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一、碳鋼和低合金鋼的釬焊
釬焊材料
釬料 碳鋼和低合金鋼的釬焊包括軟釬焊和硬釬焊。軟釬焊中應(yīng)用量廣的釬料是錫鉛釬料，這種釬料對(duì)鋼的潤(rùn)濕性隨含錫量的增加而提高，因而對(duì)密封接頭宜采用含錫量高的釬料。錫鉛釬料中的錫與鋼在界面上可能形成FeSn2金屬間化合物層，為避免該層化合物的形成，應(yīng)適當(dāng)控制釬焊溫度和保溫時(shí)間。幾種典型的錫鉛釬料釬焊的碳鋼接頭的抗剪強(qiáng)度如表1所示，其中以w(Sn)為50%的釬料釬焊的接頭強(qiáng)度最高，不含銻的釬料所焊的接頭強(qiáng)度比含銻的高。
碳鋼和低合金鋼硬釬焊時(shí)，主要采用純銅、銅鋅和銀銅鋅釬料。純銅熔點(diǎn)高，釬焊時(shí)易使母材氧化，主要用于氣體保護(hù)釬焊和真空釬焊。但應(yīng)注意的是釬焊接頭間隙宜小于0.05mm，以免產(chǎn)生因銅的流動(dòng)性好而使接頭間隙不能填潢的問題。用純銅釬焊的碳鋼和低合金鋼接頭具有較高的強(qiáng)度，一般抗剪強(qiáng)度在150～215MPa，而抗拉強(qiáng)度分布在170～340MPa之間。
與純銅相比，銅鋅釬料因Zn的加入而使釬料熔點(diǎn)降低。為防止釬焊時(shí)Zn的蒸發(fā)，一方面可在銅鋅釬料中加入少量的Si；另一方面必須采用快速加熱的方法，如火焰釬焊、感應(yīng)釬焊和浸沾釬焊等。采用銅鋅釬料釬焊的碳鋼和低合金鋼接頭都具有較好 的強(qiáng)度和塑性。例如用B-Cu62Zn釬料釬焊的碳鋼接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)420MPa，抗剪強(qiáng)度達(dá)290MPa，銀銅站釬料的熔點(diǎn)比銅鋅釬料的熔點(diǎn)還低，便于針焊的操作。這種釬料適用于碳鋼和低合金鋼的火焰釬焊、感應(yīng)釬焊和爐中釬焊，但在爐中釬焊時(shí)應(yīng)盡量降低Zn的含量，同時(shí)應(yīng)提高加熱速度。采用銀銅鋅釬料釬焊碳鋼和低合金鋼，可獲得強(qiáng)度和塑性均較好的接頭。
釬劑 釬焊碳鋼和低合金鋼時(shí)均需使用釬劑或保護(hù)氣體。釬劑常按所選的釬料和釬焊方法而定。當(dāng)采用錫鉛釬料時(shí)，可選用氯化鋅與氯化銨的混合液作釬劑或其他專用釬劑。這種釬劑的殘?jiān)话愣季哂泻軓?qiáng)的腐蝕性，釬焊后應(yīng)對(duì)接頭進(jìn)行嚴(yán)格清洗。
采用銅鋅釬料進(jìn)行硬釬焊時(shí)，應(yīng)選用FB301或FB302釬劑，即硼砂或硼砂與硼酸的混合物；在火焰釬焊中，還可采用硼酸甲酯與甲酸的混合液作釬劑，其中起去膜作用的是B2O3蒸氣。
當(dāng)采用銀銅鋅釬料時(shí)，可選擇FB102、FB103和FB104釬劑，即硼砂、硼酸和某些氟化物的混合物。這種釬劑的殘?jiān)哂幸欢ǖ母g性，釬焊后應(yīng)清除干凈。
釬焊技術(shù)
采用機(jī)械或化學(xué)方法清理待焊表面、確保氧化膜和有機(jī)物徹底清除。清理后的表面不宜過于粗糙，不得粘附金屬屑?；蚱渌畚铩?nbsp;
