Գերհամաձուլվածքների եռակցում

Գերհամաձուլվածքների եռակցում

(1) Եռակցման բնութագրերի գերհամաձուլվածքները կարելի է բաժանել երեք կատեգորիայի՝ նիկելի հիմքով, երկաթի հիմքով և կոբալտի հիմքով։ Դրանք ունեն լավ մեխանիկական հատկություններ, օքսիդացման դիմադրություն և կոռոզիայի դիմադրություն բարձր ջերմաստիճաններում։ Նիկելի հիմքով համաձուլվածքն ամենատարածվածն է գործնական արտադրության մեջ։

Գերհամաձուլվածքը պարունակում է ավելի շատ Cr, և տաքացման ընթացքում մակերեսին առաջանում է Cr2O3 օքսիդային թաղանթ, որը դժվար է հեռացնել: Նիկելի հիմքով գերհամաձուլվածքները պարունակում են Al և Ti, որոնք հեշտությամբ օքսիդացվում են տաքացման ժամանակ: Հետևաբար, տաքացման ընթացքում գերհամաձուլվածքների օքսիդացումը կանխելը կամ նվազեցնելը և օքսիդային թաղանթը հեռացնելը հիմնական խնդիրն է եռակցման ժամանակ: Քանի որ հեղուկի մեջ պարունակվող բորաքսը կամ բորաթթուն կարող են առաջացնել հիմնական մետաղի կոռոզիա եռակցման ջերմաստիճանում, ռեակցիայից հետո նստվածք ստացած բորը կարող է ներթափանցել հիմնական մետաղի մեջ, ինչը հանգեցնում է միջհատիկային ներթափանցման: Բարձր Al և Ti պարունակությամբ ձուլված նիկելի հիմքով համաձուլվածքների համար տաք վիճակում վակուումի աստիճանը չպետք է լինի 10-2 ~ 10-3pa-ից պակաս եռակցման ընթացքում՝ տաքացման ընթացքում համաձուլվածքի մակերեսի վրա օքսիդացումից խուսափելու համար:

Լուծույթով ամրացված և տեղումներով ամրացված նիկելի հիմքով համաձուլվածքների դեպքում եռակցման ջերմաստիճանը պետք է համապատասխանի լուծույթի մշակման տաքացման ջերմաստիճանին՝ համաձուլվածքային տարրերի լրիվ լուծարումն ապահովելու համար: Եռակցման ջերմաստիճանը չափազանց ցածր է, և համաձուլվածքային տարրերը չեն կարող լիովին լուծվել. եթե եռակցման ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է, հիմնական մետաղի հատիկները կաճեն, և նյութի հատկությունները չեն վերականգնվի նույնիսկ ջերմային մշակումից հետո: Ձուլված հիմքով համաձուլվածքների պինդ լուծույթի ջերմաստիճանը բարձր է, ինչը, որպես կանոն, չի ազդի նյութի հատկությունների վրա՝ չափազանց բարձր եռակցման ջերմաստիճանի պատճառով:

Որոշ նիկելի հիմքով գերհամաձուլվածքներ, մասնավորապես՝ տեղումներով ուժեղացված համաձուլվածքները, հակված են լարվածության ճաքերի առաջացմանը: Մինչև եռակցումը, գործընթացում առաջացած լարվածությունը պետք է լիովին վերացվի, իսկ եռակցման ընթացքում ջերմային լարվածությունը պետք է նվազագույնի հասցվի:

(2) Նիկելի հիմքով եռակցման նյութը կարող է եռակցվել արծաթի հիմքով, մաքուր պղնձով, նիկելի հիմքով և ակտիվ եռակցմամբ։ Երբ միացման աշխատանքային ջերմաստիճանը բարձր չէ, կարող են օգտագործվել արծաթի հիմքով նյութեր։ Կան արծաթի հիմքով եռակցման բազմաթիվ տեսակներ։ Եռակցման տաքացման ընթացքում ներքին լարվածությունը նվազեցնելու համար լավագույնն է ընտրել ցածր հալման ջերմաստիճան ունեցող եռակցումը։ Fb101 հոսքը կարող է օգտագործվել արծաթի հիմքով լցանյութով եռակցման համար։ Fb102 հոսքը եռակցման համար օգտագործվում է տեղումներով ուժեղացված գերհամաձուլվածք՝ ամենաբարձր ալյումինի պարունակությամբ, և ավելացվում է 10% ~ 20% նատրիումի սիլիկատ կամ ալյումինի հոսք (օրինակ՝ fb201)։ Երբ եռակցման ջերմաստիճանը գերազանցում է 900 ℃-ը, պետք է ընտրել fb105 հոսքը։

Վակուումում կամ պաշտպանիչ մթնոլորտում եռակցման ժամանակ մաքուր պղինձը կարող է օգտագործվել որպես եռակցման լցանյութ։ Եռակցման ջերմաստիճանը 1100 ~ 1150 ℃ է, և միացումը չի առաջացնի լարվածության ճաքեր, սակայն աշխատանքային ջերմաստիճանը չպետք է գերազանցի 400 ℃-ը։

