การประสานของเหล็กกล้าไร้สนิม

การประสานของเหล็กกล้าไร้สนิม

1. Brazeability

ปัญหาหลักในการประสานเหล็กกล้าไร้สนิมคือฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อการเปียกและการแพร่กระจายของบัดกรีเหล็กกล้าไร้สนิมหลายชนิดมี Cr อยู่เป็นจำนวนมาก และบางชนิดก็มี Ni, Ti, Mn, Mo, Nb และองค์ประกอบอื่นๆ ซึ่งสามารถสร้างออกไซด์ต่างๆ หรือแม้แต่ออกไซด์ของคอมโพสิตบนพื้นผิวได้ในหมู่พวกเขา Cr2O3 และ TiO2 ของ Cr และ Ti นั้นค่อนข้างเสถียรและกำจัดยากเมื่อประสานในอากาศจะต้องใช้ฟลักซ์ที่ใช้งานเพื่อขจัดออกเมื่อประสานในบรรยากาศป้องกัน ฟิล์มออกไซด์จะลดลงเฉพาะในบรรยากาศที่มีความบริสุทธิ์สูงที่มีจุดน้ำค้างต่ำและอุณหภูมิสูงเพียงพอในการประสานด้วยสุญญากาศ จำเป็นต้องมีสุญญากาศเพียงพอและอุณหภูมิเพียงพอเพื่อให้ได้ผลการประสานที่ดี

ปัญหาอีกประการหนึ่งของการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมคืออุณหภูมิความร้อนมีผลอย่างมากต่อโครงสร้างของโลหะฐานอุณหภูมิความร้อนประสานของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกต้องไม่สูงกว่า 1150 ℃ มิฉะนั้นเมล็ดพืชจะเติบโตอย่างจริงจังถ้าเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกไม่มีธาตุ Ti หรือ Nb ที่เสถียรและมีปริมาณคาร์บอนสูง จะต้องหลีกเลี่ยงการประสานภายในอุณหภูมิการทำให้ไว (500 ~ 850 ℃)เพื่อป้องกันไม่ให้ความต้านทานการกัดกร่อนลดลงเนื่องจากการตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์การเลือกอุณหภูมิในการประสานสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกนั้นเข้มงวดกว่าหนึ่งคือการจับคู่อุณหภูมิประสานกับอุณหภูมิดับ เพื่อรวมกระบวนการประสานกับกระบวนการบำบัดความร้อนอีกประการหนึ่งคืออุณหภูมิในการประสานควรต่ำกว่าอุณหภูมิในการอบชุบเพื่อป้องกันไม่ให้โลหะพื้นฐานอ่อนตัวระหว่างการประสานหลักการเลือกอุณหภูมิในการประสานของเหล็กกล้าไร้สนิมที่ตกตะกอนนั้นเหมือนกับของสแตนเลสมาร์เทนซิติก นั่นคือ อุณหภูมิในการประสานจะต้องตรงกับระบบบำบัดความร้อนเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกลที่ดีที่สุด

นอกจากปัญหาหลักสองข้อข้างต้นแล้ว ยังมีแนวโน้มที่จะเกิดความเค้นแตกร้าวเมื่อประสานเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อประสานกับโลหะเติมสังกะสีทองแดงเพื่อหลีกเลี่ยงความเค้นแตก ชิ้นงานจะต้องผ่านการอบอ่อนก่อนการประสาน และชิ้นงานจะต้องได้รับความร้อนอย่างสม่ำเสมอในระหว่างการประสาน

2. วัสดุประสาน

(1) ตามข้อกำหนดการใช้งานของรอยเชื่อมสแตนเลส โลหะฟิลเลอร์ประสานที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการเชื่อมสแตนเลสรวมถึงโลหะฟิลเลอร์ประสานตะกั่วดีบุก โลหะฟิลเลอร์ประสานเงินตาม โลหะฟิลเลอร์ประสานทองแดง โลหะฟิลเลอร์ประสานตามแมงกานีส นิกเกิล ประสานโลหะฟิลเลอร์และโลหะมีค่าประสานโลหะฟิลเลอร์

ส่วนใหญ่ใช้บัดกรีตะกั่วดีบุกสำหรับการบัดกรีสแตนเลส และเหมาะที่จะมีปริมาณดีบุกสูงยิ่งมีปริมาณดีบุกของตัวประสานสูงเท่าใด ความสามารถในการเปียกน้ำบนเหล็กกล้าไร้สนิมก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้นแรงเฉือนของข้อต่อสแตนเลส 1Cr18Ni9Ti ประสานกับบัดกรีตะกั่วดีบุกทั่วไปหลายตัวแสดงอยู่ในตารางที่ 3 เนื่องจากข้อต่อมีความแข็งแรงต่ำ จึงใช้สำหรับประสานชิ้นส่วนที่มีความจุแบริ่งน้อยเท่านั้น