采用各種常見的釬焊方法均可進(jìn)行碳鋼和低合金鋼的釬焊?；鹧驸F焊時(shí)，宜用中性或稍帶還原性的火焰，操作時(shí)應(yīng)盡量避免火焰直接加熱釬料和釬劑，感應(yīng)釬焊和浸沾釬焊等快速加熱方法非常適合于調(diào)質(zhì)鋼的釬焊，同時(shí)宜選擇淬火或低于回火的溫度進(jìn)行釬焊，以防母材發(fā)生軟化。保護(hù)氣氛中釬焊低合金高強(qiáng)鋼時(shí)，不但要求氣體的純度高，而且必須配用氣體釬劑才能保證釬料在母材表面上的潤(rùn)濕和鋪展。
釬劑的殘?jiān)梢圆扇』瘜W(xué)或機(jī)械的方法來清除。有機(jī)釬劑的殘?jiān)捎闷?、酒精、丙酮等有機(jī)溶劑擦拭或清洗；氯化鋅和氯化銨等強(qiáng)腐蝕性釬劑的殘?jiān)瑧?yīng)先在NaOH水溶液中中和，然后再用熱水和冷水清洗；硼酸和硼酸釬劑的殘?jiān)灰浊宄荒苡脵C(jī)械方法或在漲水中長(zhǎng)時(shí)間浸煮解決。
二、工具鋼和硬質(zhì)合金的釬焊
1、釬焊材料
釬料釬焊工具鋼和硬質(zhì)合金通常采用純銅、銅鋅和銀銅釬料。純銅對(duì)各種硬質(zhì)合金均有良好的潤(rùn)濕性，但需在氫的還原性氣氛中釬焊才能得到最佳效果。同時(shí)，由于釬焊溫度高，接頭中的應(yīng)力較大，導(dǎo)致裂紋傾向增大。采用純銅釬焊的接頭抗剪強(qiáng)度約為150MPa，接頭塑性也較高，但不適用于高溫工作。
銅鋅釬料是釬焊工具鋼和硬質(zhì)合金最常用的釬料。為提高釬料的潤(rùn)濕性和接頭的強(qiáng)度，在釬料中常添加Mn、Ni、Fe等合金元素。例如B-Cu58ZnMn中就加有w(Mn)4%,使硬質(zhì)合金釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度在室溫達(dá)到300～320MPa；在320℃時(shí)仍能維持220～240MPa。在B-Cu58ZnMn的基礎(chǔ)上加入少量的Co，可使釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度達(dá)到350MPa，并且具有較高的沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度，顯著提高了刀具和鑿巖工具的使用壽命。
銀銅釬料的熔點(diǎn)較低，釬焊接頭產(chǎn)生的熱應(yīng)力較小，有利于降低硬質(zhì)合金釬焊時(shí)的開裂傾向。為改善釬料的潤(rùn)濕性并提高接頭的強(qiáng)度和工作溫度，釬料中還常添加Mn、Ni等合金元素。例如B-Ag50CuZnCdNi釬料對(duì)硬質(zhì)合金的潤(rùn)濕性極好，釬焊接頭具有良好的綜合性能。
除上述3種類型的釬料外，對(duì)于工作在500℃以上且接頭強(qiáng)度要求較高的硬質(zhì)合金，可以選用Mn基和Ni基釬料，如B-Mn50NiCuCrCo和B-Ni75CrSiB等。對(duì)于高速鋼的釬焊，應(yīng)選擇釬焊溫度與淬火溫度相匹配的專用釬料，這種釬料分為兩類，一類為錳鐵型釬料，主要由錳鐵及硼砂組成，所釬焊的接頭抗剪強(qiáng)度一般為100MPa左右，但接頭易出現(xiàn)裂紋；另一類含Ni、Fe、Mn和Si的特殊銅合金，用它釬焊的接頭不易產(chǎn)生裂紋，其抗剪強(qiáng)度能提高到300MPa。
