Անժանգոտվող պողպատի եռակցում

Անժանգոտվող պողպատի եռակցում

1. Հալեցման հնարավորությունը

Անժանգոտվող պողպատի եռակցման հիմնական խնդիրն այն է, որ մակերեսին օքսիդային թաղանթը լրջորեն ազդում է զոդանյութի թրջման և տարածման վրա: Տարբեր անժանգոտվող պողպատներ պարունակում են Cr-ի զգալի քանակություն, իսկ որոշները պարունակում են նաև Ni, Ti, Mn, Mo, Nb և այլ տարրեր, որոնք կարող են մակերեսին առաջացնել տարբեր օքսիդներ կամ նույնիսկ կոմպոզիտային օքսիդներ: Դրանց թվում են Cr-ի և Ti-ի Cr2O3 և TiO2 օքսիդները բավականին կայուն են և դժվար է հեռացնել: Օդում եռակցման ժամանակ դրանք հեռացնելու համար պետք է օգտագործվի ակտիվ հոսք. պաշտպանիչ մթնոլորտում եռակցման ժամանակ օքսիդային թաղանթը կարող է վերականգնվել միայն բարձր մաքրության մթնոլորտում՝ ցածր ցողի կետով և բավականաչափ բարձր ջերմաստիճանով. վակուումային եռակցման ժամանակ լավ եռակցման արդյունքի հասնելու համար անհրաժեշտ է ունենալ բավարար վակուում և բավարար ջերմաստիճան:

Անջրանցիկ պողպատի եռակցման մեկ այլ խնդիրն այն է, որ տաքացման ջերմաստիճանը լուրջ ազդեցություն ունի հիմնական մետաղի կառուցվածքի վրա: Ավստենիտային չժանգոտվող պողպատի եռակցման տաքացման ջերմաստիճանը չպետք է գերազանցի 1150 ℃-ը, հակառակ դեպքում հատիկները լուրջ կաճեն: Եթե աուստենիտային չժանգոտվող պողպատը չի պարունակում կայուն Ti կամ Nb տարր և ունի բարձր ածխածնի պարունակություն, ապա պետք է խուսափել նաև զգայունացման ջերմաստիճանում (500 ~ 850 ℃) եռակցումից: Քրոմի կարբիդի նստվածքի պատճառով կոռոզիոն դիմադրության նվազումը կանխելու համար մարտենսիտային չժանգոտվող պողպատի եռակցման ջերմաստիճանի ընտրությունն ավելի խիստ է: Մեկը եռակցման ջերմաստիճանը համապատասխանեցնելն է մարման ջերմաստիճանին, որպեսզի եռակցման գործընթացը համատեղվի ջերմային մշակման գործընթացի հետ: Մյուսը՝ եռակցման ջերմաստիճանը պետք է լինի ցածր, քան կոփման ջերմաստիճանը, որպեսզի կանխվի հիմնական մետաղի փափկացումը եռակցման ընթացքում: Տեղումային կարծրացման չժանգոտվող պողպատի եռակցման ջերմաստիճանի ընտրության սկզբունքը նույնն է, ինչ մարտենսիտային չժանգոտվող պողպատինը, այսինքն՝ եռակցման ջերմաստիճանը պետք է համապատասխանի ջերմային մշակման համակարգին՝ լավագույն մեխանիկական հատկությունները ստանալու համար:

Բացի վերը նշված երկու հիմնական խնդիրներից, աուստենիտային չժանգոտվող պողպատի եռակցման ժամանակ, հատկապես պղնձա-ցինկային լցանյութով եռակցման ժամանակ, կա լարվածության ճաքերի առաջացման միտում: Լարվածության ճաքերից խուսափելու համար, եռակցումից առաջ նախապատրաստվածքը պետք է ենթարկվի լարվածությունից ազատման թրծման, և եռակցման ընթացքում նախապատրաստվածքը պետք է հավասարաչափ տաքացվի:

