Lemljenje nehrđajućeg čelika

Lemljenje nehrđajućeg čelika

1. Mogućnost lemljenja

Primarni problem kod lemljenja nehrđajućeg čelika je taj da oksidni film na površini ozbiljno utječe na vlaženje i širenje lema.Različiti nehrđajući čelici sadrže znatnu količinu Cr, a neki također sadrže Ni, Ti, Mn, Mo, Nb i druge elemente, koji mogu tvoriti razne okside ili čak kompozitne okside na površini.Među njima su oksidi Cr2O3 i TiO2 Cr i Ti prilično stabilni i teško ih je ukloniti.Kod lemljenja na zraku, za njihovo uklanjanje mora se koristiti aktivni prašak;Kod lemljenja u zaštitnoj atmosferi, oksidni film može se smanjiti samo u atmosferi visoke čistoće s niskom točkom rosišta i dovoljno visokom temperaturom;Kod vakuumskog lemljenja potrebno je imati dovoljno vakuuma i dovoljnu temperaturu da bi se postigao dobar učinak lemljenja.

Još jedan problem lemljenja nehrđajućeg čelika je da temperatura zagrijavanja ima ozbiljan učinak na strukturu osnovnog metala.Temperatura zagrijavanja lemljenja austenitnog nehrđajućeg čelika ne smije biti viša od 1150 ℃, inače će zrno ozbiljno narasti;Ako austenitni nehrđajući čelik ne sadrži stabilne elemente Ti ili Nb i ima visok sadržaj ugljika, treba također izbjegavati lemljenje unutar temperature osjetljivosti (500 ~ 850 ℃).Kako bi se spriječilo smanjenje otpornosti na koroziju zbog taloženja krom karbida.Odabir temperature lemljenja za martenzitni nehrđajući čelik je stroži.Jedan je uskladiti temperaturu lemljenja s temperaturom kaljenja, tako da se kombinira proces lemljenja s postupkom toplinske obrade;Drugi je da temperatura lemljenja treba biti niža od temperature kaljenja kako bi se spriječilo omekšavanje osnovnog metala tijekom lemljenja.Princip odabira temperature lemljenja nehrđajućeg čelika koji otvrdnjava taloženjem isti je kao kod martenzitnog nehrđajućeg čelika, odnosno temperatura lemljenja mora odgovarati sustavu toplinske obrade kako bi se postigla najbolja mehanička svojstva.

Uz gornja dva glavna problema, postoji tendencija pucanja uslijed naprezanja kod lemljenja austenitnog nehrđajućeg čelika, posebno kod lemljenja s bakreno-cinkovim dodatnim metalom.Kako bi se izbjeglo pucanje pod naponom, radni komad mora biti žaren prije lemljenja bez naprezanja, a radni komad mora biti ravnomjerno zagrijan tijekom lemljenja.

2. Materijal za lemljenje

(1) Prema zahtjevima za upotrebu zavarenih spojeva od nehrđajućeg čelika, obično korišteni dodaci za lemljenje za zavare od nehrđajućeg čelika uključuju dodatni metal za lemljenje od kositra i olova, dodatni metal za lemljenje na bazi srebra, dodatni metal za lemljenje na bazi bakra, dodatni metal za lemljenje na bazi mangana, na bazi nikla lemljenje dodatni metal i plemeniti metal lemljenje dodatni metal.

Kositreni olovni lem uglavnom se koristi za lemljenje nehrđajućeg čelika i prikladan je za visok sadržaj kositra.Što je veći sadržaj kositra u lemu, to je njegova sposobnost vlaženja nehrđajućeg čelika bolja.Smična čvrstoća spojeva od nehrđajućeg čelika 1Cr18Ni9Ti lemljenih s nekoliko uobičajenih kositreno-olovnih lemova navedena je u tablici 3. Zbog male čvrstoće spojeva, oni se koriste samo za lemljenje dijelova s ​​malom nosivošću.

Tablica 3. Smična čvrstoća spoja od nehrđajućeg čelika 1Cr18Ni9Ti lemljenog kositreno-olovnim lemom
Table 3 shear strength of 1Cr18Ni9Ti stainless steel joint brazed with tin lead solder
Dodatni metali na bazi srebra najčešće su korišteni dodatni metali za lemljenje nehrđajućeg čelika.Među njima, srebro bakar cink i srebro bakar cink kadmij dodaci se najčešće koriste jer temperatura lemljenja malo utječe na svojstva osnovnog metala.Čvrstoća spojeva od nehrđajućeg čelika ICr18Ni9Ti lemljenih s nekoliko uobičajenih lemova na bazi srebra navedena je u tablici 4. Spojevi od nehrđajućeg čelika lemljeni lemovima na bazi srebra rijetko se koriste u visoko korozivnim medijima, a radna temperatura spojeva općenito ne prelazi 300 ℃. .Prilikom lemljenja nehrđajućeg čelika bez nikla, kako bi se spriječila korozija lemljenog spoja u vlažnom okruženju, treba koristiti dodatni metal za lemljenje s više nikla, kao što je b-ag50cuzncdni.Prilikom lemljenja martenzitnog nehrđajućeg čelika, kako bi se spriječilo omekšavanje osnovnog metala, treba koristiti dodatni metal za lemljenje s temperaturom lemljenja koja ne prelazi 650 ℃, kao što je b-ag40cuzncd.Prilikom lemljenja nehrđajućeg čelika u zaštitnoj atmosferi, kako bi se uklonio oksidni film na površini, može se koristiti topilo za samolemljenje koje sadrži litij, kao što su b-ag92culi i b-ag72culi.Prilikom lemljenja nehrđajućeg čelika u vakuumu, kako bi dodatni metal i dalje imao dobru sposobnost vlaženja kada ne sadrži elemente kao što su Zn i CD koji se lako isparavaju, može se koristiti srebrni dodatni metal koji sadrži elemente kao što su Mn, Ni i RD odabran.

