢和低合金钢的钎焊

作者:蔡东俊 人气:30012 日期:2024-04-08 09:08:29

 

碳钢和低合金钢的真空钎焊

1钎焊性

    碳钢和低
合金钢的钎焊性很大程度上取决于材料表面上所形成氧化物的种类。随着温度的升高,在碳钢的表面上会形成Y-Fe2O3、a-Fe2O3、Fe3O4和FeO四种类型的氧化物。
这些氧化物除了Fe3O4之外都是多孔和不稳定的,它们都容易被钎剂所去除,也容易被还原性气体所还原,因而碳钢具有很好的钎焊性。

    对低合金钢而言,如果所含的合金元素相当低,则材料表面上所存在的氧化物基本上是铁的氧化物,这时的低合金钢具有与碳钢一样的钎焊性。如果所含的合金元素增多,特别是象A1和Cr这样易形成稳定氧化物的元素的增多,会使低合金钢的钎焊性变差,这时应选用活性较大的钎剂或露点较低的保护气体进行钎焊。

2钎焊材料

(1)钎料碳钢和低合金钢的钎焊包括软钎焊和硬钎焊。软钎焊中应用最广的钎料是锡铅钎料,这种钎料对钢的润湿性随含锡量的增加而提高,因而对密封
接头宜采用含锡量高的钎料。锡铅钎料中的锡与钢在界面上可能形成Fe-Sn金属间化合物层,为避免该层化合物的形成,应适当控制钎焊温度和保温时间。几种典型的锡铅钎料钎焊的碳钢接头的抗剪强度如表1所示,其中以w(Sn)为50%的钎料钎焊的接头强度最高,不含锑的钎料所焊的接头强度比含锑的高。

    碳钢和低合金钢硬钎焊时,主要采用纯铜、铜锌和银铜锌钎料。纯铜熔点高,钎焊时易使母材氧化,主要用于气体保护钎焊和真空钎焊。但应注意的是钎焊接头间隙宜小于0.05mm,以免产生因铜的流动性好而使接头间隙不能填满的问题。用纯铜钎焊的碳钢和低合金钢接头具有较高的强度,一般抗剪强度在150~215MPa范围内,而抗拉强度分布在170~340MPa之间。

表1 锡铅钎料焊的碳钢接头的抗剪强度

表2 银铜锌料钎焊的低碳钢接头的强度

   与纯铜相比,铜锌钎料因Zn的加入而使钎料熔点降低。为防止钎焊时Zn的蒸发,一方面可在铜锌钎料中加入少量的Si,另一方面必须采用快速加热的方法,如火焰钎焊、感应钎焊和浸沾钎焊等。采用铜锌钎料钎焊的碳钢和低合金钢接头都具有较好的强度和塑性。例如用B—Cu62Zn钎料钎焊的碳钢接头抗拉强度达420MPa,抗剪强度达290MPa。银铜锌钎料的熔点比铜锌钎料的熔点还低,便于钎焊的操作。这种钎料适用于碳钢和低合金钢的火焰钎焊、感应钎焊和炉中钎焊,但在炉中钎焊时应尽量降低Zn的含量,同时应提高加热速度。采用银铜针钎料焊碳钢和低合金钢,可获得强度和塑性均较好的接头,具体数据列于表2中。

(2)钎剂钎焊碳钢和低合金钢时均需使用钎剂或保护气体。钎剂常按所选的钎料和钎焊方法而定。当采用锡铅钎料时,可选用氯化锌与
氯化铵的混合液作钎剂或其他专用钎利。这种钎剂的残渣—般都具有很强的腐蚀性,钎焊后应对接头进行严格清洗。 真空钎焊不需要钎剂。

    采用铜锌钎料进行硬钎焊时,应选用FB301或FB302钎剂(参见JB/T6045—92硬钎焊用钎剂,下同),即硼砂或硼砂与
硼酸的混合物:在火焰钎焊中,还可采用硼酸甲酯与甲酸的混合液作钎剂,其中起去膜作用的是B2O3蒸汽。

    当采用银铜锌钎料时,可选择FBl02、FBl03和1FBl04钎剂,即硼砂、硼酸和某些氟化物的混合物。这种钎剂的残渣具有一定的腐蚀性,钎焊后应清除干净。

3钎焊技术

    采用机械或化学方法清理待焊表面,确保氧化膜和有机物彻底清除。清理后的表面不宜过于粗糙,不得粘附金属屑粒或其他污物。

    采用各种常见的钎焊方法均可进行碳钢和低合金钢的钎焊。火焰钎焊时,宜用中性或稍带还原性的火焰,操作时应尽量避免火焰直接加热钎料和钎剂。感应钎焊和浸沾钎焊等快速加热方法非常适合于调质钢的钎焊,同时宜选择淬火或低于回火的温度进行钎焊,以防母材发生软化。保护气氛中钎焊低合金高强钢时,不但要求气体的纯度高,而且必须配用气体钎剂才能保证钎料在母材表面上的润湿和铺展。

     钎剂的残渣可以采取化学或机械的方法来清除。有机钎剂的残渣可用
汽油、酒精、丙酮等有机溶剂擦拭或清洗:氯化锌和氯化铵等强腐蚀性钎剂的残渣,应先在NaOH水溶液中中和,然后再用热水和冷水清洗;硼酸和硼酸盐钎剂的残渣不易清除,只能用机械方法或在沸水中长时间浸煮解决。

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