釬劑和保護(hù)氣體 釬劑的選擇應(yīng)與所焊的母材和所選的釬料相配合。工具鋼和硬質(zhì)合金釬焊時(shí)，所用的釬劑主要以硼砂和硼酸為主，并加入一些氟化物（KF、NaF、CaF2等）。銅鋅釬料配用FB301、FB302和FB105釬劑，銀銅釬料配用FB101～FB104釬劑。采用專用釬料釬焊高速鋼時(shí)，主要配用硼砂釬劑。
為了防止工具鋼在釬焊加熱過程中的氧化和免除釬焊后的清理，可以采用氣體保護(hù)釬焊。保護(hù)氣體可以是惰性氣體，也可以是還原性氣體，要求氣體的露點(diǎn)應(yīng)低于-40℃.硬質(zhì)合金可在氫所保護(hù)下進(jìn)行釬焊，所需氫氣的露點(diǎn)應(yīng)低于-59℃。
釬焊技術(shù)
工具鋼在釬焊前必須進(jìn)行清理，機(jī)械加工的表面不必太光滑以便于材料和釬劑的潤(rùn)濕和鋪展。硬質(zhì)合金的表面在釬焊前應(yīng)經(jīng)噴砂處理，或用碳化硅或金剛石砂輪打磨，清除表面過多的碳，以便于釬焊時(shí)被釬料所潤(rùn)濕。含碳化鈦的硬質(zhì)合金比較難潤(rùn)濕，通過在其表面上新途徑敷氧化銅或氧化鎳膏狀物，并在還原性氣氛中烘烤使銅或鎳過渡到表面上去，從而增加強(qiáng)釬料的潤(rùn)濕性。
碳素工具鋼的釬焊最好在淬工序前進(jìn)行或者同時(shí)進(jìn)行。如果在淬火工序前進(jìn)行釬焊，所用釬料的固相線溫度應(yīng)高于淬火溫度范圍，以使焊件在重新加熱到淬火溫度時(shí)仍然具有足夠高的強(qiáng)度而不致失效。當(dāng)釬焊和淬火合并進(jìn)行時(shí)，選用固相線溫度接近淬火溫度的釬料。
合金工具鋼的成分范圍很寬，應(yīng)根據(jù)具體鋼種確定適宜的釬料、熱處理工序以及將釬焊和熱處理工序合并的技術(shù)，從而獲得良好的接頭性能。
高速鋼的淬火溫度一般高于銀銅和銅鋅釬料的熔化溫度，因此需在釬焊前進(jìn)行淬火，并在二次回火期間或之后進(jìn)行釬焊。如果必須在釬焊后進(jìn)行淬火，只能選用前述的專用釬料進(jìn)行釬焊。釬焊高速鋼刀具時(shí)采用焦炭爐比較合適，當(dāng)釬料熔化后，取出刃具并立即加壓，擠出多余的釬料，再進(jìn)行油淬，然后在550～570℃回火。
- 硬質(zhì)合金刀片與鋼制刀桿釬焊時(shí)，宜采取加大釬縫間隙和在釬縫中施加塑性補(bǔ)償墊片的方法，并在焊后進(jìn)行緩冷，以減小釬焊應(yīng)力，防止裂紋產(chǎn)生，延長(zhǎng)硬質(zhì)合金刀具組件的使用壽命。纖焊后，焊件上的釬劑殘?jiān)扔脽崴疀_洗或用一般的除渣混合液清洗，隨后用合適的酸洗液酸洗，以清除基體刀桿上的氧化膜。但注意不要使用硝酸溶液，以防腐蝕釬縫金屬。
三、鑄鐵的釬焊
1、釬焊材料
釬料 鑄鐵釬焊主要采用銅鋅釬料和銀銅釬料，常用的銅鋅釬料牌號(hào)為B-Cu62ZnNiMuSiR、B-Cu60ZuSnR和B-Cu58ZnFeR等，所釬焊的鑄鐵接頭抗拉強(qiáng)度一般達(dá)到120～150MPa，在銅鋅釬料的基礎(chǔ)上，添加Mn、Ni、Sn和Ai等元素，可使釬焊接頭與母材等強(qiáng)度。 銀銅釬料的熔化溫度低，釬焊鑄鐵時(shí)可避免產(chǎn)生有害的組織，釬焊接頭的性能好，尤其是含Ni的釬料，如B-Ag50CuZnCdNi和B-Ag40CuZnSnNi等，增強(qiáng)了釬料與鑄鐵的結(jié)合力，特別適合于球墨鑄鐵的釬焊，可使接頭與母材等強(qiáng)度。
