لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

1. نحاس

المشكلة الأساسية في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ هي أن طبقة الأكسيد الموجودة على السطح تؤثر بشكل خطير على ترطيب وانتشار اللحام.تحتوي أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المختلفة على كمية كبيرة من Cr ، وبعضها يحتوي أيضًا على Ni و Ti و Mn و Mo و Nb وعناصر أخرى ، والتي يمكن أن تشكل مجموعة متنوعة من الأكاسيد أو حتى أكاسيد مركبة على السطح.من بينها ، أكاسيد Cr2O3 و TiO2 من Cr و Ti مستقرة تمامًا ويصعب إزالتها.عند اللحام بالنحاس في الهواء ، يجب استخدام التدفق النشط لإزالتها ؛عند اللحام بالنحاس في الغلاف الجوي الواقي ، يمكن تقليل طبقة الأكسيد فقط في جو عالي النقاء مع نقطة ندى منخفضة ودرجة حرارة عالية بدرجة كافية ؛في اللحام بالنحاس الفراغي ، من الضروري وجود فراغ كاف ودرجة حرارة كافية لتحقيق تأثير لحام جيد.

مشكلة أخرى في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ هي أن درجة حرارة التسخين لها تأثير خطير على هيكل المعدن الأساسي.يجب ألا تزيد درجة حرارة التسخين بالنحاس للفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ عن 1150 درجة مئوية ، وإلا ستنمو الحبوب بشكل خطير ؛إذا كان الفولاذ الأوستنيتي غير القابل للصدأ لا يحتوي على عنصر ثابت Ti أو Nb ويحتوي على نسبة عالية من الكربون ، فيجب أيضًا تجنب اللحام بالنحاس ضمن درجة حرارة التحسس (500 ~ 850 ℃).لمنع مقاومة التآكل من التناقص بسبب ترسيب كربيد الكروم.يعتبر اختيار درجة حرارة اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي أكثر صرامة.الأول هو مطابقة درجة حرارة اللحام بالنحاس مع درجة حرارة التبريد ، وذلك لدمج عملية اللحام بالنحاس مع عملية المعالجة الحرارية ؛والآخر هو أن درجة حرارة اللحام بالنحاس يجب أن تكون أقل من درجة الحرارة المعتدلة لمنع تليين المعدن الأساسي أثناء اللحام بالنحاس.مبدأ اختيار درجة حرارة اللحام بالنحاس للفولاذ المقاوم للصدأ تصلب الترسيب هو نفس مبدأ الفولاذ المقاوم للصدأ Martensitic ، أي ، يجب أن تتطابق درجة حرارة اللحام بالنحاس مع نظام المعالجة الحرارية للحصول على أفضل الخواص الميكانيكية.

بالإضافة إلى المشكلتين الرئيسيتين المذكورتين أعلاه ، هناك ميل للتشقق الإجهادي عند لحام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ ، خاصة عند اللحام بالنحاس بمعدن حشو الزنك والنحاس.من أجل تجنب التشقق الناتج عن الإجهاد ، يجب أن تكون قطعة العمل ملدنة قبل أن يتم التخلص منها بالنحاس ، ويجب تسخين قطعة العمل بشكل موحد أثناء اللحام بالنحاس.

2. مادة مختلطة

(1) وفقًا لمتطلبات استخدام لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ، تشمل معادن حشو اللحام بالنحاس المستخدمة بشكل شائع لحامات الفولاذ المقاوم للصدأ معدن حشو الرصاص بالقصدير ، ومعدن حشو اللحام بالنحاس القائم على الفضة ، ومعدن الحشو بالنحاس القائم على المنغنيز ، ومعدن حشو اللحام بالنحاس القائم على المنغنيز ، والمعدن القائم على النيكل حشو اللحام بالنحاس المعدني والمعادن الثمينة حشو المعادن.

يستخدم لحام الرصاص القصدير بشكل أساسي في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ، وهو مناسب لاحتواء نسبة عالية من القصدير.كلما زاد محتوى القصدير في اللحام ، كانت قابليته للبلل على الفولاذ المقاوم للصدأ أفضل.تم سرد قوة القص لمفاصل الفولاذ المقاوم للصدأ 1Cr18Ni9Ti الملحومة بالنحاس مع العديد من حاملي الرصاص المشتركين في الجدول 3. نظرًا لقوة المفاصل المنخفضة ، يتم استخدامها فقط للأجزاء المختلطة ذات قدرة التحمل الصغيرة.

