浅谈工具钢和硬质合金的钎焊

作者:迟立茹;徐恒文 刊名:今日科苑 上传者:程林江

【摘要】本文从工具钢和硬质合金的焊接性分析到焊接材料的选用,直到焊接方法及焊接工艺要点,简要阐述了工具钢和硬质合金的钎焊问题。

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79 生产一线 浅谈工具钢和硬质合金的钎焊文⊙ 迟立茹 徐恒文(辽北技师学院) 摘要: 本文从工具钢和硬质合金的焊接性分析到焊接材料的选用,直到焊接方法及焊接工艺要点,简要阐述了工具钢和硬质合金的钎焊问题。 关键词: 工具钢;硬质合金;钎焊 工具钢和硬质合金在具体的使用中常常会需要进行焊接,这里简单谈谈这两类金属的钎焊焊接问题。 一、工具钢和硬质合金的钎焊焊接性分析 工具钢和硬质合金都是用来制造工具、刀具、量具、模具等的重要材料,它们共同特点是碳和合金元素含量高,并具有高硬度和高耐磨性能。但它们又都较脆,如果用来制造切削刀具等,就不能承受复杂的工作载荷,例如弯曲、冲击和交变载荷等。因此,总是把它们作成小块的镶嵌件,钎焊到由强韧钢制造的工具基体的工作部位上,由强韧钢来承受冲击和交变载荷。这样做不仅综合的满足了刀具工作性能要求,同时又节省了大量昂贵的金属,降低了工具成本。现在已广泛应用于制造各种金属切削刀具、矿山采掘、石油钻井、地质勘探,以及各种量具、模具和耐磨损机械零件。 工具钢通常分碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢三类。碳素工具钢是含碳量在0.6%~1.4%的高碳钢,其硬度等最佳性能通过淬火等热处理获得,常用的有T7、T8 等;合金工具钢通常含有1%~3% 合金元素,有些工具钢可高达12%~14%,主要合金元素是Cr、Mn、Si等,如 CrWMn、9SiCr等;高速钢是含W、Mo、Cr、V 等元素的高合金钢,其中以W18Cr4V应用最广。 硬质合金是以高硬度的、难熔的碳化物(如WC、TiC、TaC、NbC 和 VC 等)为基,加入粘结金属(如Co、Ni、Mo、Fe 等), 通过粉末冶金方法制成的合金材料。它具有极高的硬度和耐磨性能特别在高温下,仍能保持高硬度,是现代十分重要的工具材料。 与工具钢和硬质合金钎焊的基体,一般是用含碳量0.4%~0.6% 的碳素钢(如45号钢)或合金结构钢(如40Cr,30CrMnSi 等)来制造。 钎焊工具钢时,要注意其组织和性能会受到钎焊过程的影响。要防止受热退火、高温氧化及脱碳等问题。对高速钢,要求钎焊温度能与钢的淬火温度相适应,以便切削时能保持最大的硬度和耐磨性;对硬质合金,由于它的线膨胀系数仅为钢材的 1/2~1/3,接头上线膨胀系数的差异在钎焊冷却过程将产生很大热应力,可能 会引起硬质合金开裂。硬度越高的硬质合金,越容易开裂。 二、钎焊焊接材料的选用 钎焊工具钢和硬质合金时,最常用的钎料是纯铜和铜基钎料。纯铜对各种硬质合金均有良好润湿性,但需要在氢还原气氛中钎焊方可取得良好效果。纯铜熔点为1082℃,钎焊唯独在1093~1149℃之间。其接头抗剪强度约为150Mpa,塑性较高。但在温度高于320℃时,接头强度降低,故不适于高温下工作。由于纯铜钎焊温度高,接头热应力大,裂纹倾向增大;铜基钎料的熔化温度比纯铜低,其中应用最多的是黄铜。为了提高强度和润湿性,常加入锰、镍、铁等。如 Bcu58ZnMn中加入w (Mn)4%,改善了对硬质合金的润湿性,还提高了接头强度。若在此基础上再加入少量Co,进一步细化晶粒,增加α相,使接头组织和性能进一步提高,其接头抗剪切强度高达350Mpa,并具有较高的冲击韧度和抗疲劳冲击强度。铜基钎料价格便宜,但钎焊温度高。 用铜基钎料进行钎焊时,主要用脱水硼砂或硼砂和硼酸的混合物作钎剂。钎焊含 TiC高的硬质合金时,因表面有稳定的TiO2氧化膜,可用含氟化物(KF、NaF、CaF2等)的钎剂,如FB301、FB302和FB105 等进行钎焊。 银基钎料都可以钎焊工具钢和硬质合金,其熔点

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