Brasatura dell'acciaio inossidabile

Brasatura dell'acciaio inossidabile

1. Brasabilità

Il problema principale nella brasatura dell'acciaio inossidabile è che il film di ossido sulla superficie influisce gravemente sulla bagnatura e sulla diffusione della saldatura.Vari acciai inossidabili contengono una notevole quantità di Cr e alcuni contengono anche Ni, Ti, Mn, Mo, Nb e altri elementi, che possono formare una varietà di ossidi o addirittura ossidi compositi sulla superficie.Tra questi, gli ossidi Cr2O3 e TiO2 di Cr e Ti sono abbastanza stabili e difficili da rimuovere.Durante la brasatura in aria, è necessario utilizzare un flusso attivo per rimuoverli;Durante la brasatura in atmosfera protettiva, il film di ossido può essere ridotto solo in un'atmosfera di elevata purezza con punto di rugiada basso e temperatura sufficientemente elevata;Nella brasatura sottovuoto, è necessario avere un vuoto sufficiente e una temperatura sufficiente per ottenere un buon effetto di brasatura.

Un altro problema della brasatura dell'acciaio inossidabile è che la temperatura di riscaldamento ha un grave effetto sulla struttura del metallo di base.La temperatura di riscaldamento della brasatura dell'acciaio inossidabile austenitico non deve essere superiore a 1150 ℃, altrimenti il ​​grano crescerà seriamente;Se l'acciaio inossidabile austenitico non contiene elementi stabili Ti o Nb e ha un alto contenuto di carbonio, si deve evitare anche la brasatura entro la temperatura di sensibilizzazione (500 ~ 850 ℃).Per evitare che la resistenza alla corrosione diminuisca a causa della precipitazione del carburo di cromo.La scelta della temperatura di brasatura per l'acciaio inossidabile martensitico è più rigorosa.Uno è far combaciare la temperatura di brasatura con la temperatura di tempra, in modo da combinare il processo di brasatura con il processo di trattamento termico;L'altro è che la temperatura di brasatura dovrebbe essere inferiore alla temperatura di rinvenimento per evitare che il metallo di base si ammorbidisca durante la brasatura.Il principio di selezione della temperatura di brasatura dell'acciaio inossidabile temprato per precipitazione è lo stesso dell'acciaio inossidabile martensitico, ovvero la temperatura di brasatura deve corrispondere al sistema di trattamento termico per ottenere le migliori proprietà meccaniche.

Oltre ai due problemi principali di cui sopra, c'è una tendenza alla rottura da stress durante la brasatura dell'acciaio inossidabile austenitico, specialmente durante la brasatura con metallo d'apporto rame-zinco.Al fine di evitare fessurazioni da sollecitazione, il pezzo in lavorazione deve essere sottoposto a ricottura dello stress prima della brasatura e il pezzo in lavorazione deve essere riscaldato uniformemente durante la brasatura.

2. Materiale per brasatura

(1) Secondo i requisiti d'uso delle saldature in acciaio inossidabile, i metalli d'apporto per brasatura comunemente usati per le saldature in acciaio inossidabile includono metallo d'apporto per brasatura stagno piombo, metallo d'apporto per brasatura a base d'argento, metallo d'apporto per brasatura a base di rame, metallo d'apporto per brasatura a base di manganese, metallo d'apporto per brasatura a base di nichel metallo d'apporto per brasatura e metallo d'apporto per brasatura di metalli preziosi.

La saldatura al piombo è utilizzata principalmente per la saldatura dell'acciaio inossidabile ed è adatta per avere un alto contenuto di stagno.Maggiore è il contenuto di stagno della saldatura, migliore è la sua bagnabilità sull'acciaio inossidabile.La resistenza al taglio dei giunti in acciaio inossidabile 1Cr18Ni9Ti brasati con diverse comuni saldature stagno-piombo è elencata nella Tabella 3. A causa della bassa resistenza dei giunti, vengono utilizzati solo per la brasatura di parti con piccola capacità portante.

Tabella 3 resistenza al taglio del giunto in acciaio inossidabile 1Cr18Ni9Ti brasato con stagno e piombo

