لحیم کاری فولاد ضد زنگ

لحیم کاری فولاد ضد زنگ

1. لحیم پذیری

مشکل اصلی در لحیم کاری فولاد ضد زنگ این است که لایه اکسید روی سطح به طور جدی بر خیس شدن و پخش شدن لحیم کاری تأثیر می گذارد.فولادهای ضد زنگ مختلف حاوی مقدار قابل توجهی کروم هستند و برخی نیز حاوی Ni، Ti، منگنز، مو، Nb و عناصر دیگر هستند که می توانند انواع اکسیدها یا حتی اکسیدهای کامپوزیت را روی سطح تشکیل دهند.در میان آنها، اکسیدهای Cr2O3 و TiO2 کروم و تیتانیم کاملاً پایدار هستند و حذف آنها دشوار است.هنگام لحیم کاری در هوا، باید از شار فعال برای حذف آنها استفاده شود.هنگام لحیم کاری در اتمسفر محافظ، فیلم اکسید را می توان تنها در فضای خلوص بالا با نقطه شبنم کم و دمای کافی بالا کاهش داد.در لحیم کاری خلاء، داشتن خلاء کافی و دمای کافی برای دستیابی به اثر لحیم کاری خوب ضروری است.

یکی دیگر از مشکلات لحیم کاری فولاد ضد زنگ این است که دمای گرمایش تأثیر جدی بر ساختار فلز پایه دارد.دمای گرمایش لحیم کاری فولاد ضد زنگ آستنیتی نباید از 1150 ℃ بالاتر باشد، در غیر این صورت دانه به طور جدی رشد می کند.اگر فولاد زنگ نزن آستنیتی حاوی عنصر پایدار Ti یا Nb نباشد و محتوای کربن بالایی داشته باشد، از لحیم کاری در دمای حساسیت (500 ~ 850 ℃) نیز باید اجتناب شود.برای جلوگیری از کاهش مقاومت به خوردگی در اثر رسوب کاربید کروم.انتخاب دمای لحیم کاری برای فولاد ضد زنگ مارتنزیتی سخت تر است.یکی این است که دمای لحیم کاری را با دمای خاموش کردن مطابقت دهیم تا فرآیند لحیم کاری با فرآیند عملیات حرارتی ترکیب شود.دیگر اینکه دمای لحیم کاری باید کمتر از دمای تلطیف باشد تا از نرم شدن فلز پایه در حین لحیم کاری جلوگیری شود.اصل انتخاب دمای لحیم کاری فولاد زنگ نزن سخت کننده بارش مانند فولاد ضد زنگ مارتنزیتی است، یعنی دمای لحیم کاری باید با سیستم عملیات حرارتی مطابقت داشته باشد تا بهترین خواص مکانیکی به دست آید.

علاوه بر دو مشکل اصلی بالا، در هنگام لحیم کاری فولاد زنگ نزن آستنیتی، به خصوص هنگام لحیم کاری با فلز پرکننده روی مس، تمایل به ترک تنشی وجود دارد.به منظور جلوگیری از ترک خوردن تنش، قطعه کار باید قبل از لحیم کاری، تنش زدوده شود و قطعه کار باید به طور یکنواخت در حین لحیم کاری گرم شود.

2. مواد لحیم کاری

(1) با توجه به الزامات استفاده از جوش های فولادی زنگ نزن، فلزات پرکننده لحیم کاری متداول برای جوشکاری فولاد ضد زنگ شامل فلز پرکننده لحیم کاری سرب قلع، فلز پرکننده لحیم کاری بر اساس نقره، فلز پرکننده لحیم کاری بر اساس مس، فلز پرکننده لحیم کاری بر پایه منگنز، فلز پرکننده لحیم کاری بر پایه نیکل است. فلز پرکننده لحیم کاری و فلز پرکننده لحیم کاری فلز گرانبها.

لحیم کاری سرب قلع عمدتاً برای لحیم کاری فولاد ضد زنگ استفاده می شود و برای داشتن محتوای قلع بالا مناسب است.هرچه میزان قلع لحیم بیشتر باشد، ترشوندگی آن روی فولاد ضد زنگ بهتر است.استحکام برشی اتصالات فولاد ضد زنگ 1Cr18Ni9Ti لحیم کاری شده با چندین لحیم سرب معمولی قلع در جدول 3 ذکر شده است. به دلیل استحکام پایین اتصالات، آنها فقط برای لحیم کاری قطعات با ظرفیت باربری کم استفاده می شوند.