الجدول 3 قوة القص من 1Cr18Ni9Ti وصلة فولاذية مقاومة للصدأ ملحومة بالنحاس لحام القصدير الرصاص

تعد معادن الحشو ذات الأساس الفضي أكثر معادن الحشو شيوعًا في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالنحاس.من بينها ، تستخدم على نطاق واسع معادن حشو النحاس والزنك والنحاس والفضة والنحاس والكادميوم لأن درجة حرارة اللحام بالنحاس لها تأثير ضئيل على خصائص المعدن الأساسي.تم سرد قوة وصلات الفولاذ المقاوم للصدأ ICr18Ni9Ti الملحومة بالنحاس مع العديد من الجنود المشهورين على أساس الفضة في الجدول 4. ونادرًا ما تُستخدم وصلات الفولاذ المقاوم للصدأ الملحومة بالنحاس مع جنود أساسهم الفضة في وسائط شديدة التآكل ، ولا تتجاوز درجة حرارة عمل المفاصل عمومًا 300 درجة مئوية. .عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالنحاس بدون النيكل ، من أجل منع تآكل الوصلة الملحومة بالنحاس في بيئة رطبة ، يجب استخدام معدن حشو لحام بالنحاس يحتوي على المزيد من النيكل ، مثل b-ag50cuzncdni.عند لحام الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ بالنحاس ، من أجل منع تليين المعدن الأساسي ، يجب استخدام معدن حشو مختلط بدرجة حرارة لحام لا تتجاوز 650 درجة مئوية ، مثل b-ag40cuzncd.عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالنحاس في جو وقائي ، من أجل إزالة طبقة الأكسيد الموجودة على السطح ، يمكن استخدام الليثيوم المحتوي على تدفق مختلط ذاتي ، مثل b-ag92culi و b-ag72culi.عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ في الفراغ ، من أجل جعل معدن الحشو لا يزال يتمتع بقدرة جيدة على التبلل عندما لا يحتوي على عناصر مثل Zn و CD التي يسهل تبخرها ، يمكن أن يكون معدن الحشو الفضي الذي يحتوي على عناصر مثل Mn و Ni و RD المحدد.

الجدول 4 قوة وصلة الفولاذ المقاوم للصدأ ICr18Ni9Ti ملحومة بالنحاس مع معدن حشو أساسه الفضة

معادن حشو اللحام بالنحاس القائمة على النحاس المستخدمة في لحام أنواع مختلفة من الفولاذ هي في الأساس النحاس النقي والنيكل والنحاس ومعادن حشو الكوبالت والمنغنيز والنحاس.يستخدم حشو النحاس النقي بالنحاس بشكل أساسي للنحاس تحت حماية الغاز أو الفراغ.لا تزيد درجة حرارة العمل لمفصل الفولاذ المقاوم للصدأ عن 400 ℃ ، لكن المفصل لديه مقاومة أكسدة ضعيفة.يستخدم حشو النحاس والنيكل بالنحاس بشكل أساسي في اللحام بالنحاس باللهب والنحاس بالحث.تظهر قوة وصلة الفولاذ المقاوم للصدأ 1Cr18Ni9Ti الملحومة بالنحاس في الجدول 5. ويمكن ملاحظة أن المفصل له نفس قوة المعدن الأساسي ، ودرجة حرارة العمل مرتفعة.يستخدم معدن حشو اللحام النحاسي Cu Mn بشكل أساسي في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ Martensitic في جو وقائي.قوة المفصل ودرجة حرارة العمل قابلة للمقارنة مع تلك المطحونة بالنحاس بمعدن حشو أساسه الذهب.على سبيل المثال ، المفصل الفولاذي المقاوم للصدأ 1Cr13 الملحوم بالنحاس b-cu58mnco له نفس أداء نفس المفصل الفولاذي المقاوم للصدأ الملحوم بالنحاس b-au82ni (انظر الجدول 6) ، لكن تكلفة الإنتاج تقل بشكل كبير.

