yg8硬质合金与42crmo钢的真空钎焊及焊后热处理研究基于cumnni钎料

《yg8硬质合金与42crmo钢的真空钎焊及焊后热处理研究基于cumnni钎料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要摘要本文以铣刨机刀头为研究背景，采用自行研制的CuMnNi钎料研究了YG8硬质合金与42CrMo钢的各种真空钎焊工艺参数，如：钎焊温度、钎缝宽度、中间层厚度等，对钎焊接头组织和性能的影响，并对焊后热处理进行了研究。根据本实验中两种母材的特点设计出合适的钎料成分，经熔炼、锻造、轧制出实验所需的钎料薄带。该钎料熔点范围在945℃～990℃。该钎料对母材有良好的润湿性。随着钎焊温度升高，润湿性越来越好，温度高于1030℃，润湿角均小于6°。Co往钢侧，Fe往硬质合金侧长程扩散，其中Co的扩散能力大于Fe；Ni往硬质合金中的扩散量大于往钢中

2、的扩散量；Cu和Mn有部分扩散。在钎缝区两侧，界面反应区均形成以FeCoNi为基的固溶体，不仅实现了接头的良好冶金结合，而且有利于接头残余应力释放。最佳钎焊温度为1030℃。当钎缝宽度在0.2mm时，在此钎焊温度下接头抗弯强度值为444MPa。温度太低，钎料流动性差，元素扩散不充分，不利于接头的冶金结合；温度过高，会导致钎料中Mn的严重挥发，影响接头性能。最佳钎缝宽度为0.3mm，接头抗弯强度可以达到510MPa。间隙过小，不利于液态钎料的流动，填缝困难；同时间隙过小，钎缝松弛应力的能力较差，接头性能较低。间隙过大，毛细作用下降，且钎焊

3、过程中容易发生钎料流淌，不能填满间隙；同时间隙过大，元素长程扩散困难，在钎缝界面处冶金结合下降，从而使接头性能下降。添加不同厚度Ni中间层，均不能提高接头抗弯强度，反而使接头抗弯强度下降。其原因主要是固态中间层会强烈阻碍Co、Fe元素的长程扩散，不利于接头的冶金结合。焊后热处理实验表明：淬火不仅可以起到强化钢的作用，而且由于冷却过程中钢发生马氏体相变产生体积膨胀，抵消了部分残余应力，可明显提高接头抗弯强度。在1030℃下钎焊，钎缝宽度为0.2mm，淬火前后接头抗弯强度值从444MPa提高到561MPa。关键词：真空钎焊；CuMnNi钎料

4、；YG8硬质合金；42CrMo钢；钎缝宽度；中间层；焊后热处理I本文以铣刨机刀头为研究背景，采用自行研制的CuMnNi钎料研究了YG8硬质合金与42CrMo钢的各种真空钎焊工艺参数，如：钎焊温度、钎缝宽度、中间层厚度等对钎焊接头组织和性能的影响，并对焊后热处理以及真空钎焊的各个参数（真空度、加热速率、保温温度及时间、钎焊保温时间、冷却速率、出炉温度）进行较为系统的研究。本课题在致力于研制新型钎料以及选择合适的钎焊方式的同时，考虑到焊后热处理的理论可行性。淬火过程中，由于钢发生马氏体相变，而马氏体相变过程为体积膨胀过程，淬火过程中马氏体相

5、变导致的体积膨胀可以松弛硬质合金侧的残余拉应力。这为焊后热处理提供了理论上的可行性。因此焊后淬火不仅可以起到强化钢的作用，还可抵消部分残余热应力，同时由于采用了钎焊与热处理的一体化工艺，避免了二次加热，既提高接头的综合机械性能，又能节省能源，提高生产率。根据本实验中两种母材的特点设计出合适的钎料成分，经熔炼、锻造、轧制出实验所需的钎料薄带。该钎料熔点范围在945℃～990℃。该钎料对母材有良好的润湿性。随着钎焊温度升高，润湿性越来越好，温度高于1030℃，润湿角均小于6°。在钎缝区存在着Co、Fe、Ni等元素的长程扩散，Co往钢侧，Fe

6、往硬质合金侧长程扩散，其中Co的扩散能力大于Fe；Ni往硬质合金中的扩散量大于往钢中的扩散量；Cu和Mn有部分扩散。在钎缝区两侧，界面反应区均形成以FeCoNi为基的固溶体，不仅实现了接头的良好冶金结合，而且有利于接头残余应力释放。最佳钎焊温度为1030℃。温度太低，钎料流动性差，元素扩散不充分，不利于接头的冶金结合。温度过高，会导致钎料中Mn的严重挥发，改变接头钎料[33]的成分，使得熔点上升，流动性变差，导致接头强度下降。当钎缝宽度在0.2mm时，在此钎焊温度下接头抗弯强度值为444MPa。温度太低，钎料流动性差，元素扩散不充分，不

7、利于接头的冶金结合；温度过高，会导致钎料中Mn的严重挥发，影响接头性能。最佳钎缝宽度为0.3mm，接头抗弯强度可以达到510MPa。钎缝宽度为0.3mm时钎料具有较好的润湿性，能较好地释放接头的残余应力，且具有良好的冶金结合。间隙过小，不利于液态钎料的流动，填缝困难，且钎料对接头应力的释放较差，接头性能较低。间隙过大，毛细作用下降，钎焊过程中容易发生钎料流淌，难以填满钎缝间隙；固溶体组织具有良好的塑性和强度，间隙过大使得Fe、Co元素的长程扩散困难，在钎缝界面处冶金结合下降，从而影响接头性能。Ni中间层在某种程度上可以松弛接头的残余应力

8、；但两侧母材中的Fe、Co元素很难穿过固态中间层进行扩散，从而弱化了接头的冶金结合，不利于提高接头强度。在两个矛盾的因素综合作用下，中间层厚度为0.3mm时接头抗弯强度达到一峰值326MPa，比不添加中间层