جدول 3 استحکام برشی اتصال فولاد ضد زنگ 1Cr18Ni9Ti لحیم کاری شده با لحیم سرب قلع

فلزات پرکننده بر پایه نقره، متداول ترین فلزات پرکننده برای لحیم کاری فولاد ضد زنگ هستند.در این میان فلزات پرکننده روی مس نقره و پرکننده کادمیوم روی مس نقره بیشترین استفاده را دارند زیرا دمای لحیم کاری تاثیر کمی بر خواص فلز پایه دارد.استحکام اتصالات فولاد ضد زنگ ICr18Ni9Ti لحیم کاری شده با چندین لحیم کاری معمولی بر پایه نقره در جدول 4 ذکر شده است. اتصالات فولادی ضد زنگ لحیم کاری شده با لحیم های پایه نقره به ندرت در محیط های بسیار خورنده استفاده می شود و دمای کار اتصالات معمولاً از 300 ℃ تجاوز نمی کند. .هنگام لحیم کاری فولاد ضد زنگ بدون نیکل، به منظور جلوگیری از خوردگی اتصال لحیم کاری شده در محیط مرطوب، باید از لحیم کاری فلز پرکننده با نیکل بیشتر مانند b-ag50cuzncdni استفاده شود.هنگام لحیم کاری فولاد ضد زنگ مارتنزیتی، به منظور جلوگیری از نرم شدن فلز پایه، باید از فلز پرکننده لحیم کاری با دمای لحیم کاری بیش از 650 ℃ استفاده شود، مانند b-ag40cuzncd.هنگام لحیم کاری فولاد ضد زنگ در فضای محافظ، به منظور حذف لایه اکسید روی سطح، می توان از شار خود لحیم کاری لیتیومی مانند b-ag92culi و b-ag72culi استفاده کرد.هنگام لحیم کاری فولاد ضد زنگ در خلاء، به منظور اینکه فلز پرکننده هنوز ترشوندگی خوبی داشته باشد، زمانی که حاوی عناصری مانند Zn و CD نیست که به راحتی تبخیر می شوند، فلز پرکننده نقره حاوی عناصری مانند منگنز، نیکل و RD می تواند باشد. انتخاب شد.

جدول 4 استحکام اتصال فولاد ضد زنگ ICr18Ni9Ti لحیم کاری شده با فلز پرکننده مبتنی بر نقره

فلزات پرکننده لحیم کاری بر پایه مس که برای لحیم کاری فولادهای مختلف استفاده می شوند عمدتاً فلزات پرکننده لحیم کاری مس خالص، نیکل مس و منگنز مس خالص هستند.فلز پرکننده لحیم کاری مس خالص عمدتاً برای لحیم کاری تحت حفاظت گاز یا خلاء استفاده می شود.دمای کار اتصال فولاد ضد زنگ بیشتر از 400 ℃ نیست، اما اتصال دارای مقاومت اکسیداسیون ضعیفی است.فلز پرکننده لحیم کاری نیکل مس عمدتاً برای لحیم کاری شعله و لحیم کاری القایی استفاده می شود.استحکام اتصال فولاد ضد زنگ 1Cr18Ni9Ti لحیم کاری شده در جدول 5 نشان داده شده است. مشاهده می شود که اتصال دارای استحکام مشابهی با فلز پایه است و دمای کار بالا است.فلز پرکننده لحیم کاری مس منگنز عمدتاً برای لحیم کاری فولاد ضد زنگ مارتنزیتی در فضای محافظ استفاده می شود.استحکام اتصال و دمای کار با موارد لحیم کاری شده با فلز پرکننده مبتنی بر طلا قابل مقایسه است.به عنوان مثال، اتصال فولاد ضد زنگ 1Cr13 لحیم کاری شده با لحیم کاری b-cu58mnco عملکردی مشابه اتصال فولاد ضد زنگ لحیم شده با لحیم کاری b-au82ni دارد (جدول 6 را ببینید)، اما هزینه تولید بسیار کاهش می یابد.