Նիկելի հիմքով եռակցման լցանյութը գերհամաձուլվածքներում ամենատարածված եռակցման լցանյութն է՝ իր լավ բարձր ջերմաստիճանային դիմադրության և եռակցման ընթացքում լարվածության ճաքերի բացակայության շնորհիվ: Նիկելի հիմքով եռակցման հիմնական համաձուլվածքային տարրերն են Cr, Si, B, իսկ եռակցման փոքր քանակությունը պարունակում է նաև Fe, W և այլն: Ni-cr-si-b-ի համեմատ, b-ni68crwb եռակցման լցանյութը կարող է նվազեցնել B-ի միջհատիկային ներթափանցումը հիմնական մետաղի մեջ և մեծացնել հալման ջերմաստիճանի միջակայքը: Այն եռակցման լցանյութ է բարձր ջերմաստիճանի աշխատանքային մասերի և տուրբինային թևերի եռակցման համար: Այնուամենայնիվ, W պարունակող եռակցման հեղուկությունը վատանում է, և միացման ճեղքը դժվար է վերահսկել:

Ակտիվ դիֆուզիոն եռակցման լցանյութը չի պարունակում Si տարր և ունի գերազանց օքսիդացման և վուլկանացման դիմադրություն: Եռակցման ջերմաստիճանը կարող է ընտրվել 1150 ℃-ից մինչև 1218 ℃՝ կախված եռակցման տեսակից: Եռակցումից հետո, 1066 ℃ դիֆուզիոն մշակումից հետո կարելի է ստանալ հիմնական մետաղի նույն հատկություններով եռակցված միացում:

(3) Նիկելի հիմքով համաձուլվածքի եռակցման գործընթացը կարող է իրականացվել պաշտպանիչ մթնոլորտային վառարանում, վակուումային եռակցման և անցումային հեղուկ փուլային միացման մեջ: Եռակցումից առաջ մակերեսը պետք է ճարպազերծվի և օքսիդը հեռացվի հղկաթղթով հղկման, թաղանթային անիվի հղկման, ացետոնով քերիչով մաքրման և քիմիական մաքրման միջոցով: Եռակցման գործընթացի պարամետրերը ընտրելիս պետք է նշել, որ տաքացման ջերմաստիճանը չպետք է չափազանց բարձր լինի, իսկ եռակցման ժամանակը պետք է կարճ լինի՝ հոսքի և հիմնական մետաղի միջև ուժեղ քիմիական ռեակցիայից խուսափելու համար: Հիմնական մետաղի ճաքերը կանխելու համար սառը մշակված մասերը պետք է լարվածությունը թեթևացվեն եռակցումից առաջ, և եռակցման տաքացումը պետք է լինի հնարավորինս միատարր: Նստվածքային ամրացված գերհամաձուլվածքների համար մասերը նախ պետք է ենթարկվեն պինդ լուծույթի մշակման, ապա եռակցվեն ծերացման ամրացման մշակումից մի փոքր ավելի բարձր ջերմաստիճանում, և վերջապես՝ ծերացման մշակում:

1) Պաշտպանիչ մթնոլորտային վառարանում եռակցումը պահանջում է պաշտպանիչ գազի բարձր մաքրություն: 0.5%-ից պակաս w(AL) և w(TI) պարունակող գերհամաձուլվածքների համար ցողի կետը պետք է լինի -54 ℃-ից ցածր, երբ օգտագործվում է ջրածին կամ արգոն: Երբ Al-ի և Ti-ի պարունակությունը մեծանում է, համաձուլվածքի մակերեսը տաքացնելիս դեռևս օքսիդանում է: Պետք է ձեռնարկվեն հետևյալ միջոցառումները՝ ավելացնել փոքր քանակությամբ հոսք (օրինակ՝ fb105) և հեռացնել օքսիդային թաղանթը հոսքով. մասերի մակերեսին պատել 0.025 ~ 0.038 մմ հաստությամբ ծածկույթ. նախապես ցողել եռակցման նյութի մակերեսին. ավելացնել փոքր քանակությամբ գազային հոսք, օրինակ՝ բորի տրիֆտորիդ:

