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

1、硬質合金與鋼釬焊的主要問題是硬質合金和鋼的線膨脹系數(shù)相差很大，焊后冷卻時收縮量的差別，將在近焊縫的硬質合金中產生巨大的拉應力。這種拉應力嚴重時，可使硬質合金和焊縫開裂，導致硬質合金工作時發(fā)生非正常脫落和破碎。因此，硬質合金與鋼釬焊要解決的主要問題是降低焊接殘余應力，以提高接頭強度。 目前關于硬質合金與鋼釬焊采用的方法主要是火焰釬焊和感應釬焊，選用的釬料主要是黃銅類釬料，如105號和801號釬料。這種釬焊方法由于加熱與冷卻速度不易

2、控制，易在釬縫附近產生較大的殘余應力；同時，由于釬焊在大氣中進行，硬質合金與鋼都極易氧化，不僅使硬質合金耐磨性下降，而且易于在釬縫處形成氧化夾雜和氣孔，接頭強度普遍較低，一般只有200MPa左右，對于在工作時受到強烈沖擊應力和彎曲應力、工況條件十分惡劣的工程機械部件，如公路銑刨機刀頭、隧道掘進機刀具等遠遠不能滿足工況要求。 隨著真空技術的發(fā)展，真空熱處理爐的應用越來越廣。目前國內外在真空熱處理爐中進行真空釬焊以及焊后的真空熱處理

3、工藝已見文獻報道，但關于硬質合金與鋼真空釬焊及焊后真空熱處理一體化研究的報道還很少。這不僅涉及釬料的合理選用、真空釬焊工藝參數(shù)的確定、焊后真空熱處理工藝參數(shù)的確定，而且涉及到諸工藝的融合。 為此，本課題采用獨立制備的CuMnNi釬料，研究真空釬焊和真空熱處理工藝參數(shù)對YG8硬質合金和5CrMnMo鋼接頭性能及鋼性能的影響，同時希望能為實現(xiàn)銑刨機刀具的國產化提供一定的理論依據(jù)。 本論文確定了如下的研究內容： 1．釬料

4、的制備。 釬料制備過程中主要涉及釬料成分設計、熔煉、軋制、以及再結晶退火等，通過測定釬料的硬度來確定再結晶溫度。之后將制備好的CuMnNi釬料做DSC分析，測定其熔化溫度范圍。 2．釬焊溫度對接頭組織與性能的影響。 依據(jù)測定的釬料熔化溫度，再結合釬焊溫度選擇的基本依據(jù)，確定本試驗的釬焊溫度進而制定工藝曲線。之后在不同溫度下進行真空釬焊及鋪展性試驗，通過三點彎曲試驗、測定潤濕角初步確定最佳釬焊溫度，然后用掃描電鏡（

5、SEM）及能譜分析等手段進一步探索了釬焊溫度對接頭組織，釬料與母材之間冶金結合作用的影響，并了解釬焊接頭組織與性能之間的聯(lián)系。 3．釬焊間隙大小對接頭組織與性能的影響。 在最佳釬焊溫度下，改變釬焊間隙的大小，進行真空釬焊，之后通過三點彎曲試驗、掃描電鏡（SEM）及能譜分析等手段研究釬焊間隙對接頭組織和性能的影響，據(jù)此確定最優(yōu)間隙。 4．Ni中間夾層厚度對接頭組織與性能的影響。 在最佳釬焊溫度、最優(yōu)釬焊間隙

6、下，添加不同厚度的Ni中間夾層，對材料進行真空釬焊，之后仍通過三點彎曲試驗、掃描電鏡（SEM）及能譜分析等手段分析添加不同厚度Ni夾層后接頭組織和性能的變化，并與未添加Ni夾層時接頭的組織和性能進行對比，從而了解Ni中間夾層對接頭組織和性能的影響。 5．焊后熱處理對釬焊接頭及5CrMnMo鋼組織及性能的影響。 將材料在最佳釬焊溫度、釬焊間隙下進行真空釬焊并淬火，之后在普通箱式電阻爐回火，最后通過三點彎曲試驗、掃描電鏡（S

7、EM）及能譜分析等手段分析釬焊、釬焊后淬火、釬焊后淬火再回火之后釬焊接頭組織和性能的變化，并通過金相試驗研究三種處理工藝對鋼的顯微組織的影響。 通過以上的研究，我們得到了如下結論： 1．CuMnNi為單相固熔體釬料，熔化溫度范圍950℃～990℃，在兩種母材（5CrMnMo與YG8）上均能潤濕，且在鋼上潤濕性更好，且隨釬焊溫度升高，潤濕角變小，潤濕性增強。 2．最佳釬焊溫度為1045℃，在該溫度下釬焊后接頭的

8、彎曲強度430MPa。 3．最佳釬焊間隙為0.3mm，此時抗彎強度為481MPa。斷口特征為沿硬質合金側的脆性斷裂；當間隙大于0.3mm后，接頭的抗彎強度值下降，出現(xiàn)部分釬料脫落的斷口特征。 4．隨著Ni中間夾層厚度的增加，接頭抗彎強度不斷下降，說明Ni中間夾層不能有效的改善接頭強度。 5．淬火、回火后接頭的抗彎強度比未經熱處理時有所下降，但仍具有較高的抗彎強度，因此可以考慮實現(xiàn)鋼和硬質合金的釬焊與熱處理的