YG8硬质合金与42CrMo钢的真空钎焊工艺研究

作者:周金;王海龙 刊名:热加工工艺 上传者:张双义

【摘要】采用自行研制的CuMnNi钎料对YG8硬质合金与42CrMo钢的真空钎焊工艺进行了研究。通过三点弯曲试验、润湿性试验、扫描电镜及能谱分析等手段探讨了钎焊温度、钎焊间隙大小对钎焊接头组织和性能的影响。结果表明:钎料对两种母材具有良好的润湿性,钎焊温度在950℃、钎缝宽度为0.20mm时,可获得最优钎焊接头,接头抗弯强度达到436MPa。在钎缝界面区,形成以FeCoNi为基的固溶体。

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硬质合金的红硬性比高速钢要高,这使得硬质合金刀具能以远高于高速钢刀具的切削速度进行切削[1]。但硬质合金价格比较昂贵,且其塑性和冲击韧度较差。硬质合金硬度高、脆性大,用其制作的易磨损件往往在尚未达到由硬质合金耐磨性所决定的使用寿命时,就因破损、断裂等早期失效而达不到预期的使用效果。事实上,绝大多数易磨损件只有部分表面为工作面,如果将这些易磨损工件制作成工作部分为硬度高、耐磨性好的硬质合金,而其余部分为强度较高、韧性好的钢,当两者结合为一体时,这种复合构件就获得了硬质合金的高硬度、高耐磨性和钢的高强度、高韧性的优良性能而克服了两者的弱点。1实验材料与方法实验用母材为YG8硬质合金和42CrMo钢,加工成尺寸为16.5mm16.5mm5mm长方体试样,其16.5mm16.5mm面为铺展面,16.5mm5mm面为钎焊面。钎料为自制的CuMnNi合金,由DTA测得其熔化温度范围在913.84~917.55,其成分(质量分数,%)为:38.5Mn,9Ni,余量为Cu。钎料加工成0.2mm厚的薄片。用W3.5金刚石研磨膏在铸铁上将YG8的铺展面与钎焊面磨亮,用01号金相砂纸将42Cr-Mo的铺展面与钎焊面磨亮,以去除母材表面的氧化皮;然后用蘸有丙酮的脱脂棉将母材的铺展面与钎焊面擦拭干净,去除油污。将CuMnNi钎料剪成细条,称取(1055)mg钎料,并卷成卷,放置于母材铺展面正中。钎焊时,根据钎缝的宽度,计算出钎料的使用量,由于钎焊过程中钎料挥发,故实际装载时额外增加10%的钎料。钎焊接头采用对接形式,42CrMo置于YG8上面,放置于专用的夹具中,不同的钎缝宽度,采取在钎焊面上放置不同直径的Mo丝进行控制,接头形式如图1所示。钎焊实验在SL63-7B-SF1真空炉中进行,真空度在510-5Pa以上[2]。先将钎缝定为0.2mm,钎(a)接头金相组织300(b)YG8上黑色疏松纹理区2000(c)42CrMo侧钎焊界面区300图2950钎焊接头显微组织Fig.2Microstructureofthejointsat950焊温度选在920980,每隔15一个点进行钎焊,确定一个最佳钎焊温度;在此基础上再选取0.05、0.10、0.30及0.40mm钎缝宽度在前述的最佳钎焊温度下进行钎焊实验,以确定最佳的钎缝宽度。真空炉加热工艺:先以10/min加热至850,在850保温30min后继续以10/min的升温速度加热至钎焊温度下保温15min后炉冷。钎焊结束后,用量角仪对CuMnNi钎料在母材上的润湿角进行测量。按照GB-T14452-93标准,根据A型试样尺寸,将钎焊后试件线切割成长约34mm、宽(50.25)mm、高(50.25)mm的试样,用CMT5025电子万能试验机对试样进行三点弯曲试验,测量钎焊接头的抗弯强度。在铸铁上用W3.5金刚石研磨膏将试样接头部位磨平,然后在抛光机上分别用W3.5及W1.5的金刚石研磨膏对试样进行抛光。YG8侧用Murakami's腐蚀剂[3]腐蚀120s,42CrMo侧用3%~5%的硝酸溶液腐蚀15~20s,焊缝组织则选用FeCl35g-HCl15ml-H2O100ml溶液腐蚀15~20s。2实验结果与分析2.1钎焊温度对接头性能及钎缝组织的影响表1为不同温度下钎焊时铺展试验的结果。可见,CuMnNi钎料在各钎焊温度下对母材的润湿角均小于15,润湿性良好;随温度升高,润湿角进一步减小,润湿性提高;相比较而言,钎料在42CrMo钢上比在YG8上有更好的润湿性。不同钎焊温度下所得接头抗弯强度数据如表2。可看出,接头的抗弯强度随钎焊

参考文献

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