Pematerian keluli tahan karat

Pematerian keluli tahan karat

1. Kebolehpanggangan

Masalah utama dalam pematrian keluli tahan karat ialah filem oksida pada permukaan memberi kesan serius kepada pembasahan dan penyebaran pateri. Pelbagai keluli tahan karat mengandungi sejumlah besar Cr, dan ada juga yang mengandungi Ni, Ti, Mn, Mo, Nb dan unsur-unsur lain, yang boleh membentuk pelbagai oksida atau oksida komposit pada permukaan. Antaranya, oksida Cr2O3 dan TiO2 bagi Cr dan Ti agak stabil dan sukar untuk ditanggalkan. Apabila mematri di udara, fluks aktif mesti digunakan untuk menanggalkannya; Apabila mematri dalam atmosfera pelindung, filem oksida hanya boleh dikurangkan dalam atmosfera ketulenan tinggi dengan takat embun rendah dan suhu yang cukup tinggi; Dalam pematrian vakum, adalah perlu untuk mempunyai vakum yang mencukupi dan suhu yang mencukupi untuk mencapai kesan pematrian yang baik.

Satu lagi masalah pematrian keluli tahan karat ialah suhu pemanasan mempunyai kesan yang serius terhadap struktur logam asas. Suhu pemanasan pematrian keluli tahan karat austenit tidak boleh lebih tinggi daripada 1150 ℃, jika tidak, butiran akan tumbuh dengan serius; Jika keluli tahan karat austenit tidak mengandungi unsur Ti atau Nb yang stabil dan mempunyai kandungan karbon yang tinggi, pematrian dalam suhu pemekaan (500 ~ 850 ℃) juga harus dielakkan. Untuk mengelakkan rintangan kakisan daripada berkurangan disebabkan oleh pemendakan kromium karbida. Pemilihan suhu pematrian untuk keluli tahan karat martensitik adalah lebih ketat. Salah satunya adalah untuk memadankan suhu pematrian dengan suhu pelindapkejutan, supaya dapat menggabungkan proses pematrian dengan proses rawatan haba; Yang lain ialah suhu pematrian harus lebih rendah daripada suhu pembajaan untuk mengelakkan logam asas daripada melembutkan semasa pematrian. Prinsip pemilihan suhu pematrian keluli tahan karat pengerasan pemendakan adalah sama seperti keluli tahan karat martensitik, iaitu, suhu pematrian mesti sepadan dengan sistem rawatan haba untuk mendapatkan sifat mekanikal yang terbaik.

Selain dua masalah utama di atas, terdapat kecenderungan keretakan tegasan apabila mematri keluli tahan karat austenit, terutamanya apabila mematri dengan logam pengisi kuprum zink. Untuk mengelakkan keretakan tegasan, bahan kerja hendaklah dihilangkan tegasan dan dipanaskan secara anil sebelum mematri, dan bahan kerja hendaklah dipanaskan secara seragam semasa mematri.

2. Bahan pematerian

(1) Mengikut keperluan penggunaan kimpalan keluli tahan karat, logam pengisi pateri yang biasa digunakan untuk kimpalan keluli tahan karat termasuk logam pengisi pateri Timah Plumbum, logam pengisi pateri berasaskan perak, logam pengisi pateri berasaskan kuprum, logam pengisi pateri berasaskan mangan, logam pengisi pateri berasaskan nikel dan logam pengisi pateri logam berharga.

Pateri plumbum timah digunakan terutamanya untuk pematerian keluli tahan karat, dan ia sesuai untuk mempunyai kandungan timah yang tinggi. Semakin tinggi kandungan timah pateri, semakin baik kebolehbasahannya pada keluli tahan karat. Kekuatan ricih sambungan keluli tahan karat 1Cr18Ni9Ti yang dipateri dengan beberapa pateri plumbum timah biasa disenaraikan dalam Jadual 3. Disebabkan kekuatan sambungan yang rendah, ia hanya digunakan untuk memateri bahagian dengan kapasiti galas yang kecil.

Jadual 3 kekuatan ricih sambungan keluli tahan karat 1Cr18Ni9Ti yang dipateri dengan pateri plumbum timah

Logam pengisi berasaskan perak adalah logam pengisi yang paling biasa digunakan untuk mematri keluli tahan karat. Antaranya, logam pengisi perak kuprum zink dan perak kuprum zink kadmium paling banyak digunakan kerana suhu pematrian mempunyai sedikit kesan pada sifat logam asas. Kekuatan sambungan keluli tahan karat ICr18Ni9Ti yang dipatri dengan beberapa pateri berasaskan perak biasa disenaraikan dalam Jadual 4. Sambungan keluli tahan karat yang dipatri dengan pateri berasaskan perak jarang digunakan dalam media yang sangat menghakis, dan suhu kerja sambungan biasanya tidak melebihi 300 ℃. Apabila mematri keluli tahan karat tanpa nikel, untuk mengelakkan kakisan sambungan yang dipatri dalam persekitaran lembap, mematri logam pengisi dengan lebih banyak nikel hendaklah digunakan, seperti b-ag50cuzncdni. Apabila mematri keluli tahan karat martensitik, untuk mengelakkan pelembutan logam asas, mematri logam pengisi dengan suhu pematrian tidak melebihi 650 ℃ hendaklah digunakan, seperti b-ag40cuzncd. Apabila mematri keluli tahan karat dalam atmosfera pelindung, untuk menanggalkan filem oksida pada permukaan, fluks pematrian sendiri yang mengandungi litium boleh digunakan, seperti b-ag92culi dan b-ag72culi. Apabila mematri keluli tahan karat dalam vakum, untuk menjadikan logam pengisi masih mempunyai kebolehbasahan yang baik apabila ia tidak mengandungi unsur seperti Zn dan CD yang mudah tersejat, unsur logam pengisi perak seperti Mn, Ni dan RD boleh dipilih.

Jadual 4 kekuatan sambungan keluli tahan karat ICr18Ni9Ti yang dipateri dengan logam pengisi berasaskan perak

Logam pengisi pateri berasaskan kuprum yang digunakan untuk mematri keluli yang berbeza terutamanya kuprum tulen, kuprum nikel dan kuprum mangan kobalt logam pengisi pateri. Logam pengisi pateri kuprum tulen terutamanya digunakan untuk mematri di bawah perlindungan gas atau vakum. Suhu kerja sambungan keluli tahan karat tidak lebih daripada 400 ℃, tetapi sambungan tersebut mempunyai rintangan pengoksidaan yang lemah. Logam pengisi pateri kuprum nikel terutamanya digunakan untuk mematri api dan mematri aruhan. Kekuatan sambungan keluli tahan karat 1Cr18Ni9Ti yang dipatri ditunjukkan dalam Jadual 5. Dapat dilihat bahawa sambungan tersebut mempunyai kekuatan yang sama dengan logam asas, dan suhu kerjanya tinggi. Logam pengisi pateri Cu Mn ko terutamanya digunakan untuk mematri keluli tahan karat martensitik dalam atmosfera pelindung. Kekuatan sambungan dan suhu kerja adalah setanding dengan yang dipatri dengan logam pengisi berasaskan emas. Contohnya, sambungan keluli tahan karat 1Cr13 yang dipatri dengan pateri b-cu58mnco mempunyai prestasi yang sama dengan sambungan keluli tahan karat yang sama yang dipatri dengan pateri b-au82ni (lihat Jadual 6), tetapi kos pengeluarannya sangat berkurangan.

Jadual 5 kekuatan ricih sambungan keluli tahan karat 1Cr18Ni9Ti yang dipateri dengan logam pengisi asas kuprum suhu tinggi

Jadual 6 kekuatan ricih sambungan pateri keluli tahan karat 1Cr13

Logam pengisi pateri berasaskan mangan digunakan terutamanya untuk pateri berpelindung gas, dan ketulenan gas diperlukan untuk tinggi. Untuk mengelakkan pertumbuhan butiran logam asas, logam pengisi pateri yang sepadan dengan suhu pateri yang lebih rendah daripada 1150 ℃ harus dipilih. Kesan pateri yang memuaskan boleh diperolehi untuk sambungan keluli tahan karat yang dipateri dengan pateri berasaskan mangan, seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 7. Suhu kerja sambungan boleh mencapai 600 ℃.

Jadual 7 kekuatan ricih sambungan keluli tahan karat lcr18ni9fi yang dipateri dengan logam pengisi berasaskan mangan

Apabila keluli tahan karat dipateri dengan logam pengisi berasaskan nikel, sambungan tersebut mempunyai prestasi suhu tinggi yang baik. Logam pengisi ini biasanya digunakan untuk pematerian berpelindung gas atau pematerian vakum. Bagi mengatasi masalah sebatian yang lebih rapuh dihasilkan dalam sambungan yang dipateri semasa pembentukan sambungan, yang mengurangkan kekuatan dan keplastikan sambungan dengan serius, jurang sambungan harus diminimumkan untuk memastikan unsur-unsur fasa rapuh yang mudah terbentuk dalam pateri meresap sepenuhnya ke dalam logam asas. Bagi mengelakkan berlakunya pertumbuhan butiran logam asas akibat masa pegangan yang lama pada suhu pematerian, langkah-langkah proses pegangan masa pendek dan rawatan resapan pada suhu yang lebih rendah (berbanding suhu pematerian) selepas kimpalan boleh diambil.

Logam pengisi pematrian logam mulia yang digunakan untuk mematri keluli tahan karat terutamanya termasuk logam pengisi berasaskan emas dan logam pengisi yang mengandungi paladium, yang paling tipikal ialah b-au82ni, b-ag54cupd dan b-au82ni, yang mempunyai kebolehbasahan yang baik. Sambungan keluli tahan karat yang dipatri mempunyai kekuatan suhu tinggi yang tinggi dan rintangan pengoksidaan, dan suhu kerja maksimum boleh mencapai 800 ℃. B-ag54cupd mempunyai ciri-ciri yang serupa dengan b-au82ni dan harganya rendah, jadi ia cenderung untuk menggantikan b-au82ni.

(2) Permukaan keluli tahan karat dalam atmosfera fluks dan relau mengandungi oksida seperti Cr2O3 dan TiO2, yang hanya boleh disingkirkan dengan menggunakan fluks dengan aktiviti yang kuat. Apabila keluli tahan karat dipateri dengan pateri plumbum timah, fluks yang sesuai ialah larutan akueus asid fosforik atau larutan asid hidroklorik zink oksida. Masa aktiviti larutan akueus asid fosforik adalah pendek, jadi kaedah pematerian pemanasan pantas mesti diguna pakai. Fluks Fb102, fb103 atau fb104 boleh digunakan untuk memateri keluli tahan karat dengan logam pengisi berasaskan perak. Apabila memateri keluli tahan karat dengan logam pengisi berasaskan kuprum, fluks fb105 digunakan kerana suhu pematerian yang tinggi.

Apabila mematri keluli tahan karat dalam relau, atmosfera vakum atau atmosfera pelindung seperti hidrogen, argon dan ammonia penguraian sering digunakan. Semasa mematri vakum, tekanan vakum hendaklah lebih rendah daripada 10-2Pa. Apabila mematri dalam atmosfera pelindung, takat embun gas tidak boleh lebih tinggi daripada -40 ℃. Jika ketulenan gas tidak mencukupi atau suhu mematri tidak tinggi, sedikit fluks mematri gas, seperti boron trifluorida, boleh ditambah ke atmosfera.

2. Teknologi pematerian

Keluli tahan karat mesti dibersihkan dengan lebih teliti sebelum mematri untuk menanggalkan sebarang gris dan lapisan minyak. Adalah lebih baik untuk mematri serta-merta selepas pembersihan.

Pematrian keluli tahan karat boleh menggunakan kaedah pemanasan api, induksi dan medium relau. Relau untuk pematrian dalam relau mesti mempunyai sistem kawalan suhu yang baik (sisihan suhu pematrian diperlukan ± 6 ℃) dan boleh disejukkan dengan cepat. Apabila hidrogen digunakan sebagai gas pelindung untuk pematrian, keperluan hidrogen bergantung pada suhu pematrian dan komposisi logam asas, iaitu, semakin rendah suhu pematrian, semakin banyak logam asas mengandungi penstabil, dan semakin rendah takat embun hidrogen diperlukan. Contohnya, untuk keluli tahan karat martensit seperti 1Cr13 dan cr17ni2t, apabila pematrian pada 1000 ℃, takat embun hidrogen dikehendaki lebih rendah daripada -40 ℃; Untuk keluli tahan karat nikel kromium 18-8 tanpa penstabil, takat embun hidrogen hendaklah lebih rendah daripada 25 ℃ semasa pematrian pada 1150 ℃; Walau bagaimanapun, bagi keluli tahan karat 1Cr18Ni9Ti yang mengandungi penstabil titanium, takat embun hidrogen mestilah lebih rendah daripada -40 ℃ apabila mematri pada 1150 ℃. Apabila mematri dengan perlindungan argon, ketulenan argon dikehendaki lebih tinggi. Jika kuprum atau nikel disalut pada permukaan keluli tahan karat, keperluan untuk ketulenan gas pelindung boleh dikurangkan. Untuk memastikan penyingkiran filem oksida pada permukaan keluli tahan karat, fluks gas BF3 juga boleh ditambah, dan pateri fluks kendiri yang mengandungi litium atau boron juga boleh digunakan. Apabila mematri vakum keluli tahan karat, keperluan untuk tahap vakum bergantung pada suhu pematrian. Dengan peningkatan suhu pematrian, vakum yang diperlukan boleh dikurangkan.

Proses utama keluli tahan karat selepas pematrian adalah untuk membersihkan fluks baki dan perencat aliran baki, dan menjalankan rawatan haba selepas pematrian jika perlu. Bergantung pada kaedah fluks dan pematrian yang digunakan, fluks baki boleh dibasuh dengan air, dibersihkan secara mekanikal atau dibersihkan secara kimia. Jika bahan kasar digunakan untuk membersihkan fluks baki atau filem oksida di kawasan yang dipanaskan berhampiran sambungan, pasir atau zarah halus bukan logam lain hendaklah digunakan. Bahagian yang diperbuat daripada keluli tahan karat martensitik dan keluli tahan karat pengerasan pemendakan memerlukan rawatan haba mengikut keperluan khas bahan selepas pematrian. Sambungan keluli tahan karat yang dipatri dengan logam pengisi Ni Cr B dan Ni Cr Si sering dirawat dengan rawatan haba resapan selepas pematrian untuk mengurangkan keperluan untuk jurang pematrian dan meningkatkan mikrostruktur dan sifat sambungan.