碳钢和低合金钢的钎焊

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1钎焊性

　　碳钢和低合金钢的钎焊性很大程度上取决于材料表面上所形成氧化物的种类。随着温度的升高，在碳钢的表面上会形成Y-Fe2O3、a-Fe2O3、Fe3O4和FeO四种类型的氧化物。
这些氧化物除了Fe3O4之外都是多孔和不稳定的，它们都容易被钎剂所去除，也容易被还原性气体所还原，因而碳钢具有很好的钎焊性。

　　对低合金钢而言，如果所含的合金元素相当低，则材料表面上所存在的氧化物基本上是铁的氧化物，这时的低合金钢具有与碳钢一样的钎焊性。如果所含的合金元素增多，特别是象A1和Cr这样易形成稳定氧化物的元素的增多，会使低合金钢的钎焊性变差，这时应选用活性较大的钎剂或露点较低的保护气体进行钎焊。

　　2钎焊材料

　　 (1)钎料碳钢和低合金钢的钎焊包括软钎焊和硬钎焊。软钎焊中应用最广的钎料是锡铅钎料，这种钎料对钢的润湿性随含锡量的增加而提高，因而对密封接头宜采用含锡量高的钎料。锡铅钎料中的锡与钢在界面上可能形成Fe-Sn金属间化合物层，为避免该层化合物的形成，应适当控制钎焊温度和保温时间。几种典型的锡铅钎料钎焊的碳钢接头的抗剪强度如表1所示，其中以w(Sn)为50％的钎料钎焊的接头强度最高，不含锑的钎料所焊的接头强度比含锑的高。

　　 碳钢和低合金钢硬钎焊时，主要采用纯铜、铜锌和银铜锌钎料。纯铜熔点高，钎焊时易使母材氧化，主要用于气体保护钎焊和真空钎焊。但应注意的是钎焊接头间隙宜小于0．05mm，以免产生因铜的流动性好而使接头间隙不能填满的问题。用纯铜钎焊的碳钢和低合金钢接头具有较高的强度，一般抗剪强度在150～215MPa范围内，而抗拉强度分布在170～340MPa之间。

表1 锡铅钎料焊的碳钢接头的抗剪强度



表2 银铜锌料钎焊的低碳钢接头的强度



与纯铜相比，铜锌钎料因Zn的加入而使钎料熔点降低。为防止钎焊时Zn的蒸发，一方面可在铜锌钎料中加入少量的Si，另一方面必须采用快速加热的方法，如火焰钎焊、感应钎焊和浸沾钎焊等。采用铜锌钎料钎焊的碳钢和低合金钢接头都具有较好的强度和塑性。例如用B—Cu62Zn钎料钎焊的碳钢接头抗拉强度达420MPa，抗剪强度达290MPa。银铜锌钎料的熔点比铜锌钎料的熔点还低，便于钎焊的操作。这种钎料适用于碳钢和低合金钢的火焰钎焊、感应钎焊和炉中钎焊，但在炉中钎焊时应尽量降低Zn的含量，同时应提高加热速度。采用银铜针钎料焊碳钢和低合金钢，可获得强度和塑性均较好的接头，具体数据列于表2中。

　　 (2)钎剂　钎焊碳钢和低合金钢时均需使用钎剂或保护气体。钎剂常按所选的钎料和钎焊方法而定。当采用锡铅钎料时，可选用氯化锌与氯化铵的混合液作钎剂或其他专用钎利。这种钎剂的残渣—般都具有很强的腐蚀性，钎焊后应对接头进行严格清洗。

　　 采用铜锌钎料进行硬钎焊时，应选用FB301或FB302钎剂(参见JB／T6045—92硬钎焊用钎剂，下同)，即硼砂或硼砂与硼酸的混合物：在火焰钎焊中，还可采用硼酸甲酯与甲酸的混合液作钎剂，其中起去膜作用的是B2O3蒸汽。

　　 当采用银铜锌钎料时，可选择FBl02、FBl03和1FBl04钎剂，即硼砂、硼酸和某些氟化物的混合物。这种钎剂的残渣具有一定的腐蚀性，钎焊后应清除干净。

　　3钎焊技术

　　 采用机械或化学方法清理待焊表面，确保氧化膜和有机物彻底清除。清理后的表面不宜过于粗糙，不得粘附金属屑粒或其他污物。

　　 采用各种常见的钎焊方法均可进行碳钢和低合金钢的钎焊。火焰钎焊时，宜用中性或稍带还原性的火焰，操作时应尽量避免火焰直接加热钎料和钎剂。感应钎焊和浸沾钎焊等快速加热方法非常适合于调质钢的钎焊，同时宜选择淬火或低于回火的温度进行钎焊，以防母材发生软化。保护气氛中钎焊低合金高强钢时，不但要求气体的纯度高，而且必须配用气体钎剂才能保证钎料在母材表面上的润湿和铺展。

　　 钎剂的残渣可以采取化学或机械的方法来清除。有机钎剂的残渣可用汽油、酒精、丙酮等有机溶剂擦拭或清洗：氯化锌和氯化铵等强腐蚀性钎剂的残渣，应先在NaOH水溶液中中和，然后再用热水和冷水清洗；硼酸和硼酸盐钎剂的残渣不易清除，只能用机械方法或在沸水中长时间浸煮解决。