I metalli d'apporto a base d'argento sono i metalli d'apporto più comunemente usati per la brasatura dell'acciaio inossidabile.Tra questi, i metalli d'apporto argento rame zinco e argento rame zinco cadmio sono i più utilizzati perché la temperatura di brasatura ha scarso effetto sulle proprietà del metallo di base.La resistenza dei giunti in acciaio inossidabile ICr18Ni9Ti brasati con diverse comuni saldature a base d'argento è elencata nella Tabella 4. I giunti in acciaio inossidabile brasati con saldature a base d'argento sono usati raramente in mezzi altamente corrosivi e la temperatura di esercizio dei giunti generalmente non supera i 300 ℃ .Durante la brasatura dell'acciaio inossidabile senza nichel, al fine di prevenire la corrosione del giunto brasato in ambiente umido, è necessario utilizzare metallo d'apporto per brasatura con più nichel, come b-ag50cuzncdni.Durante la brasatura dell'acciaio inossidabile martensitico, al fine di prevenire l'ammorbidimento del metallo di base, è necessario utilizzare metallo d'apporto per brasatura con temperatura di brasatura non superiore a 650 ℃, come b-ag40cuzncd.Per la brasatura dell'acciaio inossidabile in atmosfera protettiva, per rimuovere il film di ossido sulla superficie, è possibile utilizzare flussi autobrasanti contenenti litio, come b-ag92culi e b-ag72culi.Nella brasatura dell'acciaio inossidabile sottovuoto, per rendere il metallo d'apporto ancora ben bagnabile quando non contiene elementi come Zn e CD facilmente evaporabili, il metallo d'apporto contenente elementi d'argento come Mn, Ni e RD può essere selezionato.

Tabella 4 resistenza del giunto in acciaio inossidabile ICr18Ni9Ti brasato con metallo d'apporto a base d'argento

I metalli d'apporto per brasatura a base di rame utilizzati per la brasatura di diversi acciai sono principalmente metalli d'apporto per brasatura di rame puro, rame nichel e rame manganese cobalto.Il metallo d'apporto per brasatura in rame puro viene utilizzato principalmente per la brasatura sotto protezione dai gas o sottovuoto.La temperatura di lavoro del giunto in acciaio inossidabile non è superiore a 400 ℃, ma il giunto ha una scarsa resistenza all'ossidazione.Il metallo d'apporto per brasatura al nichel rame viene utilizzato principalmente per la brasatura a fiamma e la brasatura a induzione.La resistenza del giunto brasato in acciaio inossidabile 1Cr18Ni9Ti è mostrata nella Tabella 5. Si può vedere che il giunto ha la stessa resistenza del metallo di base e la temperatura di lavoro è elevata.Il metallo d'apporto per brasatura Cu Mn co viene utilizzato principalmente per la brasatura dell'acciaio inossidabile martensitico in atmosfera protettiva.La resistenza del giunto e la temperatura di lavoro sono paragonabili a quelle brasate con metallo d'apporto a base d'oro.Ad esempio, il giunto in acciaio inossidabile 1Cr13 brasato con saldatura b-cu58mnco ha le stesse prestazioni dello stesso giunto in acciaio inossidabile brasato con saldatura b-au82ni (vedere Tabella 6), ma il costo di produzione è notevolmente ridotto.

Tabella 5 resistenza al taglio del giunto in acciaio inossidabile 1Cr18Ni9Ti brasato con metallo d'apporto a base di rame ad alta temperatura

Tabella 6 resistenza al taglio del giunto saldobrasato in acciaio inox 1Cr13

I metalli d'apporto per brasatura a base di manganese vengono utilizzati principalmente per la brasatura con protezione dai gas e la purezza del gas deve essere elevata.Per evitare la crescita della grana del metallo base, è necessario selezionare il corrispondente metallo d'apporto per brasatura con temperatura di brasatura inferiore a 1150 ℃.Un soddisfacente effetto di brasatura può essere ottenuto per giunti in acciaio inossidabile brasati con saldatura a base di manganese, come mostrato nella Tabella 7. La temperatura di esercizio del giunto può raggiungere i 600 ℃.

Tabella 7 resistenza al taglio del giunto in acciaio inossidabile lcr18ni9fi brasato con metallo d'apporto a base di manganese

Quando l'acciaio inossidabile è brasato con metallo d'apporto a base di nichel, il giunto ha buone prestazioni alle alte temperature.Questo metallo d'apporto viene generalmente utilizzato per la brasatura con protezione dai gas o la brasatura sotto vuoto.Per ovviare al problema della produzione di composti più fragili nel giunto brasato durante la formazione del giunto, che riduce gravemente la resistenza e la plasticità del giunto, il gioco del giunto dovrebbe essere ridotto al minimo per garantire che gli elementi facili da formare una fase fragile nel saldatura sono completamente diffusi nel metallo di base.Al fine di prevenire la formazione di grani di metallo di base a causa del lungo tempo di mantenimento alla temperatura di brasatura, è possibile adottare le misure di processo di trattamento di breve durata e diffusione a temperatura più bassa (rispetto alla temperatura di brasatura) dopo la saldatura.

I metalli d'apporto per brasatura di metalli nobili utilizzati per la brasatura dell'acciaio inossidabile includono principalmente metalli d'apporto a base di oro e metalli d'apporto contenenti palladio, di cui i più tipici sono b-au82ni, b-ag54cupd e b-au82ni, che hanno una buona bagnabilità.Il giunto in acciaio inossidabile brasato ha una resistenza alle alte temperature e all'ossidazione e la temperatura massima di lavoro può raggiungere gli 800 ℃.B-ag54cupd ha caratteristiche simili a b-au82ni e il suo prezzo è basso, quindi tende a sostituire b-au82ni.