Tablica 4 čvrstoća spoja od nehrđajućeg čelika ICr18Ni9Ti lemljenog dodatnim metalom na bazi srebra

Table 4 strength of ICr18Ni9Ti stainless steel joint brazed with silver based filler metal

Dodatni metali za lemljenje na bazi bakra koji se koriste za lemljenje različitih čelika uglavnom su čisti bakar, bakar nikal i bakar mangan kobalt dodatni metali za lemljenje.Dodatni metal za tvrdo lemljenje od čistog bakra uglavnom se koristi za lemljenje pod zaštitom plina ili pod vakuumom.Radna temperatura spoja od nehrđajućeg čelika nije veća od 400 ℃, ali spoj ima slabu otpornost na oksidaciju.Dodatni metal za lemljenje bakar nikal uglavnom se koristi za lemljenje plamenom i indukcijsko lemljenje.Čvrstoća lemljenog spoja od nehrđajućeg čelika 1Cr18Ni9Ti prikazana je u tablici 5. Može se vidjeti da spoj ima istu čvrstoću kao i osnovni metal, a radna temperatura je visoka.Dodatni metal za kolemljenje Cu Mn uglavnom se koristi za lemljenje martenzitnog nehrđajućeg čelika u zaštitnoj atmosferi.Čvrstoća spoja i radna temperatura usporedivi su s onima lemljenim dodatnim metalom na bazi zlata.Na primjer, spoj od nehrđajućeg čelika 1Cr13 lemljen b-cu58mnco lemom ima iste performanse kao isti spoj od nehrđajućeg čelika lemljen b-au82ni lemom (pogledajte tablicu 6), ali su troškovi proizvodnje znatno smanjeni.

Tablica 5 čvrstoća na smicanje spoja od nehrđajućeg čelika 1Cr18Ni9Ti lemljenog dodatnim metalom na bazi bakra na visokoj temperaturi

Table 5 shear strength of 1Cr18Ni9Ti stainless steel joint brazed with high temperature copper base filler metal

Tablica 6. Smična čvrstoća lemljenog spoja od nehrđajućeg čelika 1Cr13

Table 6 shear strength of 1Cr13 stainless steel brazed joint
Dodatni metali za lemljenje na bazi mangana uglavnom se koriste za lemljenje zaštićeno plinom, a čistoća plina mora biti visoka.Kako bi se izbjegao rast zrna osnovnog metala, treba odabrati odgovarajući dodatni metal za lemljenje s temperaturom lemljenja nižom od 1150 ℃.Zadovoljavajući učinak lemljenja može se postići za spojeve od nehrđajućeg čelika lemljene lemom na bazi mangana, kao što je prikazano u tablici 7. Radna temperatura spoja može doseći 600 ℃.

Tablica 7. Smična čvrstoća spoja od nehrđajućeg čelika lcr18ni9fi lemljenog dodatnim metalom na bazi mangana

Table 7 shear strength of lcr18ni9fi stainless steel joint brazed with manganese based filler metal

Kada je nehrđajući čelik lemljen dodatnim metalom na bazi nikla, spoj ima dobre performanse pri visokim temperaturama.Ovaj dodatni metal općenito se koristi za lemljenje u oklopu plina ili lemljenje u vakuumu.Kako bi se prevladao problem stvaranja većeg broja krhkih spojeva u lemljenom spoju tijekom formiranja spoja, što ozbiljno smanjuje čvrstoću i plastičnost spoja, razmak spoja trebao bi biti minimiziran kako bi se osiguralo da elementi koji se lako formiraju u krtoj fazi u lem u potpunosti difundira u osnovni metal.Kako bi se spriječila pojava rasta zrna osnovnog metala zbog dugog vremena držanja na temperaturi lemljenja, mogu se poduzeti procesne mjere kratkotrajnog držanja i difuzijske obrade na nižoj temperaturi (u usporedbi s temperaturom lemljenja) nakon zavarivanja.

