5crmnmo钢与yg8硬质合金的真空钎焊工艺研究基于cumnni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CuMnNi钎料大摘要硬质合金与钢钎焊的主要问题是硬质合金和钢的线膨胀系数相差很大，焊后冷却时收缩量的差别，将在近焊缝的硬质合金中产生巨大的拉应力。这种拉应力严重时，可使硬质合金和焊缝开裂，导致硬质合金工作时发生非正常脱落和破碎。因此，硬质合金与钢钎焊要解决的主要问题是降低焊接残余应力，以提高接头强度。目前关于硬质合金与钢钎焊采用的方法主要是火焰钎焊和感应钎焊，选用的钎料主要是黄铜类钎料，如105号和801号钎料。这种钎焊方法由于加热与冷却速度不易控制，易在钎缝附近产生较大的残余应力；同时，由于钎焊在大气中进行，硬质合金与钢都极易氧化

2、，不仅使硬质合金耐磨性下降，而且易于在钎缝处形成氧化夹杂和气孔，接头强度普遍较低，一般只有200MPa左右，对于在工作时受到强烈冲击应力和弯曲应力、工况条件十分恶劣的工程机械部件，如公路铣刨机刀头、隧道掘进机刀具等远远不能满足工况要求。随着真空技术的发展，真空热处理炉的应用越来越广。目前国内外在真空热处理炉中进行真空钎焊以及焊后的真空热处理工艺已见文献报道，但关于硬质合金与钢真空钎焊及焊后真空热处理一体化研究的报道还很少。这不仅涉及钎料的合理选用、真空钎焊工艺参数的确定、焊后真空热处理工艺参数的确定，而且涉及到诸工艺的融合。为此，本课题采用独立制备的CuMnNi钎料，研究真空钎焊和真空热处理工

3、艺参数对YG8硬质合金和5CrMnMo钢接头性能及钢性能的影响，同时希望能为实现铣刨机刀具的国产化提供一定的理论依据。本论文确定了如下的研究内容：1．钎料的制备。钎料制备过程中主要涉及钎料成分设计、熔炼、轧制、以及再结晶退火等，通过测定钎料的硬度来确定再结晶温度。之后将制备好的CuMnNi钎料做DSC分析，测定其熔化温度范围。2．钎焊温度对接头组织与性能的影响。依据测定的钎料熔化温度，再结合钎焊温度选择的基本依据，确定本试验的钎焊温度进而制定工艺曲线。之后在不同温度下进行真空钎焊及铺展性试验，通过三点弯曲试验、测定润湿角初步确定最佳钎焊温度，然后用扫描电镜（SEM）大摘要及能谱分析等手段进一步

4、探索了钎焊温度对接头组织，钎料与母材之间冶金结合作用的影响，并了解钎焊接头组织与性能之间的联系。3．钎焊间隙大小对接头组织与性能的影响。在最佳钎焊温度下，改变钎焊间隙的大小，进行真空钎焊，之后通过三点弯曲试验、扫描电镜（SEM）及能谱分析等手段研究钎焊间隙对接头组织和性能的影响，据此确定最优间隙。4．Ni中间夹层厚度对接头组织与性能的影响。在最佳钎焊温度、最优钎焊间隙下，添加不同厚度的Ni中间夹层，对材料进行真空钎焊，之后仍通过三点弯曲试验、扫描电镜（SEM）及能谱分析等手段分析添加不同厚度Ni夹层后接头组织和性能的变化，并与未添加Ni夹层时接头的组织和性能进行对比，从而了解Ni中间夹层对接头

5、组织和性能的影响。5．焊后热处理对钎焊接头及5CrMnMo钢组织及性能的影响。将材料在最佳钎焊温度、钎焊间隙下进行真空钎焊并淬火，之后在普通箱式电阻炉回火，最后通过三点弯曲试验、扫描电镜（SEM）及能谱分析等手段分析钎焊、钎焊后淬火、钎焊后淬火再回火之后钎焊接头组织和性能的变化，并通过金相试验研究三种处理工艺对钢的显微组织的影响。通过以上的研究，我们得到了如下结论：1．CuMnNi为单相固熔体钎料，熔化温度范围950℃～990℃，在两种母材（5CrMnMo与YG8）上均能润湿，且在钢上润湿性更好，且随钎焊温度升高，润湿角变小，润湿性增强。2．最佳钎焊温度为1045℃，在该温度下钎焊后接头的弯曲

6、强度430MPa。3．最佳钎焊间隙为0.3mm，此时抗弯强度为481MPa。断口特征为沿硬质合金侧的脆性断裂；当间隙大于0.3mm后，接头的抗弯强度值下降，出现部分钎料脱落的断口特征。4．随着Ni中间夹层厚度的增加，接头抗弯强度不断下降，说明Ni中间夹层不能有效的改善接头强度。5．淬火、回火后接头的抗弯强度比未经热处理时有所下降，但仍具有较高的抗弯强度，因此可以考虑实现钢和硬质合金的钎焊与热处理的一体化；焊后热处理没有引起钎焊接头产生缺陷，仅仅改变了钢的显微组织。关键词：真空钎焊；硬质合金；钎焊间隙；中间层；热处理；5CrMnMo；CuMnNi摘要摘要本课题研究了5CrMnMo钢与YG8硬质合

7、金的真空钎焊工艺，通过DSC分析，确定了钎料的理论熔化温度范围。在钎焊实验中，通过三点弯曲试验、润湿性试验、扫描电镜（SEM）及能谱分析等手段探索了钎焊温度、钎焊间隙大小、中间层厚度对钎焊接头组织和性能的影响，最后对焊接后的试样进行热处理，了解焊后热处理对钎焊接头及钢的组织和性能的影响。研究表明：1．CuMnNi为单相固溶体钎料，熔化温度范围950℃～990℃，在两种母材（5CrMnMo与YG8）