جدول 5 قوة القص من 1Cr18Ni9Ti وصلة من الفولاذ المقاوم للصدأ ملحومة بالنحاس مع درجة حرارة عالية من معدن حشو القاعدة النحاسية

جدول 6 مقاومة القص لمفصل ملحوم من الفولاذ المقاوم للصدأ 1Cr13

تُستخدم معادن حشو اللحام بالنحاس القائمة على المنغنيز بشكل أساسي في اللحام بالنحاس المحمي بالغاز ، ويلزم أن تكون درجة نقاء الغاز عالية.من أجل تجنب نمو الحبوب للمعدن الأساسي ، يجب اختيار معدن حشو اللحام المقابل بدرجة حرارة لحام أقل من 1150 ℃.يمكن الحصول على تأثير اللحام بالنحاس المقنع للوصلات الفولاذية المقاومة للصدأ الملحومة بالنحاس باستخدام اللحام القائم على المنغنيز ، كما هو موضح في الجدول 7. يمكن أن تصل درجة حرارة العمل للمفصل إلى 600 درجة مئوية.

الجدول 7 مقاومة القص لمفصل الفولاذ المقاوم للصدأ LCR18NI9FI ملحوم بمعدن حشو أساسه المنغنيز

عندما يتم لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالنحاس مع معدن حشو قاعدة النيكل ، يكون للمفصل أداء جيد في درجات الحرارة العالية.يستخدم معدن الحشو هذا عمومًا في اللحام بالنحاس المحمي بالغاز أو اللحام بالنحاس الفراغي.للتغلب على مشكلة إنتاج المزيد من المركبات الهشة في المفصل النحاسي أثناء تكوين المفصل ، مما يقلل بشكل خطير من قوة المفصل ومرونته ، يجب تقليل فجوة المفصل لضمان سهولة تشكيل العناصر في المرحلة الهشة في يتم توزيع اللحام بالكامل في المعدن الأساسي.من أجل منع حدوث نمو الحبوب المعدنية الأساسية بسبب فترة الاحتفاظ الطويلة في درجة حرارة اللحام ، يمكن اتخاذ تدابير عملية الإمساك لفترة قصيرة ومعالجة الانتشار عند درجة حرارة منخفضة (مقارنة بدرجة حرارة اللحام) بعد اللحام.

تشمل معادن حشو اللحام بالنحاس المعدني النبيلة المستخدمة في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أساسي معادن الحشو القائمة على الذهب والبلاديوم الذي يحتوي على معادن حشو ، وأكثرها شيوعًا هي b-au82ni و b-ag54cupd و b-au82ni ، والتي تتمتع بقدرة جيدة على التبلل.تتميز الوصلة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بالنحاس بقوة عالية لدرجة الحرارة ومقاومة الأكسدة ، ويمكن أن تصل درجة حرارة العمل القصوى إلى 800 درجة مئوية.يتميز B-ag54cupd بخصائص مشابهة لـ b-au82ni وسعره منخفض ، لذا فهو يميل إلى استبدال b-au82ni.

(2) يحتوي سطح الفولاذ المقاوم للصدأ في الغلاف الجوي المتدفق والفرن على أكاسيد مثل Cr2O3 و TiO2 ، والتي لا يمكن إزالتها إلا باستخدام تدفق مع نشاط قوي.عندما يتم لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالنحاس مع لحام الرصاص القصدير ، يكون التدفق المناسب هو محلول مائي لحمض الفوسفوريك أو محلول حمض الهيدروكلوريك من أكسيد الزنك.وقت نشاط المحلول المائي لحمض الفوسفوريك قصير ، لذلك يجب اعتماد طريقة اللحام بالنحاس للتسخين السريع.يمكن استخدام تدفقات Fb102 أو fb103 أو fb104 في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالنحاس مع معادن حشو أساسها الفضة.عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالنحاس مع معدن حشو أساسه النحاس ، يتم استخدام تدفق fb105 بسبب ارتفاع درجة حرارة اللحام بالنحاس.

عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالنحاس في الفرن ، غالبًا ما يتم استخدام الغلاف الجوي الفراغي أو الغلاف الجوي الواقي مثل الهيدروجين والأرجون والأمونيا المتحللة.أثناء اللحام بالنحاس الفراغي ، يجب أن يكون ضغط الفراغ أقل من 10-2 باسكال.عند اللحام بالنحاس في جو وقائي ، يجب ألا تكون نقطة تكثف الغاز أعلى من -40 إذا كان نقاء الغاز غير كافٍ أو كانت درجة حرارة اللحام بالنحاس غير عالية ، فإن كمية صغيرة من تدفق اللحام بالنحاس ، مثل البورون ثلاثي فلوريد ، يمكن تضاف إلى الغلاف الجوي.

2. تكنولوجيا اللحام بالنحاس

يجب تنظيف الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أكثر صرامة قبل اللحام بالنحاس لإزالة أي شحم وفيلم زيتي.من الأفضل اللحام بالنحاس مباشرة بعد التنظيف.

يمكن أن يعتمد لحام الفولاذ المقاوم للصدأ طرق التسخين باللهب والحث والأفران.يجب أن يحتوي فرن اللحام بالنحاس في الفرن على نظام جيد للتحكم في درجة الحرارة (يجب أن يكون الانحراف في درجة حرارة اللحام بالنحاس ± 6 ℃) ويمكن تبريده بسرعة.عند استخدام الهيدروجين كغاز درع للنحاس ، فإن متطلبات الهيدروجين تعتمد على درجة حرارة اللحام بالنحاس وتكوين المعدن الأساسي ، أي أنه كلما انخفضت درجة حرارة اللحام بالنحاس ، زادت احتواء المعدن الأساسي على عامل استقرار ، وانخفض الندى مطلوب نقطة الهيدروجين.على سبيل المثال ، بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ مارتنسيتي مثل 1Cr13 و cr17ni2t ، عند اللحام بالنحاس عند 1000 درجة مئوية ، يجب أن تكون نقطة تكثف الهيدروجين أقل من -40 درجة مئوية ؛بالنسبة للصلب المقاوم للصدأ والنيكل الكروم 18-8 بدون مثبت ، يجب أن تكون نقطة الندى للهيدروجين أقل من 25 أثناء اللحام بالنحاس عند 1150 ℃ ؛ومع ذلك ، بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ 1Cr18Ni9Ti المحتوي على مثبت التيتانيوم ، يجب أن تكون نقطة ندى الهيدروجين أقل من -40 ℃ عند اللحام بالنحاس عند 1150 ℃.عند اللحام بالنحاس باستخدام حماية الأرجون ، يجب أن تكون درجة نقاء الأرجون أعلى.إذا تم طلاء النحاس أو النيكل على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ ، فيمكن تقليل متطلبات نقاء غاز التدريع.من أجل ضمان إزالة فيلم الأكسيد على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ ، يمكن أيضًا إضافة تدفق غاز BF3 ، ويمكن أيضًا استخدام الليثيوم أو البورون المحتوي على لحام ذاتي التدفق.عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالفراغ ، تعتمد متطلبات درجة الفراغ على درجة حرارة اللحام بالنحاس.مع زيادة درجة حرارة اللحام بالنحاس ، يمكن تقليل الفراغ المطلوب.

العملية الرئيسية للفولاذ المقاوم للصدأ بعد اللحام بالنحاس هي تنظيف التدفق المتبقي ومانع التدفق المتبقي ، وإجراء المعالجة الحرارية بعد اللحام بالنحاس إذا لزم الأمر.اعتمادًا على طريقة التدفق والنحاس المستخدمة ، يمكن غسل التدفق المتبقي بالماء أو تنظيفه ميكانيكيًا أو تنظيفه كيميائيًا.إذا تم استخدام مادة كاشطة لتنظيف التدفق المتبقي أو طبقة الأكسيد في المنطقة المسخنة بالقرب من الوصلة ، فيجب استخدام الرمل أو الجسيمات الدقيقة غير المعدنية الأخرى.تحتاج الأجزاء المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي والفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب إلى معالجة حرارية وفقًا للمتطلبات الخاصة للمادة بعد اللحام بالنحاس.غالبًا ما يتم معالجة وصلات الفولاذ المقاوم للصدأ الملحومة بالنحاس مع معادن حشو Ni Cr B و Ni Cr Si بالمعالجة الحرارية بالانتشار بعد اللحام بالنحاس لتقليل متطلبات فجوة اللحام وتحسين البنية الدقيقة وخصائص المفاصل.