5crmnmo钢与yg8硬质合金的真空钎焊工艺研究基于cumnco钎料

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1、大摘要5CrMnMo钢与YG8硬质合金的真空钎焊工艺研究（基于CuMnCo钎料）大摘要硬质合金目前已广泛用于制造各种金属切割刀具、石油钻井和耐磨损机械零件。由于硬质合金价格比较昂贵，绝大多数硬质合金工具采用将小块硬质合金作为镶嵌件，固定于用工具钢等制造的工具工作部位，由工具钢等高强度钢来承受冲击载荷，以节省贵重的硬质合金，降低工具成本。钎焊则是将硬质合金牢固连接到钢基体上最成功的方法之一。硬质合金的钎焊性较差。由于其含碳量高，烧结后未经清理的表面层往往含有较多游离状态碳，阻碍钎料的润湿。当钎焊工艺参数的选择不当时，往往在

2、钎焊后或在使用中产生裂纹，严重影响工具的性能和使用寿命。研究表明，形成焊接裂纹的主要原因是硬质合金与钢基体的线膨胀系数不匹配，冷却时在硬质合金与基体接触面产生很大的应力。此外，钎焊工艺也影响硬质合金的润湿性、钎焊接头的力学性能等。为提高钢与硬质合金钎焊质量，必须选择正确的钎焊工艺参数。本试验中，作者针对YG8硬质合金与5CrMnMo钢的真空钎焊作了较为详细的研究。选在真空条件下钎焊，有以下主要原因：（1）在加热过程中，试样处于真空气氛中，不会出现氧化、增碳、脱碳、污染变质等；零件整体受热，热应力小，可将变形量控制到最小限

3、度；（2）基体金属和钎料周围存在的低压能排除金属在钎焊温度下释放出来的挥发性杂质和气体，基体金属本身的性能也获得改善。钎焊接头的质量在很大程度上取决于钎料，考虑到硬质合金和钢的钎焊特性和实际使用条件等，在综合分析国内外有关资料的基础上，选用CuMnCo作为钎料。权衡了钎料的润湿、铺展性能和母材尤其是钢的高温下可能发生的晶粒长大以及焊后可能进行的热处理等各方面利害关系，选定了钎料的熔点范围，结合三元相图，在兼顾钎料成本的同时，确定了钎料的具体成分。而后经真空熔炼、锻压、轧制、退火、酸洗等步骤，制成约0.2mm的薄片。本试验

4、中，对接头质量的影响较大的几个方面分别是：真空度、钎焊温度、-2焊缝宽度及中间层等。钎焊过程中的真空度应保持在10Pa，真空度过低，钎料氧化；真空度过高，Mn挥发严重，都将影响钎焊接头。钎焊温度是根据钎料熔点确定的，最低钎焊温度选在钎料液相线100℃以上，并以每加15℃为又一钎焊温度，共5个（1030～1060℃）。在不同钎焊温度下进行钎料在两种母材上的铺1大摘要展性试验，用测角仪测出相应的润湿角，摸索出真空条件下当钎焊温度改变时钎料在不同母材上润湿性的变化规律；了解钎料在不同温度下与硬质合金及钢的结合性能；研究钎料和母

5、材中各元素的扩散情况；分析易挥发元素在各温度下的流失状况；使用万能材料试验机进行三点弯曲试验，并以抗弯强度作为衡量接头性能的重要标准；在此基础上，确定最佳钎焊温度。确定最佳钎焊温度后，分别从添加不同厚度中间层和改变焊缝宽度两方面探索提高接头强度的最佳路径，同时分析各元素在不同条件下的扩散情况，分析接头质量改变的原因。试验结果、结论如下：（1）真空条件下钎料在两种母材上均有良好的润湿性能。（2）在1030℃～1090℃范围内钎焊，接头强度呈先上升后下降的趋势。1060℃时钎焊接头强度最高。（3）钎缝宽度对焊接接头强度影响较

6、大。当钎缝宽度为0.2mm左右时，焊接接头抗弯强度最高。（4）抗弯强度随中间层厚度增加也呈先上升后下降的趋势。当缓冲层Ni的厚0.2mm时，接头强度最高。试验对真空条件下YG8硬质合金和5CrMnMo钢的钎焊做了较为详细的研究，从钎料选材、加工制备，到真空钎焊的温度、真空度等工艺参数，及焊缝宽度、中间层等对焊接接头的影响都进行了较为深入地探讨，摸清了相关的规律，为以后相关研究提供了较为可靠的依据。关键词：真空钎焊；中间层；硬质合金YG8；5CrMnMo；CuMnCo钎料2摘要5CrMnMo钢与YG8硬质合金的真空钎焊工艺

7、研究（基于CuMnCo钎料）摘要硬质合金常作为切削工具、耐磨工具和耐冲击性工具，多数情况下，要连接到基体金属上，钎焊法是其中最重要的一种。由于硬质合金的线膨胀系数与普通钢相比差别很大，所以在钎焊后的冷却过程中会产生很大应力，易使硬质合金产生裂纹，这是硬质合金钎焊面临的主要问题之一。选用合适的钎料、适宜的钎焊工艺及加中间层等方法可降低钎焊应力，实现硬质合金与5CrMnMo钢的高质量钎焊。-2本文采用CuMnCo钎料，在10Pa的真空气氛中，对YG8硬质合金与5CrMnMo钢进行钎焊，主要研究了钎焊温度、焊缝宽度和Ni中间层

8、厚度对钎焊接头性能的影响。通过DTA，维氏硬度测试，三点弯曲实验、扫描电镜（SEM）及能谱分析等手段，对钎料及其钎焊接头组织和性能进行分析和研究，从而优化钎焊工艺参数，探讨钎焊接头的形成原理，结果表明：1．真空条件下钎料在两种母材上均有良好的润湿性能。2．在1030℃～1090℃范围内钎焊，接头强度呈先上升后下降的趋