2. Եռակցման նյութ

(1) Համաձայն չժանգոտվող պողպատե եռակցման միացումների օգտագործման պահանջների, չժանգոտվող պողպատե եռակցման միացումների համար լայնորեն օգտագործվող եռակցման լցանյութ մետաղներից են՝ անագե, կապարե եռակցման լցանյութ մետաղը, արծաթե, պղնձե, մանգանե, նիկելե և թանկարժեք մետաղե եռակցման լցանյութ մետաղը։

Անագե կապարի զոդանյութը հիմնականում օգտագործվում է չժանգոտվող պողպատի եռակցման համար, և այն հարմար է բարձր անագի պարունակություն ունեցողների համար: Որքան բարձր է զոդանյութի անագի պարունակությունը, այնքան ավելի լավ է դրա թրջվելու ունակությունը չժանգոտվող պողպատի վրա: 1Cr18Ni9Ti չժանգոտվող պողպատե միացումների կտրման ամրությունը, որոնք եռակցվել են մի քանի տարածված անագե կապարի զոդանյութերով, ներկայացված է աղյուսակ 3-ում: Միացումների ցածր ամրության պատճառով դրանք օգտագործվում են միայն փոքր կրողունակություն ունեցող մասերի եռակցման համար:

Աղյուսակ 3՝ 1Cr18Ni9Ti չժանգոտվող պողպատե միացման կտրման ամրությունը, որը եռակցված է անագե կապարե եռակցմամբ

Արծաթե հիմքով լցոնիչ մետաղները ամենատարածված լցոնիչ մետաղներն են չժանգոտվող պողպատի եռակցման համար: Դրանցից արծաթե, պղնձե, ցինկային և արծաթե, պղնձե, ցինկե, կադմիումե լցոնիչ մետաղներն առավել լայնորեն օգտագործվում են, քանի որ եռակցման ջերմաստիճանը քիչ ազդեցություն ունի հիմնական մետաղի հատկությունների վրա: ICr18Ni9Ti չժանգոտվող պողպատե միացումների ամրությունը, որոնք եռակցվել են մի քանի տարածված արծաթե հիմքով զոդանյութերով, ներկայացված է աղյուսակ 4-ում: Արծաթե հիմքով զոդանյութերով եռակցված չժանգոտվող պողպատե միացումները հազվադեպ են օգտագործվում բարձր կոռոզիոն միջավայրերում, և միացումների աշխատանքային ջերմաստիճանը, որպես կանոն, չի գերազանցում 300 ℃-ը: Նիկել չպարունակող չժանգոտվող պողպատ եռակցելիս, խոնավ միջավայրում եռակցված միացման կոռոզիան կանխելու համար, պետք է օգտագործվի ավելի շատ նիկել պարունակող եռակցման լցոնիչ մետաղ, ինչպիսին է b-ag50cuzncdni-ն: Մարտենսիտային չժանգոտվող պողպատ եռակցելիս, հիմնական մետաղի փափկացումը կանխելու համար, պետք է օգտագործվի 650 ℃-ից ոչ ավելի եռակցման ջերմաստիճան ունեցող եռակցման լցոնիչ մետաղ, ինչպիսին է b-ag40cuzncd-ն: Երբ չժանգոտվող պողպատը եռակցվում է պաշտպանիչ մթնոլորտում, մակերեսի վրա օքսիդային թաղանթը հեռացնելու համար կարող է օգտագործվել լիթիում պարունակող ինքնազոդման հեղուկ, ինչպիսիք են b-ag92culi-ը և b-ag72culi-ը: Երբ չժանգոտվող պողպատը եռակցվում է վակուումում, որպեսզի լցանյութը դեռևս ունենա լավ թրջվելու ունակություն, երբ այն չի պարունակում հեշտությամբ գոլորշիացող Zn և CD տարրեր, կարելի է ընտրել արծաթե լցանյութ, որը պարունակում է Mn, Ni և RD տարրեր:

Աղյուսակ 4՝ արծաթե հիմքով լցանյութով եռակցված ICr18Ni9Ti չժանգոտվող պողպատե միացման ամրությունը

