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《40cr与qcr0_5的恒温超塑性固态焊接》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷第4期河南科技大学学报(自然科学版)Vol.24No.42003年12月JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology(NaturalScience)Dec.2003文章编号:1000-5080(2003)04-0012-0440Cr与QCr0.5的恒温超塑性固态焊接11,21311韩彩霞,张柯柯,杨蕴林,朱志乾,罗美华,王文焱(1.河南科技大学材料科学工程学院,河南洛阳471003;2.兰州理工大学有色金属新材料国家重点实验室,甘肃兰州730050
2、;3.河南火电二公司,河南温县454865)摘要:基于对40Cr表面激光淬火后与QCr0.5恒温超塑性固态焊接可行性的分析,在非真空、无保护气氛下,进行了40CrPQCr0.5的异材焊接工艺试验。试验结果表明,40Cr钢待焊接面经激光淬火预处理后与QCr0.5在预压-4-1应力56.6～84.9MPa、焊接温度750～800℃、初始应变速率(2.5～7.5)×10s的条件下,经120～180s短时压接,即可实现固态焊接,接头强度可达QCr0.5母材强度,胀大率不超过6%。焊接过程中QCr0.5发生了超塑
3、性流变,40Cr变形甚微。关键词:结构钢;铜基合金;超塑性变形;固态焊接中图分类号:TG457.1;TG113.263文献标识码:A0前言铜及铜合金具有优良的导电性能、导热性能和良好的成形性能,这使钢与铜及铜合金的复合构件在性能与经济上优势互补而具有良好的应用前景。铁与铜在熔点、导热系数、线胀系数等方面有较大差异,二[1][2～7]者采用一般熔焊方法难以获得良好的焊接接头,因而目前多采用真空扩散焊连接,如俄罗斯航空发动机柱塞泵的柱塞就是用锡青铜与合金钢真空扩散焊制成。但真空扩散焊设备昂贵,工艺要求苛刻,
4、且效率不高。恒温超塑性固态焊接作为一种新的材料固态连接技术,具有工艺简单、成本低和能实现性能迥异材料的固态连接等优点,已成为近年来固态焊接非常活跃的研究领域。本文基于对钢和铬青铜的超塑性[8～10]研究,探讨了40Cr与QCr0.5恒温超塑性固态焊接的可行性及焊接工艺。1试验条件及方法试验采用国产热挤态铬青铜QCr0.5,显微组织为α基体上分布着颗粒状Cr相;40Cr为热轧退火态,显微组织为珠光体+铁素体。将两种材料均加工成<15mm×25mm试样。为满足恒温超塑性固态焊接的组织条件,采用5kWCWCO
5、2激光器对40Cr试样待焊端面进行了激光淬火组织超细化预处理,在功率900W、光斑直径5mm、重叠1.5mm、扫描速度12mmPs的工艺条件下,激光[8,9]淬火层深为0.55～0.65mm。热挤态QCr0.5在一定条件下也能呈现出较好的组织超塑性,故对QCr0.5未进行组织超细化预处理。将预处理后的40Cr与QCr0.5试样待焊端面磨光(粗糙度Ra:0.115～0.125μm)并用丙酮清洗,对接后置于经改装的WJ-10A万能试验机上施加一定的预压力,用3kW电阻炉加热,控温精度为±2℃。加热至超塑变形
6、温度,并在超塑应变速率下经短时压接后卸载空冷。-4-1根据文献[8～10],本文试验参数选择如下:温度θ为700～800℃,应变速率εÛ0为(0.8～9)×10s,预压应力σ0为28.3～84.9MPa,压接时间t为0～180s,保温时间t0为7.5min。将焊后试样加工成<5mm×25mm拉伸试样,在SHIMADZUAG—I型万能电子拉伸试验机上进行接头抗拉强度试验;以焊后试样QCr0.5侧的胀大率εd评价焊接变形,εd=(d1-d0)Pd0(d0、d1分别为压接前QCr0.5侧的直径及压接后其最大直
7、径);在JSM-5610LV扫描电镜上对接头区纵剖面显微组织进行观察与分析,并对焊接面断口40Cr侧进行了观察和成分分析。基金项目:有色金属新材料国家重点实验室基金资助项目(2003);河南省教育厅自然科学基金资助项目(2003430211)作者简介:韩彩霞(1971-),女,河南新安人,工程师,硕士生.收稿日期:2003-09-08第4期韩彩霞等:40Cr与QCr0.5的恒温超塑性固态焊接·13·2试验结果与分析试验表明:40Cr待焊面经激光超细化预处理后与QCr0.5在不同焊接工艺条件下,焊后试样拉
8、伸断口有些断在原界面处,有些则断在QCr0.5母材;焊后试样40Cr侧变形甚微,QCr0.5侧变形较大,如图1所示。各工艺因素对焊接效果的影响见图2～4,图中■表示拉伸断口在原界面处,▲表示断在QCr0.5母材。2.1压接温度图2为压接温度对焊接接头强度及焊接变形的影响。由图2可见,在750～800℃压接,接头强度(230～260MPa)已接近或达到QCr0.5母材强度(246～277MPa)。其中在750℃时,接头强度达QCr0.5母材强
