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什么是硬質合金釬焊?

2019-05-27 14:39:15 金伯仕

硬質合金是指由難熔金屬的硬質化合物和粘結金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。具有高彈性模量、高強度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、抗沖擊、熱膨脹系數小以及室溫和高溫化學性質穩定等一系列優良性能,被譽為“工業牙齒”,用于制造切削工具、刀具、鉆具和耐磨零部件,廣泛應用于軍工、航天航空、機械加工、冶金、石油鉆井、礦山工具、電子通訊、建筑等領域。


雖然硬質合金使用范圍廣泛,但是由于硬質合金價格昂貴,而且許多零件在使用時并不需要都用硬質合金制造,所以將硬質合金與其他材質連接起來使用具有重要的使用價值。

釬焊法是目前硬質合金與鋼的主要焊接方法,近十年來,一些新的焊接方法如燒結擴散焊、鎢極惰性氣體保護焊、激光焊等也在積極研究探索中,將有可能在硬質合金的焊接中得到廣泛的應用。

硬質合金的釬焊性是較差的。這是因為硬質合金的含碳量較高,未經清理的表面往往含有較多的游離碳,從而妨礙釬料的濕潤。此外,硬質合金在釬焊的溫度下容易氧化形成氧化膜,也會影響釬料的濕潤。因此,釬焊前的表面清理對改善釬料在硬質合金上的濕潤性是很重要的,必要時還可采取表面鍍銅或鍍鎳等措施。

硬質合金釬焊中的另一個問題就是接頭易產生裂紋。這是因為它的線膨脹系數僅為低碳鋼的一半,當硬質合金與這類鋼的基體釬焊時,會在接頭中產生很大的熱應力,從而導致接頭的開裂。因此硬質合金與不同材料釬焊時,應設法采取防裂措施。


硬質合金通常采用純銅、銅鋅和銀銅釬料:


1、純銅:純銅對各種硬質合金均有良好的濕潤性,但需在氫的還原性氣氛中釬焊才能得最佳效果。同時,由于釬焊溫度高,接頭中的應力較大,導致裂紋傾向增大。采用純銅釬焊的接頭抗剪強度約為150Mpa,接頭塑性也較高,但不適用于高溫工作。


2、銅鋅釬料:銅鋅釬料是硬質合金最常用的釬料。為提高釬料的濕潤性和接頭的強度,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%,使硬質合金釬焊接頭的抗剪強度在室溫達到300-320Mpa:在320攝氏度時仍能保持220-240Mpa。在B-Cu58ZnMn的基礎上加入少量的Co,可使釬焊接頭的抗剪強度達到350Mpa,并且具有較高的沖擊韌度和疲勞強度,顯著提高了刀具和鑿巖工具的使用壽命。

3、銀銅釬料:銀銅釬料的熔點較低,釬焊接頭產生的熱應力較小,有利于降低硬質合金釬焊時的開裂傾向。為改善釬料的濕潤性并提高接頭的強度和工作溫度,釬料中常添加Mn、Ni等合金元素。利潤B-Ag50CuZnCdNi釬料對硬質合金的濕潤性極好,釬焊接頭具有良好的綜合性能。

除上述3種類型的釬料外,對于工作在500°C以上且接頭強度要求較高的硬質合金,可以選用Mn基和Ni基釬料,如B-Mn50NiCuCrCo和B-Ni75CrSiB等。對于高速鋼的釬焊,應選擇釬焊溫度與淬火溫度相匹配的專用釬料,如表3所示。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度一般為100MPa左右,但接頭易出現裂紋:另一類為含Ni、Fe、Mn和Si的特殊銅合金,用它釬焊的接頭不易產生裂紋,其抗剪強度能提高到300MPa。


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