2) Վակուումային եռակցում Վակուումային եռակցումը լայնորեն կիրառվում է ավելի լավ պաշտպանիչ ազդեցություն և եռակցման որակ ստանալու համար: Նիկելի վրա հիմնված գերհամաձուլվածքների բնորոշ միացումների մեխանիկական հատկությունների համար տե՛ս աղյուսակ 15-ը: 4%-ից պակաս w(AL) և w(TI) պարունակող գերհամաձուլվածքների համար ավելի լավ է մակերեսին էլեկտրոլիտիկորեն պատել 0.01 ~ 0.015 մմ նիկելի շերտ, չնայած զոդանյութի թրջումը կարող է ապահովվել առանց հատուկ նախնական մշակման: Երբ w(AL) և w(TI)-ն գերազանցում են 4%-ը, նիկելի ծածկույթի հաստությունը պետք է լինի 0.020.03 մմ: Չափազանց բարակ ծածկույթը պաշտպանիչ ազդեցություն չունի, իսկ չափազանց հաստ ծածկույթը կնվազեցնի միացման ամրությունը: Եռակցվող մասերը նույնպես կարող են տեղադրվել վակուումային եռակցման համար նախատեսված տուփի մեջ: Տուփը պետք է լցվի գեներատորով: Օրինակ, Zr-ը բարձր ջերմաստիճանում կլանում է գազ, որը կարող է տեղային վակուում առաջացնել տուփում, այդպիսով կանխելով համաձուլվածքի մակերեսի օքսիդացումը:

Աղյուսակ 15՝ Նիկելի հիմքով տիպիկ գերհամաձուլվածքների վակուումային եռակցման միացումների մեխանիկական հատկությունները

Superalloy-ի եռակցված միացման միկրոկառուցվածքը և ամրությունը փոխվում են եռակցման բացվածքի հետ մեկտեղ, և եռակցումից հետո դիֆուզիոն մշակումը կբարձրացնի միացման բացվածքի առավելագույն թույլատրելի արժեքը: Օրինակ՝ Inconel համաձուլվածքը վերցնելով՝ b-ni82crsib-ով եռակցված Inconel միացման առավելագույն բացվածքը կարող է հասնել 90 մկմ-ի՝ 1000 ℃ ջերմաստիճանում դիֆուզիոն մշակումից հետո՝ 1 ժամ տևողությամբ: Այնուամենայնիվ, b-ni71crsib-ով եռակցված միացումների համար առավելագույն բացվածքը կազմում է մոտ 50 մկմ՝ 1000 ℃ ջերմաստիճանում դիֆուզիոն մշակումից հետո՝ 1 ժամ տևողությամբ:

3) Անցումային հեղուկ փուլային միացում։ Անցումային հեղուկ փուլային միացման դեպքում որպես լցանյութ օգտագործվում է միջշերտային համաձուլվածք (մոտ 2.5 ~ 100 մկմ հաստությամբ), որի հալման կետը ցածր է հիմնական մետաղի հալման կետից։ Փոքր ճնշման (0 ~ 0.007 մպա) և համապատասխան ջերմաստիճանի (1100 ~ 1250 ℃) տակ միջշերտային նյութը նախ հալվում և խոնավացնում է հիմնական մետաղը։ Տարրերի արագ դիֆուզիայի շնորհիվ միացման տեղում տեղի է ունենում իզոթերմային պնդացում՝ միացման ձևավորման համար։ Այս մեթոդը զգալիորեն նվազեցնում է հիմնական մետաղի մակերեսի համապատասխանեցման պահանջները և նվազեցնում եռակցման ճնշումը։ Անցումային հեղուկ փուլային միացման հիմնական պարամետրերն են ճնշումը, ջերմաստիճանը, պահպանման ժամանակը և միջշերտի կազմը։ Կիրառեք ավելի քիչ ճնշում՝ եռակցման միացման մակերեսը լավ շփման մեջ պահելու համար։ Տաքացման ջերմաստիճանը և ժամանակը մեծ ազդեցություն ունեն միացման աշխատանքի վրա։ Եթե ​​պահանջվում է, որ միացումը լինի նույնքան ամուր, որքան հիմնական մետաղը և չազդի հիմնական մետաղի աշխատանքի վրա, ապա պետք է ընդունվեն բարձր ջերմաստիճանի (օրինակ՝ ≥ 1150 ℃) և երկար ժամանակի (օրինակ՝ 8-24 ժամ) միացման գործընթացի պարամետրերը։ Եթե միացման որակը նվազել է կամ հիմնական մետաղը չի կարող դիմանալ բարձր ջերմաստիճանին, ապա պետք է օգտագործվի ավելի ցածր ջերմաստիճան (1100-1150 ℃) և ավելի կարճ ժամանակի (1-8 ժամ) պայմաններ։ Միջանկյալ շերտը պետք է որպես հիմնական կազմ ընդունի միացված հիմնական մետաղի կազմը և ավելացնի տարբեր սառեցնող տարրեր, ինչպիսիք են B, Si, Mn, Nb և այլն։ Օրինակ, Udimet համաձուլվածքի կազմը ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo է, իսկ անցումային հեղուկ փուլային միացման միջանկյալ շերտի կազմը՝ b-ni62.5cr15co15mo5b2.5։ Այս բոլոր տարրերը կարող են NiCr կամ NiCrCo համաձուլվածքների հալման ջերմաստիճանը իջեցնել մինչև ամենացածրը, սակայն B-ի ազդեցությունը ամենաակնհայտն է։ Բացի այդ, B-ի բարձր դիֆուզիայի արագությունը կարող է արագորեն միատարրացնել միջշերտային համաձուլվածքը և հիմնական մետաղը։