(2) La superficie dell'acciaio inossidabile nel flusso e nell'atmosfera del forno contiene ossidi come Cr2O3 e TiO2, che possono essere rimossi solo utilizzando un flusso con una forte attività.Quando l'acciaio inossidabile viene brasato con stagno e piombo, il flusso adatto è una soluzione acquosa di acido fosforico o una soluzione di acido cloridrico di ossido di zinco.Il tempo di attività della soluzione acquosa di acido fosforico è breve, quindi è necessario adottare il metodo di brasatura a riscaldamento rapido.I flussi Fb102, fb103 o fb104 possono essere utilizzati per la brasatura dell'acciaio inossidabile con metalli d'apporto a base d'argento.Durante la brasatura dell'acciaio inossidabile con metallo d'apporto a base di rame, viene utilizzato il fondente fb105 a causa dell'elevata temperatura di brasatura.

Durante la brasatura dell'acciaio inossidabile nel forno, vengono spesso utilizzate atmosfera sottovuoto o atmosfera protettiva come idrogeno, argon e ammoniaca di decomposizione.Durante la brasatura sotto vuoto, la pressione del vuoto deve essere inferiore a 10-2Pa.Durante la brasatura in atmosfera protettiva, il punto di rugiada del gas non deve essere superiore a -40 ℃ Se la purezza del gas non è sufficiente o la temperatura di brasatura non è elevata, una piccola quantità di flusso di brasatura del gas, come il trifluoruro di boro, può essere aggiunto all'atmosfera.

2. Tecnologia di brasatura

L'acciaio inossidabile deve essere pulito più rigorosamente prima della brasatura per rimuovere qualsiasi pellicola di grasso e olio.È meglio brasare subito dopo la pulizia.

La brasatura dell'acciaio inossidabile può adottare metodi di riscaldamento medio a fiamma, induzione e forno.Il forno per la brasatura nel forno deve avere un buon sistema di controllo della temperatura (la deviazione della temperatura di brasatura deve essere ± 6 ℃) e può essere raffreddata rapidamente.Quando l'idrogeno viene utilizzato come gas di protezione per la brasatura, i requisiti per l'idrogeno dipendono dalla temperatura di brasatura e dalla composizione del metallo di base, ovvero, minore è la temperatura di brasatura, più il metallo di base contiene stabilizzante e minore è la rugiada è richiesto un punto di idrogeno.Ad esempio, per acciai inossidabili martensitici come 1Cr13 e cr17ni2t, durante la brasatura a 1000 ℃, il punto di rugiada dell'idrogeno deve essere inferiore a -40 ℃;Per l'acciaio inossidabile al nichel-cromo 18-8 senza stabilizzante, il punto di rugiada dell'idrogeno deve essere inferiore a 25 ℃ durante la brasatura a 1150 ℃;Tuttavia, per l'acciaio inossidabile 1Cr18Ni9Ti contenente stabilizzante al titanio, il punto di rugiada dell'idrogeno deve essere inferiore a -40 ℃ durante la brasatura a 1150 ℃.Durante la brasatura con protezione argon, la purezza dell'argon deve essere maggiore.Se sulla superficie dell'acciaio inossidabile è placcato rame o nichel, il requisito per la purezza del gas di protezione può essere ridotto.Per garantire la rimozione del film di ossido sulla superficie dell'acciaio inossidabile, è possibile aggiungere anche il flusso di gas BF3 e utilizzare anche saldanti autoflussanti contenenti litio o boro.Durante la brasatura sottovuoto dell'acciaio inossidabile, i requisiti per il grado di vuoto dipendono dalla temperatura di brasatura.Con l'aumento della temperatura di brasatura, il vuoto richiesto può essere ridotto.

Il processo principale dell'acciaio inossidabile dopo la brasatura è pulire il flusso residuo e l'inibitore di flusso residuo e, se necessario, eseguire un trattamento termico post brasatura.A seconda del disossidante e del metodo di brasatura utilizzato, il disossidante residuo può essere lavato con acqua, pulito meccanicamente o pulito chimicamente.Se si utilizza abrasivo per pulire il flusso residuo o la pellicola di ossido nell'area riscaldata vicino al giunto, è necessario utilizzare sabbia o altre particelle fini non metalliche.Le parti in acciaio inossidabile martensitico e acciaio inossidabile indurito per precipitazione necessitano di un trattamento termico in base alle speciali esigenze del materiale dopo la brasatura.I giunti in acciaio inossidabile brasati con metalli d'apporto Ni Cr B e Ni Cr Si sono spesso trattati con trattamento termico di diffusione dopo la brasatura per ridurre i requisiti per il gioco di brasatura e migliorare la microstruttura e le proprietà dei giunti.