Dodatni metali za tvrdo lemljenje od plemenitih metala koji se koriste za tvrdo lemljenje nehrđajućeg čelika uglavnom uključuju dodatni metali na bazi zlata i dodatni metali koji sadrže paladij, od kojih su najtipičniji b-au82ni, b-ag54cupd i b-au82ni, koji imaju dobru sposobnost vlaženja.Lemljeni spoj od nehrđajućeg čelika ima visoku otpornost na visoke temperature i otpornost na oksidaciju, a maksimalna radna temperatura može doseći 800 ℃.B-ag54cupd ima slične karakteristike kao i b-au82ni, a cijena mu je niska, pa nastoji zamijeniti b-au82ni.

(2) Površina nehrđajućeg čelika u fluksu i atmosferi peći sadrži okside kao što su Cr2O3 i TiO2, koji se mogu ukloniti samo korištenjem topitelja s jakim djelovanjem.Kada se nehrđajući čelik lemi s kositrenim i olovnim lemom, prikladni topilac je vodena otopina fosforne kiseline ili otopina klorovodične kiseline cinkovog oksida.Vrijeme djelovanja vodene otopine fosforne kiseline je kratko, pa se mora usvojiti metoda lemljenja brzim zagrijavanjem.Topitelji Fb102, fb103 ili fb104 mogu se koristiti za tvrdo lemljenje nehrđajućeg čelika s dodacima na bazi srebra.Kod tvrdog lemljenja nehrđajućeg čelika s dodatnim materijalom na bazi bakra koristi se fluks fb105 zbog visoke temperature lemljenja.

Pri lemljenju nehrđajućeg čelika u peći često se koristi vakuumska atmosfera ili zaštitna atmosfera poput vodika, argona i amonijaka koji se razgrađuje.Tijekom vakuumskog lemljenja, vakuumski tlak mora biti niži od 10-2Pa.Prilikom lemljenja u zaštitnoj atmosferi, točka rosišta plina ne smije biti viša od -40 ℃ Ako čistoća plina nije dovoljna ili temperatura lemljenja nije visoka, mala količina plinskog topitelja za lemljenje, kao što je bor trifluorid, može dodati atmosferi.

2. Tehnologija lemljenja

Nehrđajući čelik mora se strože očistiti prije lemljenja kako bi se uklonio sav masni i uljni film.Bolje je lemiti odmah nakon čišćenja.

Lemljenje nehrđajućeg čelika može usvojiti metode plamena, indukcije i srednjeg zagrijavanja u peći.Peć za lemljenje u peći mora imati dobar sustav kontrole temperature (odstupanje temperature lemljenja mora biti ± 6 ℃) i može se brzo ohladiti.Kada se vodik koristi kao zaštitni plin za tvrdo lemljenje, zahtjevi za vodikom ovise o temperaturi lemljenja i sastavu osnovnog metala, to jest, što je niža temperatura lemljenja, osnovni metal sadrži više stabilizatora i niže je rošenje potrebna je točka vodika.Na primjer, za martenzitne nehrđajuće čelike kao što su 1Cr13 i cr17ni2t, pri lemljenju na 1000 ℃, potrebno je da točka rosišta vodika bude niža od -40 ℃;Za 18-8 krom nikal nehrđajući čelik bez stabilizatora, točka rosišta vodika mora biti niža od 25 ℃ tijekom lemljenja na 1150 ℃;Međutim, za nehrđajući čelik 1Cr18Ni9Ti koji sadrži stabilizator od titana, točka rosišta vodika mora biti niža od -40 ℃ pri lemljenju na 1150 ℃.Kod lemljenja s argonskom zaštitom, čistoća argona mora biti veća.Ako se na površinu nehrđajućeg čelika nanese bakar ili nikal, zahtjevi za čistoćom zaštitnog plina mogu se smanjiti.Kako bi se osiguralo uklanjanje oksidnog filma na površini nehrđajućeg čelika, također se može dodati plinski fluks BF3, a može se koristiti i samotopivi lem koji sadrži litij ili bor.Kod vakuumskog lemljenja nehrđajućeg čelika, zahtjevi za stupanj vakuuma ovise o temperaturi lemljenja.S povećanjem temperature lemljenja, potreban vakuum se može smanjiti.

Glavni proces nehrđajućeg čelika nakon lemljenja je čišćenje zaostalog fluksa i zaostalog inhibitora tečenja, te provođenje toplinske obrade nakon lemljenja ako je potrebno.Ovisno o korištenom topilu i metodi lemljenja, zaostali topilac se može isprati vodom, mehanički ili kemijski očistiti.Ako se za čišćenje zaostalog topitelja ili oksidnog filma u grijanom području u blizini spoja koristi abraziv, treba upotrijebiti pijesak ili druge nemetalne sitne čestice.Dijelovi izrađeni od martenzitnog nehrđajućeg čelika i nehrđajućeg čelika s precipitacijskim otvrdnjavanjem trebaju toplinsku obradu u skladu s posebnim zahtjevima materijala nakon lemljenja.Spojevi od nehrđajućeg čelika lemljeni Ni Cr B i Ni Cr Si dodatnim metalima često se nakon lemljenja tretiraju difuzijskom toplinskom obradom kako bi se smanjili zahtjevi za razmakom kod lemljenja i poboljšala mikrostruktura i svojstva spojeva.


Vrijeme objave: 13. lipnja 2022