Տարբեր պողպատների եռակցման համար օգտագործվող պղնձի վրա հիմնված եռակցման լցանյութ մետաղները հիմնականում մաքուր պղինձ, պղինձ-նիկել և պղինձ-մանգան-կոբալտ եռակցման լցանյութ մետաղներ են: Մաքուր պղնձի եռակցման լցանյութ մետաղը հիմնականում օգտագործվում է գազային պաշտպանության կամ վակուումի տակ եռակցման համար: Չժանգոտվող պողպատե միացման աշխատանքային ջերմաստիճանը չի գերազանցում 400 ℃-ը, բայց միացումը վատ օքսիդացման դիմադրություն ունի: Պղինձ-նիկել եռակցման լցանյութ մետաղը հիմնականում օգտագործվում է բոցային եռակցման և ինդուկցիոն եռակցման համար: Եռակցված 1Cr18Ni9Ti չժանգոտվող պողպատե միացման ամրությունը ներկայացված է աղյուսակ 5-ում: Կարելի է տեսնել, որ միացումն ունի նույն ամրությունը, ինչ հիմնական մետաղը, և աշխատանքային ջերմաստիճանը բարձր է: CuMn co եռակցման լցանյութ մետաղը հիմնականում օգտագործվում է մարտենսիտային չժանգոտվող պողպատի եռակցման համար պաշտպանիչ մթնոլորտում: Միացման ամրությունը և աշխատանքային ջերմաստիճանը համեմատելի են ոսկու վրա հիմնված լցանյութ մետաղով եռակցման հետ: Օրինակ, b-cu58mnco եռակցմամբ եռակցված 1Cr13 չժանգոտվող պողպատե միացումը նույն արտադրողականությունն ունի, ինչ b-au82ni եռակցմամբ եռակցված նույն չժանգոտվող պողպատե միացումը (տե՛ս աղյուսակ 6), բայց արտադրության արժեքը զգալիորեն կրճատվում է:

Աղյուսակ 5. Բարձր ջերմաստիճանի պղնձե հիմքով լցանյութով եռակցված 1Cr18Ni9Ti չժանգոտվող պողպատե միացման կտրման ամրությունը

Աղյուսակ 6՝ 1Cr13 չժանգոտվող պողպատից եռակցված միացման կտրման ամրությունը

Մանգանի հիմքով եռակցման լցանյութ մետաղները հիմնականում օգտագործվում են գազային պաշտպանությամբ եռակցման համար, և գազի մաքրությունը պետք է լինի բարձր։ Հիմնական մետաղի հատիկների աճը կանխելու համար պետք է ընտրել համապատասխան եռակցման լցանյութ մետաղ, որի եռակցման ջերմաստիճանը ցածր է 1150 ℃-ից։ Բավարար եռակցման ազդեցություն կարելի է ստանալ մանգանի հիմքով եռակցմամբ եռակցված չժանգոտվող պողպատե միացումների դեպքում, ինչպես ցույց է տրված աղյուսակ 7-ում։ Միացման աշխատանքային ջերմաստիճանը կարող է հասնել 600 ℃-ի։

Աղյուսակ 7՝ lcr18ni9fi չժանգոտվող պողպատի միացման կտրման ամրությունը, որը եռակցված է մանգանային հիմքով լցանյութով

Երբ չժանգոտվող պողպատը եռակցվում է նիկելի հիմքով լցանյութով, միացումը լավ բարձր ջերմաստիճանային դիմադրություն ունի: Այս լցանյութը սովորաբար օգտագործվում է գազային պաշտպանությամբ կամ վակուումային եռակցման համար: Միացման ձևավորման ընթացքում եռակցված միացումում ավելի շատ փխրուն միացությունների առաջացման խնդիրը հաղթահարելու համար, որը լրջորեն նվազեցնում է միացման ամրությունն ու պլաստիկությունը, միացման բացը պետք է նվազագույնի հասցվի՝ ապահովելու համար, որ զոդանյութում հեշտությամբ առաջացող փխրուն փուլի տարրերը լիովին դիֆուզվեն հիմքային մետաղի մեջ: Եռակցման ջերմաստիճանում երկար պահպանման ժամանակի պատճառով հիմքային մետաղի հատիկների աճը կանխելու համար կարելի է եռակցումից հետո ձեռնարկել կարճաժամկետ պահպանման և դիֆուզիոն մշակման գործընթացային միջոցառումներ ցածր ջերմաստիճանում (համեմատած եռակցման ջերմաստիճանի հետ):