釬劑 采用銅鋅釬焊鑄鐵時(shí)，主要配用FB301和FB302釬劑，即硼砂或硼砂與硼酸的混合物。此外，采用H3BO340%、Li2CO316%、Na2CO324%、NaF7.4%和NaC112.6%組成的釬劑效果更好。 采用銀銅釬料釬焊鑄鐵時(shí)，可選擇FB101和FB102等釬劑，即硼砂、硼酸、氟化鉀和氟硼酸鉀的混合物。
2、釬焊技術(shù)
釬焊鑄鐵前，應(yīng)仔細(xì)清除鑄件表面上的石墨、氧化物、砂子及油污等雜物。清除油污可采用有機(jī)溶劑擦洗的方法，而石墨、氧化物的清除可采用噴砂或噴丸等機(jī)械方法，也可采用電化學(xué)方法。此外，還可用氧化火焰灼燒石墨而將其去除。
釬焊鑄鐵可采用火焰、爐中或感應(yīng)等加熱方法、由于鑄鐵表面上易形成SiO2，使保護(hù)氣氛中的釬焊效果不好，幫一般都使用釬劑進(jìn)行釬焊。用銅鋅釬料釬焊較大的工件時(shí)，應(yīng)先在清理好的表面上撒一層釬劑，然后把工件放進(jìn)爐中加熱或用焊炬加熱。當(dāng)工件加熱到800℃左右時(shí)，再加入補(bǔ)充釬劑，并把它加熱到釬焊溫度，再用針料在接頭邊緣刮擦，使釬料熔化填入間隙。為了提高釬縫強(qiáng)度，釬焊后要在700～750℃進(jìn)行20min的退火處理，然后進(jìn)行緩慢冷卻。 釬焊后過剩的釬劑及殘?jiān)捎脺厮疀_洗即可清除。如果難以去除，則可先用10%的硫酸水溶液或5%～10%的磷酸水溶液清洗，然后再用清水洗凈。
四、不銹鋼的釬焊
1、釬焊性
不銹鋼釬焊中的首要問題是表面存在的氧化膜嚴(yán)重影響釬料的潤(rùn)濕和鋪展。各種不銹鋼中都含有相當(dāng)數(shù)量的Cr，有的還含有Ni、Ti、Mn、Mo、Nb等元素，它們?cè)诒砻嫔夏苄纬啥喾N氧化物甚至復(fù)合氧化物。其中，Cr和Ti的氧化物Cr2O3和TiO2相當(dāng)穩(wěn)定，較難去除。在空氣中釬焊時(shí)，必須采用活性強(qiáng)的釬劑才能去除它們；在保護(hù)氣氛中釬焊時(shí)，只有在低露點(diǎn)的高純氣氛和足夠高的溫度下，才能將氧化膜還原；真空釬焊時(shí)，必須有足夠高的真空度和足夠高的溫度才能取得良好的釬焊效果。
不銹鋼釬焊的另一個(gè)問題是加熱溫度對(duì)母材的組織有嚴(yán)重影響。奧氏體不銹鋼的釬焊加熱溫度不應(yīng)高于1150℃，否則晶粒將嚴(yán)重長(zhǎng)大；若奧氏體不銹鋼不含穩(wěn)定元素Ti或Nb而含碳量又較高，還應(yīng)避免在敏化溫度（500～850℃）內(nèi)釬焊。以防止因碳化鉻的析出而降低耐蝕性能。馬氏體不銹鋼的釬焊溫度選擇要求更嚴(yán)，一種是要求釬焊溫度與淬火溫度相匹配，使釬焊工序與熱處理工序結(jié)合在一起；另一種是要求釬焊溫度低于回火溫度，以防止母材在釬焊過程中發(fā)生軟化。沉淀硬化不銹鋼的釬焊溫度選擇原則與馬氏體不銹鋼相同，即釬焊溫度必須與熱處理制度相匹配，以獲得最佳的力學(xué)性能。
除上述兩個(gè)主要問題外，奧氏體不銹鋼釬焊時(shí)還有應(yīng)力開裂傾向，尤其是采用銅鋅釬料釬焊更為明顯。為避免應(yīng)力開裂發(fā)生，工件在釬焊前應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力退火，且在釬焊過程中應(yīng)盡量使工件均勻受熱。
2、釬焊材料
釬料 根據(jù)不銹鋼焊件的使用要求，不銹鋼焊件常用的釬料有錫鉛釬料、銀基釬料、銅基釬料、錳基釬料、鎳基釬料及貴金屬釬料等。
不銹鋼軟釬焊主要采用錫鉛釬料，并以含錫量高為宜。因釬料的含錫量越高，其在不銹鋼上的潤(rùn)濕性越好。由于接頭強(qiáng)度低，只用于釬焊承載不大的零件。
銀基釬料是釬焊不銹鋼最常用的釬料，其中銀銅鋅及銀銅鋅鎘釬料由于釬焊溫度的母材性能影響不大而應(yīng)用最為廣泛。幾種常用銀基釬料釬焊的iCr18Ni9Ti不銹鋼接頭的強(qiáng)度列于表4中，銀基釬料釬焊的不銹鋼接頭很少用于強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中，接頭的工作溫度一般也不超過300℃。釬焊不含鎳的不銹鋼時(shí)，為防止釬焊接頭在潮濕環(huán)境中發(fā)生腐蝕，應(yīng)采用含鎳多的釬料，如B-Ag50CuZnCdNi。釬焊馬氏體不銹鋼時(shí)，為防止母材發(fā)生軟化現(xiàn)象，應(yīng)采用釬焊溫度不超過650℃的釬料，如B-Ag40CuZnCd。保護(hù)氣氛中釬焊不銹鋼時(shí)，為去除表面上的氧化膜，可采用含鋰的自釬劑釬料，如B-Ag92CuLi和B-Ag72CuLi。真空中釬焊不銹鋼時(shí)，為使釬料在不含易蒸發(fā)的Zn、Cd等元素時(shí)仍具有較好的潤(rùn)濕性，可選用含Mn、Ni、Rd等元素的銀釬料。
用于不同鋼釬焊的銅基釬料主要的純銅、銅鎳和銅錳鈷釬料。純銅釬料主要用在氣體保護(hù)或真空條件下進(jìn)行釬焊，不銹鋼接頭工作溫度不超過400℃，但接頭抗氧化性不好。銅鎳釬料主要用于火焰釬焊和感應(yīng)釬焊，所釬焊的1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的強(qiáng)度如表5所示?？梢娊宇^能與母材等強(qiáng)度，且工作溫度較高。銅錳鈷釬料主要用于保護(hù)氣氛中釬焊馬氏體不銹鋼，接頭強(qiáng)度和工作溫度可與用金基釬料釬焊的接頭相匹敵。如采用B-Cu58MnCo釬料釬焊的1Cr13不銹鋼接頭與用B-Au82Ni釬料釬焊的同種不銹鋼接頭，二者性能相當(dāng)，但生產(chǎn)成本大大降低。
錳基釬料主要用于氣體保護(hù)釬焊，且要求氣體的純度較高。為避免母材的晶粒長(zhǎng)大，宜選用釬焊溫度低于1150℃的相應(yīng)釬料。用錳基釬料釬焊的不銹鋼接頭可獲得滿意的釬焊效果，接頭工作溫度可達(dá)600℃。
采用鎳基釬料釬焊不銹鋼時(shí)，接頭具有相當(dāng)好的高溫性能。這種釬料一般用于氣體保護(hù)釬焊或真空釬焊。為了克服在接頭形成過程中釬縫內(nèi)產(chǎn)生較多脆性化合物而使接頭強(qiáng)度和塑性嚴(yán)重降低的問題，應(yīng)盡量減小接頭間隙，保證釬料中易形成脆性相的元素充分?jǐn)U散到母材中去。為防止釬焊溫度下因保溫時(shí)間過長(zhǎng)而使母材晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象的發(fā)生，可采取短時(shí)保溫并在焊后進(jìn)行較低溫度（與釬焊溫度相比）擴(kuò)散處理的工藝措施。