جدول 5 استحکام برشی اتصال فولاد ضد زنگ 1Cr18Ni9Ti لحیم کاری شده با فلز پرکننده پایه مسی با دمای بالا

جدول 6 استحکام برشی اتصال لحیم شده از فولاد ضد زنگ 1Cr13

فلزات پرکننده لحیم کاری بر پایه منگنز عمدتاً برای لحیم کاری محافظ گاز استفاده می شود و خلوص گاز لازم است بالا باشد.به منظور جلوگیری از رشد دانه فلز پایه، باید فلز پرکننده لحیم کاری مربوطه با دمای لحیم کاری کمتر از 1150 ℃ انتخاب شود.همانطور که در جدول 7 نشان داده شده است، می توان برای اتصالات فولاد ضد زنگ لحیم کاری شده با لحیم کاری منگنز، اثر لحیم کاری رضایت بخش به دست آورد. دمای کار اتصال می تواند به 600 ℃ برسد.

جدول 7 مقاومت برشی اتصال فولاد ضد زنگ lcr18ni9fi لحیم کاری شده با فلز پرکننده منگنز

هنگامی که فولاد ضد زنگ با فلز پرکننده پایه نیکل لحیم کاری می شود، اتصال عملکرد دمای بالا خوبی دارد.این فلز پرکننده عموماً برای لحیم کاری محافظ گاز یا لحیم کاری خلاء استفاده می شود.برای غلبه بر مشکل تولید ترکیبات ترد بیشتر در اتصال لحیم کاری شده در هنگام تشکیل اتصال که به طور جدی استحکام و پلاستیسیته اتصال را کاهش می دهد، شکاف اتصال باید به حداقل برسد تا اطمینان حاصل شود که عناصر به راحتی در فاز شکننده تشکیل می شوند. لحیم کاری به طور کامل در فلز پایه پخش می شود.به منظور جلوگیری از رشد دانه های فلز پایه به دلیل زمان نگهداری طولانی در دمای لحیم کاری، می توان اقدامات فرآیند نگهداری کوتاه مدت و عملیات انتشار در دمای پایین تر (در مقایسه با دمای لحیم کاری) پس از جوشکاری را انجام داد.

فلزات پرکننده لحیم کاری فلزات نجیب مورد استفاده برای لحیم کاری فولاد ضد زنگ عمدتاً شامل فلزات پرکننده مبتنی بر طلا و فلزات پرکننده حاوی پالادیوم است که معمول ترین آنها b-au82ni، b-ag54cupd و b-au82ni هستند که ترشوندگی خوبی دارند.اتصال فولاد ضد زنگ لحیم کاری شده دارای مقاومت درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون است و حداکثر دمای کار می تواند به 800 ℃ برسد.B-ag54cupd ویژگی های مشابه b-au82ni دارد و قیمت آن پایین است، بنابراین تمایل دارد جایگزین b-au82ni شود.

(2) سطح فولاد ضد زنگ در اتمسفر شار و کوره حاوی اکسیدهایی مانند Cr2O3 و TiO2 است که فقط با استفاده از شار با فعالیت قوی قابل حذف است.هنگامی که فولاد ضد زنگ با لحیم سرب قلع لحیم کاری می شود، شار مناسب محلول آبی اسید فسفریک یا محلول اسید هیدروکلریک اکسید روی است.زمان فعالیت محلول آبی اسید فسفریک کوتاه است، بنابراین روش لحیم کاری حرارت دادن سریع باید اتخاذ شود.فلاکس های Fb102، fb103 یا fb104 را می توان برای لحیم کاری فولاد ضد زنگ با فلزات پرکننده مبتنی بر نقره استفاده کرد.هنگام لحیم کاری فولاد ضد زنگ با فلز پرکننده مبتنی بر مس، شار fb105 به دلیل دمای بالای لحیم کاری استفاده می شود.