ตารางที่ 3 แรงเฉือนของข้อต่อเหล็กกล้าไร้สนิม 1Cr18Ni9Ti ประสานด้วยตะกั่วดีบุก

โลหะเติมที่ทำจากเงินเป็นโลหะเติมที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการประสานเหล็กกล้าไร้สนิมในหมู่พวกเขา เงิน ทองแดง สังกะสี และโลหะเงิน ทองแดง สังกะสี แคดเมียม ฟิลเลอร์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เนื่องจากอุณหภูมิในการประสานมีผลเพียงเล็กน้อยต่อคุณสมบัติของโลหะพื้นฐานความแข็งแรงของข้อต่อเหล็กกล้าไร้สนิม ICr18Ni9Ti ที่ประสานกับโลหะบัดกรีที่ใช้เงินทั่วไปหลายชนิดแสดงอยู่ในตารางที่ 4 ข้อต่อเหล็กกล้าไร้สนิมที่บัดกรีด้วยโลหะบัดกรีที่ใช้เงินมักไม่ค่อยใช้ในสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงและอุณหภูมิในการทำงานของข้อต่อโดยทั่วไปไม่เกิน 300 ℃ .ในการประสานเหล็กกล้าไร้สนิมโดยไม่ใช้นิกเกิล เพื่อป้องกันการกัดกร่อนของรอยต่อประสานในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น ต้องใช้โลหะเติมประสานที่มีนิกเกิลมากขึ้น เช่น b-ag50cuzncdniในการประสานเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก เพื่อป้องกันการอ่อนตัวของโลหะพื้นฐาน ต้องใช้โลหะเติมประสานที่มีอุณหภูมิในการประสานไม่เกิน 650 ℃ เช่น b-ag40cuzncdเมื่อประสานเหล็กกล้าไร้สนิมในบรรยากาศป้องกัน เพื่อขจัดฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิว สามารถใช้ลิเธียมที่มีฟลักซ์ประสานในตัว เช่น b-ag92culi และ b-ag72culiเมื่อประสานเหล็กกล้าไร้สนิมในสุญญากาศเพื่อให้โลหะเติมยังคงมีการเปียกที่ดีเมื่อไม่มีองค์ประกอบเช่น Zn และ CD ที่ระเหยง่ายโลหะฟิลเลอร์สีเงินที่มีองค์ประกอบเช่น Mn, Ni และ RD สามารถ เลือก

ตารางที่ 4 ความแข็งแรงของข้อต่อสแตนเลส ICr18Ni9Ti ประสานด้วยโลหะฟิลเลอร์ตามเงิน

โลหะเติมประสานที่ใช้ทองแดงที่ใช้สำหรับการประสานเหล็กที่แตกต่างกันส่วนใหญ่เป็นทองแดงบริสุทธิ์ นิกเกิลทองแดง และทองแดงแมงกานีสโคบอลต์ประสานโลหะโลหะฟิลเลอร์ประสานทองแดงบริสุทธิ์ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการประสานภายใต้การป้องกันก๊าซหรือสูญญากาศอุณหภูมิในการทำงานของข้อต่อสแตนเลสไม่เกิน 400 ℃ แต่ข้อต่อมีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันต่ำโลหะฟิลเลอร์ประสานทองแดงนิกเกิลส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการประสานเปลวไฟและการประสานเหนี่ยวนำความแข็งแรงของข้อต่อเหล็กกล้าไร้สนิม 1Cr18Ni9Ti แบบประสานแสดงในตารางที่ 5 จะเห็นได้ว่าข้อต่อมีความแข็งแรงเท่ากับโลหะฐานและอุณหภูมิในการทำงานสูงโลหะฟิลเลอร์ประสาน Cu Mn ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการประสานเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกในบรรยากาศป้องกันความแข็งแรงของข้อต่อและอุณหภูมิในการทำงานนั้นเทียบได้กับโลหะที่ประสานด้วยโลหะฟิลเลอร์ที่เป็นทองคำตัวอย่างเช่น ข้อต่อสเตนเลสสตีล 1Cr13 ที่บัดกรีด้วยบัดกรี b-cu58mnco มีประสิทธิภาพเช่นเดียวกับข้อต่อสแตนเลสแบบเดียวกันที่บัดกรีด้วยบัดกรี b-au82ni (ดูตารางที่ 6) แต่ต้นทุนการผลิตลดลงอย่างมาก

ตารางที่ 5 แรงเฉือนของข้อต่อเหล็กกล้าไร้สนิม 1Cr18Ni9Ti เชื่อมด้วยโลหะฐานทองแดงที่มีอุณหภูมิสูง