Անգույն պողպատի եռակցման համար օգտագործվող ազնիվ մետաղների եռակցման լցանյութ մետաղները հիմնականում ներառում են ոսկու վրա հիմնված լցանյութ մետաղներ և պալադիում պարունակող լցանյութ մետաղներ, որոնցից ամենատարածվածներն են b-au82ni-ը, b-ag54cupd-ը և b-au82ni-ը, որոնք ունեն լավ թրջվելու ունակություն: Եռակցված անգույն պողպատի միացումն ունի բարձր բարձր ջերմաստիճանային դիմադրություն և օքսիդացման դիմադրություն, իսկ առավելագույն աշխատանքային ջերմաստիճանը կարող է հասնել 800 ℃-ի: B-ag54cupd-ն ունի b-au82ni-ին նման բնութագրեր, և դրա գինը ցածր է, ուստի այն հակված է փոխարինել b-au82ni-ին:

(2) Հոսքի և վառարանի մթնոլորտում չժանգոտվող պողպատի մակերեսը պարունակում է օքսիդներ, ինչպիսիք են Cr2O3-ը և TiO2-ը, որոնք կարող են հեռացվել միայն ուժեղ ակտիվությամբ հոսքի միջոցով: Երբ չժանգոտվող պողպատը եռակցվում է անագե կապարի զոդանյութով, հարմար հոսքը ֆոսֆորական թթվի ջրային լուծույթն է կամ ցինկի օքսիդի աղաթթվի լուծույթը: Ֆոսֆորական թթվի ջրային լուծույթի ակտիվության ժամանակը կարճ է, ուստի պետք է կիրառել արագ տաքացման եռակցման մեթոդը: Fb102, fb103 կամ fb104 հոսքերը կարող են օգտագործվել արծաթի վրա հիմնված լցոնիչ մետաղներով չժանգոտվող պողպատը եռակցելու համար: Պղնձի վրա հիմնված լցոնիչ մետաղով չժանգոտվող պողպատը եռակցելիս օգտագործվում է fb105 հոսքանյութ՝ բարձր եռակցման ջերմաստիճանի պատճառով:

Երբ չժանգոտվող պողպատը եռակցվում է վառարանում, հաճախ օգտագործվում է վակուումային մթնոլորտ կամ պաշտպանիչ մթնոլորտ, ինչպիսիք են ջրածինը, արգոնը և քայքայման ամոնիակը: Վակուումային եռակցման ժամանակ վակուումային ճնշումը պետք է լինի 10-2 Պա-ից ցածր: Պաշտպանիչ մթնոլորտում եռակցման ժամանակ գազի ցողի կետը չպետք է լինի -40 ℃-ից բարձր: Եթե գազի մաքրությունը բավարար չէ կամ եռակցման ջերմաստիճանը բարձր չէ, մթնոլորտ կարելի է ավելացնել փոքր քանակությամբ գազային եռակցման հոսք, ինչպիսին է բորի տրիֆտորիդը:

2. Եռակցման տեխնոլոգիա

Անժանգոտվող պողպատը պետք է ավելի մանրակրկիտ մաքրվի եռակցումից առաջ՝ ճարպի և յուղի ցանկացած շերտ հեռացնելու համար: Ավելի լավ է եռակցումը կատարել մաքրելուց անմիջապես հետո:

Անժանգոտվող պողպատի եռակցման համար կարող են օգտագործվել բոցային, ինդուկցիոն և վառարանային միջավայրի տաքացման մեթոդներ: Վառարանում եռակցման վառարանը պետք է ունենա լավ ջերմաստիճանի կառավարման համակարգ (եռակցման ջերմաստիճանի շեղումը պետք է լինի ± 6 ℃) և կարող է արագ սառեցվել: Երբ ջրածինն օգտագործվում է որպես պաշտպանիչ գազ եռակցման համար, ջրածնի պահանջները կախված են եռակցման ջերմաստիճանից և հիմնական մետաղի կազմից, այսինքն՝ որքան ցածր է եռակցման ջերմաստիճանը, այնքան ավելի շատ հիմնական մետաղ է պարունակում կայունացուցիչ, և այնքան ցածր է պահանջվում ջրածնի ցողի կետը: Օրինակ՝ մարտենսիտային չժանգոտվող պողպատների համար, ինչպիսիք են 1Cr13-ը և cr17ni2t-ը, 1000 ℃-ում եռակցման ժամանակ ջրածնի ցողի կետը պետք է լինի -40 ℃-ից ցածր: 18-8 քրոմ-նիկելային չժանգոտվող պողպատի համար, առանց կայունացուցիչի, ջրածնի ցողի կետը պետք է լինի 25 ℃-ից ցածր 1150 ℃-ում եռակցման ժամանակ: Այնուամենայնիվ, 1Cr18Ni9Ti չժանգոտվող պողպատի համար, որը պարունակում է տիտանի կայունացուցիչ, ջրածնային ցողի կետը պետք է լինի -40 ℃-ից ցածր 1150 ℃ ջերմաստիճանում եռակցման ժամանակ: Արգոնային պաշտպանությամբ եռակցման ժամանակ արգոնի մաքրությունը պետք է լինի ավելի բարձր: Եթե չժանգոտվող պողպատի մակերեսին պատված է պղինձ կամ նիկել, պաշտպանիչ գազի մաքրության պահանջը կարող է նվազեցվել: Չժանգոտվող պողպատի մակերեսից օքսիդային թաղանթի հեռացումն ապահովելու համար կարող է նաև ավելացվել BF3 գազային հոսք, ինչպես նաև կարող է օգտագործվել լիթիում կամ բոր պարունակող ինքնահոս զոդանյութ: Չժանգոտվող պողպատի վակուումային եռակցման ժամանակ վակուումի աստիճանի պահանջները կախված են եռակցման ջերմաստիճանից: Եռակցման ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ անհրաժեշտ վակուումը կարող է նվազեցվել:

Չժանգոտվող պողպատի եռակցումից հետո հիմնական գործընթացը մնացորդային հոսքի և մնացորդային հոսքի արգելակիչի մաքրումն է, ինչպես նաև անհրաժեշտության դեպքում եռակցումից հետո ջերմային մշակումը: Կախված օգտագործվող հոսքից և եռակցման եղանակից, մնացորդային հոսքը կարող է լվացվել ջրով, մեխանիկորեն կամ քիմիապես մաքրվել: Եթե միացման մոտ տաքացվող տարածքում մնացորդային հոսքը կամ օքսիդային թաղանթը մաքրելու համար օգտագործվում է հղկող նյութ, ապա պետք է օգտագործվեն ավազ կամ այլ ոչ մետաղական մանր մասնիկներ: Մարտենսիտային չժանգոտվող պողպատից և տեղումներով կարծրացող չժանգոտվող պողպատից պատրաստված մասերը եռակցումից հետո կարիք ունեն ջերմային մշակման՝ նյութի հատուկ պահանջներին համապատասխան: NiCrB և NiCrSi լցոնիչ մետաղներով եռակցված չժանգոտվող պողպատե միացումները հաճախ մշակվում են դիֆուզիոն ջերմային մշակմամբ եռակցումից հետո՝ եռակցման բացը նվազեցնելու և միացումների միկրոկառուցվածքն ու հատկությունները բարելավելու համար: