Тот баспайтын болаттан дәнекерлеу

Тот баспайтын болаттан дәнекерлеу

1. Тұтқырлық

Тот баспайтын болат дәнекерлеудегі негізгі мәселе - бетіндегі оксид қабықшасы дәнекердің ылғалдануына және таралуына айтарлықтай әсер етеді. Әртүрлі тот баспайтын болаттарда айтарлықтай мөлшерде Cr бар, ал кейбіреулерінде Ni, Ti, Mn, Mo, Nb және басқа элементтер де бар, олар бетінде әртүрлі оксидтер немесе тіпті құрама оксидтер түзуі мүмкін. Олардың ішінде Cr және Ti оксидтерінің Cr2O3 және TiO2 оксидтері өте тұрақты және оларды кетіру қиын. Ауада дәнекерлеу кезінде оларды кетіру үшін белсенді ағынды пайдалану қажет; Қорғаныш атмосферасында дәнекерлеу кезінде оксид қабықшасын тек шық нүктесі төмен және температурасы жеткілікті жоғары таза атмосферада ғана қалпына келтіруге болады; Вакуумдық дәнекерлеуде жақсы дәнекерлеу әсеріне қол жеткізу үшін жеткілікті вакуум мен жеткілікті температура болуы керек.

Тот баспайтын болаттан дәнекерлеудің тағы бір мәселесі - қыздыру температурасы негізгі металдың құрылымына айтарлықтай әсер етеді. Аустениттік тот баспайтын болаттың дәнекерлеу қыздыру температурасы 1150 ℃-тан жоғары болмауы керек, әйтпесе түйіршіктері қатты өседі; Егер аустениттік тот баспайтын болаттың құрамында тұрақты Ti немесе Nb элементі болмаса және көміртегі мөлшері жоғары болса, сезімталдық температурасында (500 ~ 850 ℃) дәнекерлеуден де аулақ болу керек. Хром карбидінің тұнбаға түсуіне байланысты коррозияға төзімділіктің төмендеуіне жол бермеу үшін. Мартенситті тот баспайтын болат үшін дәнекерлеу температурасын таңдау қатаңырақ. Біріншісі - дәнекерлеу температурасын сөндіру температурасымен сәйкестендіру, осылайша дәнекерлеу процесін термиялық өңдеу процесімен біріктіру; Екіншісі - дәнекерлеу кезінде негізгі металдың жұмсаруына жол бермеу үшін дәнекерлеу температурасы шынықтыру температурасынан төмен болуы керек. Тұнбаға түсетін тот баспайтын болаттың дәнекерлеу температурасын таңдау принципі мартенситті тот баспайтын болатпен бірдей, яғни ең жақсы механикалық қасиеттерге қол жеткізу үшін дәнекерлеу температурасы термиялық өңдеу жүйесіне сәйкес келуі керек.

Жоғарыда аталған екі негізгі мәселеден басқа, аустениттік тот баспайтын болатты дәнекерлеу кезінде, әсіресе мыс-мырыш толтырғыш металлымен дәнекерлеу кезінде кернеудің пайда болу үрдісі бар. Кернеудің пайда болуына жол бермеу үшін, дайындаманы дәнекерлеу алдында кернеуді азайту керек, ал дайындаманы дәнекерлеу кезінде біркелкі қыздыру керек.

2. Дәнекерлеу материалы

(1) Тот баспайтын болаттан жасалған дәнекерлеуді пайдалану талаптарына сәйкес, тот баспайтын болаттан жасалған дәнекерлеу үшін жиі қолданылатын дәнекерлеу толтырғыш металдарына қалайы қорғасын дәнекерлеу толтырғыш металы, күміс негізіндегі дәнекерлеу толтырғыш металы, мыс негізіндегі дәнекерлеу толтырғыш металы, марганец негізіндегі дәнекерлеу толтырғыш металы, никель негізіндегі дәнекерлеу толтырғыш металы және бағалы металдар дәнекерлеу толтырғыш металы жатады.

Қалайы қорғасын дәнекері негізінен тот баспайтын болатты дәнекерлеу үшін қолданылады және ол қалайының мөлшері жоғары болған кезде жарамды. Дәнекердің қалайы мөлшері неғұрлым жоғары болса, оның тот баспайтын болатқа ылғалдануы соғұрлым жақсы болады. Бірнеше кең таралған қалайы қорғасын дәнекерлерімен дәнекерленген 1Cr18Ni9Ti тот баспайтын болат қосылыстарының ығысу беріктігі 3-кестеде келтірілген. Қосылыстар беріктігінің төмен болуына байланысты олар тек аз мойынтірек сыйымдылығы бар бөлшектерді дәнекерлеу үшін қолданылады.

3-кесте. Қалайы қорғасын дәнекерімен дәнекерленген 1Cr18Ni9Ti тот баспайтын болаттан жасалған қосылыстың ығысу беріктігі.

Күміс негізіндегі толтырғыш металдар тот баспайтын болатты дәнекерлеу үшін ең көп қолданылатын толтырғыш металдар болып табылады. Олардың ішінде күміс-мыс-мырыш және күміс-мыс-мырыш-кадмий толтырғыш металдары кеңінен қолданылады, себебі дәнекерлеу температурасы негізгі металдың қасиеттеріне аз әсер етеді. Бірнеше кең таралған күміс негізіндегі дәнекерлеушілермен дәнекерленген ICr18Ni9Ti тот баспайтын болат қосылыстарының беріктігі 4-кестеде келтірілген. Күміс негізіндегі дәнекерлеушілермен дәнекерленген тот баспайтын болат қосылыстары жоғары коррозиялық ортада сирек қолданылады және қосылыстардың жұмыс температурасы әдетте 300 ℃-тан аспайды. Никелсіз тот баспайтын болатты дәнекерлеген кезде, ылғалды ортада дәнекерленген қосылыстың коррозиясын болдырмау үшін, b-ag50cuzncdni сияқты көбірек никель қосылған дәнекерлеу толтырғыш металы қолданылуы керек. Мартенситті тот баспайтын болатты дәнекерлеген кезде, негізгі металдың жұмсаруын болдырмау үшін, дәнекерлеу температурасы 650 ℃-тан аспайтын дәнекерлеу толтырғыш металы қолданылуы керек, мысалы, b-ag40cuzncd. Қорғаныш атмосферасында тот баспайтын болатты дәнекерлеу кезінде бетіндегі оксид қабықшасын кетіру үшін құрамында литий бар өздігінен дәнекерленетін ағынды, мысалы, b-ag92culi және b-ag72culi пайдалануға болады. Вакуумда тот баспайтын болатты дәнекерлеу кезінде, Zn және CD сияқты оңай буланатын элементтер болмаған кезде толтырғыш металдың жақсы ылғалдануын қамтамасыз ету үшін Mn, Ni және RD сияқты элементтері бар күміс толтырғыш металды таңдауға болады.

4-кесте. Күміс негізіндегі толтырғыш металлмен дәнекерленген ICr18Ni9Ti тот баспайтын болаттан жасалған қосылыстың беріктігі

Әртүрлі болаттарды дәнекерлеу үшін қолданылатын мыс негізіндегі дәнекерлеу толтырғыш металдары негізінен таза мыс, мыс никель және мыс марганец кобальт дәнекерлеу толтырғыш металдары болып табылады. Таза мыс дәнекерлеу толтырғыш металы негізінен газ қорғанысы немесе вакуум астында дәнекерлеу үшін қолданылады. Тот баспайтын болат қосылысының жұмыс температурасы 400 ℃-тан аспайды, бірақ қосылыстың тотығуға төзімділігі нашар. Мыс никель дәнекерлеу толтырғыш металы негізінен жалын дәнекерлеу және индукциялық дәнекерлеу үшін қолданылады. Дәнекерленген 1Cr18Ni9Ti тот баспайтын болат қосылысының беріктігі 5-кестеде көрсетілген. Қосылыстың негізгі металлмен бірдей беріктігі бар екенін және жұмыс температурасы жоғары екенін көруге болады. Cu Mnco дәнекерлеу толтырғыш металы негізінен қорғаныш атмосферасында мартенситті тот баспайтын болатты дәнекерлеу үшін қолданылады. Қосылыс беріктігі мен жұмыс температурасы алтын негізіндегі толтырғыш металмен дәнекерленгенге ұқсас. Мысалы, b-cu58mnco дәнекерімен дәнекерленген 1Cr13 тот баспайтын болат қосылысы b-au82ni дәнекерімен дәнекерленген сол тот баспайтын болат қосылыспен бірдей өнімділікке ие (6-кестені қараңыз), бірақ өндіріс құны айтарлықтай төмендейді.

5-кесте. Жоғары температуралы мыс негізді толтырғыш металлмен дәнекерленген 1Cr18Ni9Ti тот баспайтын болаттан жасалған қосылыстың ығысу беріктігі

1Cr13 тот баспайтын болаттан жасалған дәнекерленген қосылыстың 6-кестедегі ығысу беріктігі

Марганец негізіндегі дәнекерлеу толтырғыш металдары негізінен газбен қорғалған дәнекерлеу үшін қолданылады, және газдың тазалығы жоғары болуы керек. Негізгі металдың түйіршіктерінің өсуіне жол бермеу үшін дәнекерлеу температурасы 1150 ℃-тан төмен сәйкес дәнекерлеу толтырғыш металын таңдау керек. 7-кестеде көрсетілгендей, марганец негізіндегі дәнекерлеумен дәнекерленген тот баспайтын болаттан жасалған қосылыстар үшін қанағаттанарлық дәнекерлеу әсерін алуға болады. Қосылыстың жұмыс температурасы 600 ℃-қа жетуі мүмкін.

7-кесте. Марганец негізіндегі толтырғыш металлмен дәнекерленген lcr18ni9fi тот баспайтын болаттан жасалған қосылыстың ығысу беріктігі

Тот баспайтын болатты никель негізіндегі толтырғыш металмен дәнекерлеген кезде, қосылыс жоғары температуралық көрсеткіштерге ие. Бұл толтырғыш металл әдетте газбен қорғалған дәнекерлеу немесе вакуумдық дәнекерлеу үшін қолданылады. Қосылыстың қалыптасуы кезінде дәнекерленген қосылыста морт қосылыстардың көбірек пайда болу мәселесін шешу үшін, қосылыстың беріктігі мен пластикалығын айтарлықтай төмендетеді, дәнекерлеудегі оңай түзілетін морт фаза элементтерінің негізгі металға толық диффузиялануын қамтамасыз ету үшін қосылыс саңылауын азайту керек. Дәнекерлеу температурасында ұзақ ұстау уақытына байланысты негізгі металл дәндерінің өсуінің алдын алу үшін дәнекерлеуден кейін қысқа мерзімді ұстау және төмен температурада (дәнекерлеу температурасымен салыстырғанда) диффузиялық өңдеудің процесін өлшеуге болады.

Тот баспайтын болатты дәнекерлеу үшін қолданылатын асыл металды дәнекерлеу толтырғыш металдарына негізінен алтын негізіндегі толтырғыш металдар және палладий бар толтырғыш металдар жатады, олардың ішіндегі ең көп таралғандары - жақсы ылғалдануға ие b-au82ni, b-ag54cupd және b-au82ni. Дәнекерленген тот баспайтын болат қосылысы жоғары температура беріктігіне және тотығуға төзімділікке ие, ал максималды жұмыс температурасы 800 ℃ жетуі мүмкін. B-ag54cupd b-au82ni-ге ұқсас сипаттамаларға ие және оның бағасы төмен, сондықтан ол b-au82ni-ді алмастыруға бейім.

(2) Флюс пен пеш атмосферасындағы тот баспайтын болаттың бетінде Cr2O3 және TiO2 сияқты оксидтер бар, оларды тек күшті белсенді флюсті қолдану арқылы ғана кетіруге болады. Тот баспайтын болат қалайы қорғасын дәнекерімен дәнекерленген кезде, қолайлы флюс - фосфор қышқылының сулы ерітіндісі немесе мырыш оксидінің тұз қышқылының ерітіндісі. Фосфор қышқылының сулы ерітіндісінің белсенділік уақыты қысқа, сондықтан тез қыздыру әдісін қолдану керек. Fb102, fb103 немесе fb104 флюстерін күміс негізіндегі толтырғыш металдармен тот баспайтын болатты дәнекерлеу үшін пайдалануға болады. Мыс негізіндегі толтырғыш металмен тот баспайтын болатты дәнекерлеген кезде, жоғары дәнекерлеу температурасына байланысты fb105 флюсі қолданылады.

Пеште тот баспайтын болатты дәнекерлеу кезінде вакуумдық атмосфера немесе сутегі, аргон және ыдырау аммиак сияқты қорғаныш атмосферасы жиі қолданылады. Вакуумдық дәнекерлеу кезінде вакуумдық қысым 10-2Па-дан төмен болуы керек. Қорғаныш атмосферасында дәнекерлеу кезінде газдың шық нүктесі -40 ℃-тан жоғары болмауы керек. Егер газдың тазалығы жеткіліксіз болса немесе дәнекерлеу температурасы жоғары болмаса, атмосфераға аз мөлшерде бор трифториді сияқты газ дәнекерлеу ағынын қосуға болады.

2. Дәнекерлеу технологиясы

Тот баспайтын болатты май мен май қабықшасын кетіру үшін дәнекерлеу алдында мұқият тазалау қажет. Тазалағаннан кейін бірден дәнекерлеген дұрыс.

Тот баспайтын болаттан дәнекерлеу жалын, индукциялық және пеш ортасын қыздыру әдістерін қолдана алады. Пеште дәнекерлеуге арналған пеш жақсы температураны бақылау жүйесіне ие болуы керек (дәнекерлеу температурасының ауытқуы ± 6 ℃ болуы керек) және тез салқындатылуы мүмкін. Дәнекерлеу үшін қорғаныш газ ретінде сутегі қолданылған кезде, сутегіге қойылатын талаптар дәнекерлеу температурасына және негізгі металдың құрамына байланысты, яғни дәнекерлеу температурасы неғұрлым төмен болса, негізгі металда тұрақтандырғыш соғұрлым көп болады және сутегінің шық нүктесі соғұрлым төмен болады. Мысалы, 1Cr13 және cr17ni2t сияқты мартенситті тот баспайтын болаттар үшін 1000 ℃ температурада дәнекерлеу кезінде сутегінің шық нүктесі -40 ℃-тан төмен болуы керек; тұрақтандырғышсыз 18-8 хром-никельді тот баспайтын болат үшін 1150 ℃ температурада дәнекерлеу кезінде сутегінің шық нүктесі 25 ℃-тан төмен болуы керек; Дегенмен, құрамында титан тұрақтандырғышы бар 1Cr18Ni9Ti тот баспайтын болат үшін 1150 ℃ температурада дәнекерлеу кезінде сутегі шық нүктесі -40 ℃-тан төмен болуы керек. Аргон қорғанысымен дәнекерлеу кезінде аргонның тазалығы жоғары болуы керек. Егер тот баспайтын болаттың бетіне мыс немесе никель жағылса, қорғаныш газының тазалығына қойылатын талапты азайтуға болады. Тот баспайтын болаттың бетіндегі оксид қабықшасын кетіруді қамтамасыз ету үшін BF3 газ ағынын қосуға болады, сондай-ақ құрамында литий немесе бор бар өздігінен ағынды дәнекерді де пайдалануға болады. Тот баспайтын болатты вакууммен дәнекерлеу кезінде вакуум дәрежесіне қойылатын талаптар дәнекерлеу температурасына байланысты. Дәнекерлеу температурасының жоғарылауымен қажетті вакуумды азайтуға болады.

Тот баспайтын болатты дәнекерлеуден кейінгі негізгі процесс - қалдық ағын мен қалдық ағын ингибиторын тазарту және қажет болған жағдайда дәнекерлеуден кейінгі термиялық өңдеуді жүргізу. Қолданылатын ағын мен дәнекерлеу әдісіне байланысты қалдық ағынды сумен жууға, механикалық тазартуға немесе химиялық тазартуға болады. Егер абразив қосылыстың жанындағы қыздырылған аймақтағы қалдық ағынды немесе оксид қабықшасын тазарту үшін қолданылса, құм немесе басқа металл емес ұсақ бөлшектер қолданылуы керек. Мартенситті тот баспайтын болаттан және жауын-шашынға төзімді тот баспайтын болаттан жасалған бөлшектер дәнекерлеуден кейінгі материалдың арнайы талаптарына сәйкес термиялық өңдеуді қажет етеді. NiCrB және NiCrSi толтырғыш металдарымен дәнекерленген тот баспайтын болат қосылыстары дәнекерлеуден кейін жиі диффузиялық термиялық өңдеумен өңделеді, бұл дәнекерлеу саңылауына қойылатын талаптарды азайтады және қосылыстардың микроқұрылымы мен қасиеттерін жақсартады.