ตารางที่ 6 แรงเฉือนของข้อต่อประสานเหล็กกล้าไร้สนิม 1Cr13

โลหะฟิลเลอร์ประสานจากแมงกานีสส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการบัดกรีแข็งแบบป้องกันแก๊ส และความบริสุทธิ์ของก๊าซจะต้องสูงเพื่อหลีกเลี่ยงการเติบโตของเกรนของโลหะพื้นฐาน ควรเลือกโลหะฟิลเลอร์ประสานที่สอดคล้องกันซึ่งมีอุณหภูมิประสานต่ำกว่า 1150 ℃ผลการประสานที่น่าพอใจสามารถเกิดขึ้นได้สำหรับข้อต่อสแตนเลสที่บัดกรีด้วยโลหะบัดกรีที่มีแมงกานีส ดังแสดงในตารางที่ 7 อุณหภูมิในการทำงานของข้อต่อสามารถสูงถึง 600 ℃

ตารางที่ 7 แรงเฉือนของข้อต่อสแตนเลส lcr18ni9fi ประสานด้วยโลหะฟิลเลอร์ที่มีแมงกานีส

เมื่อสแตนเลสประสานกับโลหะฟิลเลอร์ฐานนิกเกิล ข้อต่อมีประสิทธิภาพอุณหภูมิสูงที่ดีโดยทั่วไปแล้วโลหะฟิลเลอร์นี้จะใช้สำหรับการบัดกรีแข็งแบบป้องกันแก๊สหรือการเชื่อมแบบสุญญากาศเพื่อที่จะเอาชนะปัญหาที่เกิดสารประกอบเปราะมากขึ้นในข้อต่อประสานระหว่างการก่อตัวของข้อต่อซึ่งลดความแข็งแรงและความเป็นพลาสติกของข้อต่ออย่างจริงจัง ช่องว่างร่วมควรลดลงเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบง่ายต่อการสร้างเฟสเปราะใน บัดกรีจะกระจายไปในโลหะฐานอย่างเต็มที่เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการเจริญเติบโตของเกรนโลหะพื้นฐานอันเนื่องมาจากเวลาการยึดเกาะที่ยาวนานที่อุณหภูมิประสาน กระบวนการวัดระยะเวลาสั้น ๆ และการบำบัดการแพร่กระจายที่อุณหภูมิต่ำกว่า (เมื่อเทียบกับอุณหภูมิในการประสาน) หลังการเชื่อมสามารถทำได้

โลหะเติมประสานโลหะชั้นสูงที่ใช้สำหรับการประสานเหล็กกล้าไร้สนิมส่วนใหญ่ประกอบด้วยโลหะฟิลเลอร์ที่เป็นทองและโลหะบรรจุแพลเลเดียม ซึ่งโดยทั่วไปคือ b-au82ni, b-ag54cupd และ b-au82ni ซึ่งมีความสามารถในการเปียกได้ดีข้อต่อเหล็กกล้าไร้สนิมแบบเชื่อมประสานมีความแข็งแรงสูงและทนต่อการเกิดออกซิเดชันและอุณหภูมิในการทำงานสูงสุดสามารถเข้าถึง 800 ℃B-ag54cupd มีลักษณะคล้ายคลึงกับ b-au82ni และราคาก็ต่ำ ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยน b-au82ni

(2) พื้นผิวของเหล็กกล้าไร้สนิมในบรรยากาศฟลักซ์และเตาหลอมมีออกไซด์ เช่น Cr2O3 และ TiO2 ซึ่งสามารถขจัดออกได้โดยใช้ฟลักซ์ที่มีกิจกรรมรุนแรงเท่านั้นเมื่อเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมกับตะกั่วดีบุก ฟลักซ์ที่เหมาะสมคือสารละลายกรดฟอสฟอริกในน้ำหรือสารละลายกรดซิงค์ออกไซด์ไฮโดรคลอริกเวลากิจกรรมของสารละลายกรดฟอสฟอริกในน้ำสั้น ดังนั้นจึงต้องใช้วิธีประสานการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วฟลักซ์ Fb102, fb103 หรือ fb104 สามารถใช้สำหรับการประสานเหล็กกล้าไร้สนิมกับโลหะฟิลเลอร์ที่เป็นเงินเมื่อประสานเหล็กกล้าไร้สนิมกับโลหะเติมที่มีทองแดง จะใช้ฟลักซ์ fb105 เนื่องจากอุณหภูมิในการประสานสูง