هنگام لحیم کاری فولاد ضد زنگ در کوره، اغلب از اتمسفر خلاء یا اتمسفر محافظ مانند هیدروژن، آرگون و آمونیاک تجزیه استفاده می شود.در طول لحیم کاری خلاء، فشار خلاء باید کمتر از 10-2Pa باشد.هنگام لحیم کاری در یک اتمسفر محافظ، نقطه شبنم گاز نباید بالاتر از -40 ℃ باشد اگر خلوص گاز کافی نباشد یا دمای لحیم کاری بالا نباشد، مقدار کمی از شار لحیم کاری گاز، مانند تری فلوراید بور، می تواند به فضا اضافه شود.

2. تکنولوژی لحیم کاری

فولاد ضد زنگ باید قبل از لحیم کاری با دقت بیشتری تمیز شود تا هرگونه چربی و لایه روغن پاک شود.بهتر است بلافاصله پس از تمیز کردن لحیم کاری شود.

لحیم کاری فولاد ضد زنگ می تواند از روش های گرمایش متوسط ​​شعله، القایی و کوره استفاده کند.کوره لحیم کاری در کوره باید دارای سیستم کنترل دمای خوبی باشد (انحراف دمای لحیم کاری باید 6 ± ℃ باشد) و می تواند به سرعت خنک شود.هنگامی که از هیدروژن به عنوان گاز محافظ برای لحیم کاری استفاده می شود، نیاز به هیدروژن به دمای لحیم کاری و ترکیب فلز پایه بستگی دارد، یعنی هر چه دمای لحیم کاری کمتر باشد، فلز پایه دارای تثبیت کننده بیشتری است و شبنم کمتر می شود. نقطه هیدروژن مورد نیاز است.به عنوان مثال، برای فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی مانند 1Cr13 و cr17ni2t، هنگام لحیم کاری در دمای 1000 درجه سانتیگراد، نقطه شبنم هیدروژن باید کمتر از -40 درجه باشد.برای فولاد ضد زنگ نیکل کروم 18-8 بدون تثبیت کننده، نقطه شبنم هیدروژن باید در هنگام لحیم کاری در دمای 1150 ℃ کمتر از 25 ℃ باشد.با این حال، برای فولاد ضد زنگ 1Cr18Ni9Ti حاوی تثبیت کننده تیتانیوم، هنگام لحیم کاری در دمای 1150 درجه سانتیگراد، نقطه شبنم هیدروژن باید کمتر از -40 ℃ باشد.هنگام لحیم کاری با محافظ آرگون، خلوص آرگون لازم است بیشتر باشد.اگر مس یا نیکل روی سطح فولاد ضد زنگ آبکاری شود، نیاز به خلوص گاز محافظ را می توان کاهش داد.برای اطمینان از حذف فیلم اکسید روی سطح فولاد ضد زنگ، می توان شار گاز BF3 را نیز اضافه کرد و همچنین می توان از لحیم کاری خود شار حاوی لیتیوم یا بور استفاده کرد.هنگام لحیم کاری فولاد ضد زنگ با خلاء، الزامات درجه خلاء به دمای لحیم کاری بستگی دارد.با افزایش دمای لحیم کاری می توان خلاء مورد نیاز را کاهش داد.

فرآیند اصلی فولاد ضد زنگ پس از لحیم کاری، تمیز کردن شار باقیمانده و بازدارنده جریان باقیمانده و انجام عملیات حرارتی پس از لحیم کاری در صورت لزوم است.بسته به روش شار و لحیم کاری مورد استفاده، شار باقیمانده را می توان با آب شست، به صورت مکانیکی یا شیمیایی تمیز کرد.اگر از مواد ساینده برای تمیز کردن شار باقیمانده یا فیلم اکسید در ناحیه گرم شده نزدیک محل اتصال استفاده شود، باید از ماسه یا سایر ذرات ریز غیر فلزی استفاده شود.قطعات ساخته شده از فولاد ضد زنگ مارتنزیتی و فولاد ضد زنگ سخت کننده رسوبی با توجه به الزامات ویژه مواد پس از لحیم کاری نیاز به عملیات حرارتی دارند.اتصالات فولادی ضد زنگ لحیم کاری شده با فلزات پرکننده Ni Cr B و Ni Cr Si اغلب پس از لحیم کاری با عملیات حرارتی انتشار تحت درمان قرار می گیرند تا نیاز به شکاف لحیم کاری کاهش یابد و ریزساختار و خواص اتصالات بهبود یابد.