釬焊不銹鋼所用的貴金屬釬料主要有金基釬料和含鈀釬料，其中最典型的是B-Au82Ni和B-Ag54CuPd、B-Au82Ni具有很好的潤(rùn)濕性。所釬焊的不銹鋼接頭具有很高的高溫強(qiáng)度和抗氧化性，最高工作溫度可達(dá)800℃。B-Ag54CuPd具有與B-Au82Ni相似的特性，且價(jià)格較低，因而有取代B-Au82Ni的趨向。
釬劑和爐中氣氛 不銹鋼的表面含有Cr2O3和TiO2等氧化物，必須采用活性強(qiáng)的釬劑才能將其去除。采用錫鉛釬料釬焊不銹鋼時(shí)，可配用的釬劑為磷酸水溶液或氧化鋅鹽酸溶液。磷酸水溶液的活性時(shí)間短，必須采用快速加熱的釬焊方法。采用銀基釬料釬焊不銹鋼時(shí)，可配用FB102、FB103或FB104釬劑。采用銅基釬料釬焊不銹鋼時(shí)，由于釬焊溫度較高，故采用FB105釬劑。
爐中釬焊不銹鋼時(shí)，常采用真空氣氛或氫氣、氬氣、分解氨等保護(hù)氣氛。真空釬焊時(shí)，要求真空壓力低于10-2Pa。保護(hù)氣氛中釬焊時(shí)，要求氣體的露點(diǎn)不高于-40℃.如果氣體純度不夠或釬焊溫度不高，還可在氣氛中摻加少量的氣體釬劑，如三氟化硼等。
2、釬焊技術(shù)
不銹鋼在釬焊前必須進(jìn)行更為嚴(yán)格的清理，以去除任何油脂和油膜，清理后最好立即進(jìn)行釬焊。
不銹鋼釬焊可以采用火焰、感應(yīng)和爐中等加熱方法。爐中釬焊用的爐子必須具有良好的溫度控制系統(tǒng)（釬焊溫度的偏差要求±6℃），并能快速冷卻。用氫氣作為保護(hù)氣體進(jìn)行釬焊時(shí)，對(duì)氫氣的要求視釬焊溫度和母材成分而定，即釬焊溫度越低，母材越含有穩(wěn)定劑，要求氫氣的露點(diǎn)越低。例如對(duì)于1Cr13和Cr17Ni2t等馬氏體不銹鋼，在1000℃下釬焊時(shí)要求氫氣的露點(diǎn)低于-40℃；對(duì)于不含穩(wěn)定劑的18-8型鉻鎳不銹鋼，在1150℃釬焊時(shí)要求氫氣的露點(diǎn)低于25℃；但對(duì)含鈦穩(wěn)定劑的1Cr18Ni9Ti不銹鋼，在1150℃釬焊時(shí)的氫氣露點(diǎn)必須低于-40℃。采用氬氣保護(hù)進(jìn)行釬焊時(shí)，要求氬氣的純度更高。若在不銹鋼表面上度銅或鍍鎳，則可降低對(duì)保護(hù)氣體純度的要求。為了保證去除不銹鋼表面上的氧化膜，還可添加BF3氣體釬劑，也可采用含鋰或硼的自釬劑釬料。真空釬焊不銹鋼時(shí)，對(duì)真空度的要求視釬焊溫度而定。隨著釬焊溫度的提高，所需要的真空度可以降低。
不銹鋼釬焊后的主要工序是清理殘余釬劑和殘余阻流劑，必要時(shí)進(jìn)行釬焊后的熱處理。根據(jù)所采用的釬劑和釬焊方法，殘余釬劑可以用水沖洗、機(jī)械清理或化學(xué)清理。如果采用研磨劑來清洗殘余釬劑或接頭附近加熱區(qū)域的氧化膜時(shí)，應(yīng)使用砂子或其他非金屬細(xì)顆粒。馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼制造的零件，釬焊后需要按材料的特殊要求進(jìn)行熱處理。用鎳鉻硼和鎳鉻硅釬料釬焊的不銹鋼接頭，釬焊后常常進(jìn)行擴(kuò)散熱處理，以降低對(duì)釬縫間隙的要求和改善接頭的組織與性能。
