硬质合金与钢异种金属焊接工艺的研究现状.pdf

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1、第４３卷第４期化工机械４４１*硬质合金与钢异种金属焊接工艺的研究现状张誉喾**马志鹏张旭昀（东北石油大学材料科学与工程系）摘要从焊接接头显微组织和力学性能两个方面概述了硬质合金与钢异种金属焊接的基本工艺。总结出：采用Ｎｉ基、Ｆｅ基及Ｃｏ基等合金作为填充金属能够获得良好的焊接接头，在其焊缝界面处会生成高强度的Ｆｅ-Ｃｏ-Ｎｉ固溶体，而焊缝内部会出现硬脆的缺碳ＭＣ型金属间化合物η相；增加Ｃｏ、Ｎｉ元素６的含量有利于Ｆｅ-Ｃｏ-Ｎｉ固溶体的生成，同时也会抑制η相；用钎焊和扩散焊焊接的接头力学性能较好，钎焊接头的抗弯强度可以达到６６５ＭＰ

2、ａ，扩散焊接头的抗弯强度可以达到１１９２ＭＰａ。关键词硬质合金异种金属焊接工艺中图分类号ＴＱ０５０．４文献标识码Ａ文章编号０２５４-６０９４（２０１６）０４-０４４１-０５［７～９］硬质合金是一类以增强硬度和耐磨性的金属金属间化合物而导致焊缝脆化。笔者综述了碳化物为基体相，以增强韧性的过渡族金属为粘硬质合金与钢焊接的各种方法中出现的问题和解结相，通过粉末冶金法制成的合金材料。硬质合决方式，分析了它们的优缺点，为今后的研究提供金具有较好的耐磨性和耐蚀性，尤其在高温下，仍一些参考和借鉴。能保持高硬度。硬质合金被用于制造各种切削用１钎焊

3、具、磨具、量具和耐磨零件，广泛地应用在地质勘硬质合金与钢在钎焊时钎料的选择尤为关［１］查、石油开采、采矿及筑路工程等领域。目前，键，钎料应同时具有较好的润湿作用和缓解接头由于硬质合金成本高，尺寸有限，塑性和冲击韧性残余应力的作用。最常用的钎料有Ｃｕ基钎料、较差，绝大多数硬质合金均镶嵌在韧性较好的工Ｎｉ基钎料和Ａｇ基钎料。具钢工作部位，这样可以使工具钢来承受主要的Ｃｕ基钎料是钎焊硬质合金与钢时最常用的［２］冲击载荷，提高使用性能，节约成本。钎料。使用纯Ｃｕ钎料的接头韧性高，抗剪强度目前硬质合金镶嵌在钢上主要采用的是焊接约为１５０ＭＰ

4、ａ，但在３２０℃时，接头强度降低，不适［２］方法，包括钎焊、扩散焊、激光焊及电弧焊等。其于高温工作，同时焊接接头裂纹倾向较大。Ｃｕ中钎焊工艺简单，得到的焊缝韧性较好，主要问题合金钎料中一般含Ｍｎ、Ｎｉ等元素提高焊缝强度，是在焊缝区会产生很大的残余应力，可能会在硬但其熔化温度低于纯铜钎料。陈洪生等采用［３，４］质合金上产生裂纹。扩散焊对硬质合金基体ＣｕＺｎＭｎ钎料进行了ＹＧ８硬质合金与低碳钢的钎［１０］性能影响很小，但其加工受制于真空条件，一般只焊研究，所得接头抗拉强度达到２６３．９ＭＰａ。［５］适于焊接结构简单的复合工件。激光焊热

5、输为了提高接头强度又采用ＣｕＺｎＭｎＳｎＮｉＣｏ钎料进入大，能量精确可控制，灵活性强，但其加热和冷行钎焊，由于钎料中的Ｃｏ、Ｎｉ等元素有利于Ｆｅ-［６］却速度太快容易在硬质合金内部产生裂纹。Ｃｏ-Ｎｉ固溶体的形成，同时减少了η相的形成，而而电弧焊在焊接时不仅容易产生裂纹，还会由于且钎焊过程中钎料中的Ｃｏ还能补充硬质合金中焊接时的元素扩散问题在焊缝周围形成η相等粘结相中Ｃｏ的流失，使接头抗拉强度提高到*黑龙江省应用技术研究与开发计划项目（ＧＡ１３Ａ４０２），新型钎焊材料与技术国家重点实验室开放课题研究基金项目（ＳＫＬＡＢＦＭＴ-２０

6、１５-０４）。**张誉喾，男，１９９２年８月生，硕士研究生。黑龙江省大庆市，１６３３１８。４４２化工机械２０１６年２９１．６ＭＰａ。ＬｉＹＪ等采用ＣｕＺｎＮｉ钎料钎焊ＹＷ２合金线膨胀系数较小，不到钢的１／２，使得靠近焊硬质合金与４５号钢，发现焊缝中几乎没有η相，缝处易产生微裂纹，从而影响母材和接头的使用［１１，１２］焊接接头也没有虚焊、氧化等缺陷。性能。Ｎｉ基钎料也是硬质合金与钢钎焊过程中的２扩散焊常用钎料之一，对比使用Ｃｕ基钎料的接头，使用扩散焊分为无中间层焊接和有中间层焊接，Ｎｉ基钎料的接头具有较好的缓冲应力作用，通过硬质合金

7、与钢的直接扩散难以实现，一般需要添接头弯曲强度试验得出平均强度可提高到加中间层。中间层以含不同合金元素的Ｎｉ基中［１３］间层为主，这是因为金属Ｎｉ与硬质合金表面润湿８４６ＭＰａ。李卓然等采用ＢＮｉ２钎料（ＢＮｉ８２ＣｒＳｉＢＦｅ）钎焊ＹＧ８硬质合金和低碳钢，发性较好，且具有良好的缓冲作用。现在焊缝中存在以Ｆｅ、Ｎｉ元素为主的固溶体、金陈飞雄和李世魁研究了硬质合金与纯铁、４５属间化合物ＭＣ型η相，且接头的抗剪强度能达钢、Ｔ１０碳素工具钢的热等静压扩散连接工６［２０，２１］［１４］艺。结果表明不加Ｎｉ箔，ＹＧ１５Ｃ硬质合金到４４１ＭＰ

8、ａ。在实际应用中常将两种或两种以与４５钢扩散焊接头抗弯强度为５１５ＭＰａ，与Ｔ１０上钎料组合起来使用达到提高焊接接头性能的目钢扩散焊得到的接头抗弯强度为５５９ＭＰａ。在加的。陆杨等使用Ｃｕ和Ｎｉ的三明治结构钎焊ＹＧ８入Ｎｉ箔中间层后，硬质合金与４５