5CrMnMo鋼與YG8硬質合金的真空釬焊工藝研究(基于CuMnCo釬料).pdf

1、硬質合金目前已廣泛用于制造各種金屬切割刀具、石油鉆井和耐磨損機械零件。由于硬質合金價格比較昂貴，絕大多數(shù)硬質合金工具采用將小塊硬質合金作為鑲嵌件，固定于用工具鋼等制造的工具工作部位，由工具鋼等高強度鋼來承受沖擊載荷，以節(jié)省貴重的硬質合金，降低工具成本。釬焊則是將硬質合金牢固連接到鋼基體上最成功的方法之一。 硬質合金的釬焊性較差。由于其含碳量高，燒結后未經(jīng)清理的表面層往往含有較多游離狀態(tài)碳，阻礙釬料的潤濕。當釬焊工藝參數(shù)的選擇不當

2、時，往往在釬焊后或在使用中產生裂紋，嚴重影響工具的性能和使用壽命。研究表明，形成焊接裂紋的主要原因是硬質合金與鋼基體的線膨脹系數(shù)不匹配，冷卻時在硬質合金與基體接觸面產生很大的應力。此外，釬焊工藝也影響硬質合金的潤濕性、釬焊接頭的力學性能等。為提高鋼與硬質合金釬焊質量，必須選擇正確的釬焊工藝參數(shù)。 本試驗中，作者針對YG8硬質合金與5CrMnMo鋼的真空釬焊作了較為詳細的研究。選在真空條件下釬焊，有以下主要原因：（1）在加熱過程中

3、，試樣處于真空氣氛中，不會出現(xiàn)氧化、增碳、脫碳、污染變質等；零件整體受熱，熱應力小，可將變形量控制到最小限度；（2）基體金屬和釬料周圍存在的低壓能排除金屬在釬焊溫度下釋放出來的揮發(fā)性雜質和氣體，基體金屬本身的性能也獲得改善。 釬焊接頭的質量在很大程度上取決于釬料，考慮到硬質合金和鋼的釬焊特性和實際使用條件等，在綜合分析國內外有關資料的基礎上，選用CuMnCo作為釬料。權衡了釬料的潤濕、鋪展性能和母材尤其是鋼的高溫下可能發(fā)生的晶粒

4、長大以及焊后可能進行的熱處理等各方面利害關系，選定了釬料的熔點范圍，結合三元相圖，在兼顧釬料成本的同時，確定了釬料的具體成分。而后經(jīng)真空熔煉、鍛壓、軋制、退火、酸洗等步驟，制成約0.2mm的薄片。 本試驗中，對接頭質量的影響較大的幾個方面分別是：真空度、釬焊溫度、焊縫寬度及中間層等。釬焊過程中的真空度應保持在10-2Pa，真空度過低，釬料氧化；真空度過高，Mn揮發(fā)嚴重，都將影響釬焊接頭。釬焊溫度是根據(jù)釬料熔點確定的，最低釬焊溫度

5、選在釬料液相線100℃以上，并以每加15℃為又一釬焊溫度，共5個（1030～1060℃）。在不同釬焊溫度下進行釬料在兩種母材上的鋪展性試驗，用測角儀測出相應的潤濕角，摸索出真空條件下當釬焊溫度改變時釬料在不同母材上潤濕性的變化規(guī)律；了解釬料在不同溫度下與硬質合金及鋼的結合性能；研究釬料和母材中各元素的擴散情況；分析易揮發(fā)元素在各溫度下的流失狀況；使用萬能材料試驗機進行三點彎曲試驗，并以抗彎強度作為衡量接頭性能的重要標準；在此基礎上，確定

6、最佳釬焊溫度。確定最佳釬焊溫度后，分別從添加不同厚度中間層和改變焊縫寬度兩方面探索提高接頭強度的最佳路徑，同時分析各元素在不同條件下的擴散情況，分析接頭質量改變的原因。 試驗結果、結論如下： （1）真空條件下釬料在兩種母材上均有良好的潤濕性能。 （2）在1030℃～1090℃范圍內釬焊，接頭強度呈先上升后下降的趨勢。 1060℃時釬焊接頭強度最高。 （3）釬縫寬度對焊接接頭強度影響較大。當釬縫寬度為0.2