เมื่อประสานเหล็กกล้าไร้สนิมในเตาหลอม มักใช้บรรยากาศสุญญากาศหรือบรรยากาศป้องกัน เช่น ไฮโดรเจน อาร์กอน และแอมโมเนียที่สลายตัวในระหว่างการประสานสุญญากาศ แรงดันสุญญากาศจะต่ำกว่า 10-2Paเมื่อประสานในบรรยากาศป้องกัน จุดน้ำค้างของก๊าซจะต้องไม่สูงกว่า -40 ℃ หากก๊าซบริสุทธิ์ไม่เพียงพอหรืออุณหภูมิในการประสานไม่สูง ฟลักซ์ประสานของแก๊สจำนวนเล็กน้อย เช่น โบรอนไตรฟลูออไรด์สามารถ ให้เข้ากับบรรยากาศ

2. เทคโนโลยีประสาน

ต้องทำความสะอาดสเตนเลสอย่างเข้มงวดมากขึ้นก่อนที่จะประสานเพื่อขจัดคราบไขมันและฟิล์มน้ำมันควรประสานทันทีหลังจากทำความสะอาด

การประสานเหล็กกล้าไร้สนิมสามารถใช้วิธีการให้ความร้อนแบบเปลวไฟการเหนี่ยวนำและเตาเผาได้เตาหลอมสำหรับประสานในเตาหลอมต้องมีระบบควบคุมอุณหภูมิที่ดี (ส่วนเบี่ยงเบนของอุณหภูมิในการประสานจะต้องอยู่ที่ ± 6 ℃) และสามารถระบายความร้อนได้อย่างรวดเร็วเมื่อใช้ไฮโดรเจนเป็นก๊าซปกคลุมสำหรับการประสาน ความต้องการไฮโดรเจนจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในการประสานและองค์ประกอบของโลหะพื้นฐาน กล่าวคือ ยิ่งอุณหภูมิในการประสานต่ำลง โลหะฐานจะมีสารทำให้คงตัวมากขึ้น และน้ำค้างก็จะยิ่งลดลง ต้องการจุดไฮโดรเจนตัวอย่างเช่น สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก เช่น 1Cr13 และ cr17ni2t เมื่อทำการประสานที่ 1,000 ℃ จุดน้ำค้างของไฮโดรเจนจะต้องต่ำกว่า -40 ℃สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียมนิกเกิล 18-8 ที่ไม่มีสารกันโคลง จุดน้ำค้างของไฮโดรเจนจะต่ำกว่า 25 ℃ ในระหว่างการประสานที่ 1150 ℃อย่างไรก็ตาม สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม 1Cr18Ni9Ti ที่มีสารกันโคลงไททาเนียม จุดน้ำค้างของไฮโดรเจนต้องต่ำกว่า -40 ℃ เมื่อประสานที่ 1150 ℃เมื่อประสานด้วยการป้องกันอาร์กอน ความบริสุทธิ์ของอาร์กอนจะต้องสูงขึ้นหากชุบทองแดงหรือนิกเกิลบนพื้นผิวสแตนเลส ความต้องการความบริสุทธิ์ของก๊าซป้องกันจะลดลงเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกำจัดฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวของสแตนเลส สามารถเพิ่มฟลักซ์ก๊าซ BF3 และสามารถใช้ลิเธียมหรือโบรอนที่มีตัวประสานฟลักซ์ในตัวเองได้เมื่อทำการบัดกรีแข็งด้วยสเตนเลสสตีล ข้อกำหนดสำหรับระดับสุญญากาศจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในการประสานเมื่ออุณหภูมิในการประสานสูงขึ้น สูญญากาศที่ต้องการจะลดลง

กระบวนการหลักของเหล็กกล้าไร้สนิมหลังจากการประสานคือการทำความสะอาดฟลักซ์ตกค้างและสารยับยั้งการไหลตกค้าง และดำเนินการอบชุบด้วยความร้อนหลังการประสานหากจำเป็นขึ้นอยู่กับฟลักซ์และวิธีการประสานที่ใช้ ฟลักซ์ที่เหลือสามารถล้างด้วยน้ำ ทำความสะอาดด้วยเครื่องจักร หรือทำความสะอาดด้วยสารเคมีหากใช้สารกัดกร่อนในการทำความสะอาดฟลักซ์ที่เหลือหรือฟิล์มออกไซด์ในบริเวณที่มีความร้อนใกล้กับข้อต่อ ให้ใช้ทรายหรืออนุภาคละเอียดอื่นๆ ที่ไม่ใช่โลหะชิ้นส่วนที่ทำจากสแตนเลสมาร์เทนซิติกและสแตนเลสชุบแข็งแบบตกตะกอนต้องผ่านการอบชุบด้วยความร้อนตามความต้องการพิเศษของวัสดุหลังจากการประสานข้อต่อสแตนเลสที่ประสานด้วยโลหะฟิลเลอร์ Ni Cr B และ Ni Cr Si มักจะผ่านการอบชุบด้วยความร้อนหลังจากการประสานเพื่อลดความต้องการสำหรับการประสานช่องว่างและปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของข้อต่อ