论文部分内容阅读
近年来，不锈钢采用钎焊工艺在制造板翅式换热器等工业领域中有广泛的应用，但研究主要集中在对奥氏体不锈钢制造的产品上，而对性能优良的15-5PH的研究很少。本文通过单变量试验，利用SEM、EDS、XRD、超景深显微镜，硬度和拉伸试验，采用镍基钎料(BNi-2)进行真空钎焊及热处理一体化VBHT(Vacuum Brazing HeatTreatment)和时效处理工艺实验，系统研究钎焊温度、钎焊保温时间、淬火前保温时间、钎缝间隙及时效温度等参数对15-5PH钎缝和母材组织与性能的影响。试验结果表明，钎焊接头可分为四区：母材上的界面反应区，钎缝中的界面反应区，扩散区和钎缝中心区。钎缝中心区黑色化合物相主要为硼化物和少量的硅化物。钎焊温度在1000~1100℃范围内，随着钎焊温度的升高，钎缝中心区黑色化合物相的形态由连续网状向细条状变化，钎缝间隙呈先减小后增大趋势，母材晶粒逐渐长大，钎缝中心区的显微硬度逐渐下降，钎焊接头的抗拉强度呈先增大后减小的趋势。当钎焊温度达1100℃时，钎缝为全镍基固溶体；钎焊温度为1075℃，经VBHT和时效处理后，钎焊接头强度出现最高值（1063.37MPa）。当钎焊温度为1075℃时，钎焊保温时间在10~30min变化，当钎焊保温时间达到20min，钎缝中心区仅存镍基固溶体，母材中的马氏体板条变宽。随着钎焊保温时间的延长，钎缝中心区的硬度下降，抗拉强度总体上先增加后减小，这与钎缝中心区脆硬化合物数量，扩散区固溶体的强化作用和界面反应区元素扩散溶解的程度有关系。在较低温度970℃延长保温时间，钎缝中心区依旧生成化合物相，但数量有所减少。钎焊温度为1075℃保温15min，并在970℃保温10min的条件下，采用单层钎料的工艺，接头全部由镍基固溶体组成，叠加三片钎料的工艺，钎缝间隙在58~75μm之间，钎缝中心区出现黑色化合物相。经500℃时效90min，接头的抗拉强度能达到950MPa以上。采用优化后的VBHT工艺，时效处理对钎焊接头的主要组织无明显影响，钎缝中扩散区的平均硬度最低。在200~650℃之间，随着时效温度的升高，母材中黑色回火马氏体的数量增多，温度为650℃时，母材中出现逆转变奥氏体，母材的硬度呈先增大后减小的趋势。时效温度为450℃的工艺4-6，母材的硬度达到最大值45.3HRC，抗拉强度的峰值1165.49MPa也出现在450℃时。本课题得出的最佳工艺参数为：钎焊温度1075℃，钎焊保温时间15min，淬火前在970℃保温10min，叠加两层0.03mm的钎料，在450℃的时效温度下保温90min。