釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的填充材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度，借釬料熔化填滿母材間的間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法[1]。近年來，釬焊技術(shù)在各工業(yè)部門中占據(jù)著越來越重要的地位，尤其在電器儀表及國(guó)防工業(yè)中已成為不可取代的工藝方法。在對(duì)航空用合金如不銹鋼、耐熱合金、鈦、鈮、鉭和其它一些高熔點(diǎn)金屬進(jìn)行釬焊時(shí)，一般采用真空釬焊。真空釬焊是在真空氣氛中，不用釬劑而進(jìn)行釬焊的一種方法。其優(yōu)點(diǎn)在于：因不用釬劑顯著提高了產(chǎn)品的抗腐蝕性，工藝的可控性好。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不銹鋼真空釬焊工藝及其特性進(jìn)行了研究，并取得了一定成果]。然而針對(duì)不同釬料對(duì)不銹鋼組織和性能的探討還較少。鑒于此況，本文主要對(duì)采用四種不同釬料的不銹鋼真空釬焊焊接接頭的組織和力學(xué)性能進(jìn)行了對(duì)比分析。其目的是通過對(duì)比不同釬料真空釬焊接頭的力學(xué)性能，來評(píng)估它們釬焊接頭力學(xué)性能的差異，從而為真空釬焊工藝研究提供一定的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 

1 試驗(yàn)材料和方法  
1.1試驗(yàn)材料  
   試母材選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼，其化學(xué)成分如表1所示。共采用四種釬料，分別是BNi-2和BNi-5兩種鎳基釬料以及BПP-1和純銅兩種銅基釬料。 
1.2 試驗(yàn)方法  
1.2.1 真空釬焊過程  
   釬焊試樣的表面用400號(hào)碳化硅砂布沿一定方向打磨。釬焊前，待釬焊面及周圍采用丙酮、酒精等有機(jī)溶劑進(jìn)行清理，去除油污及氧化物等雜質(zhì)為避免釬焊時(shí)試件的偏移，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)膴A具或點(diǎn)固定焊定位。釬縫間隙根據(jù)母材與釬料的性質(zhì)可在0.02~0.3mm之間選擇。  
1.2.2 金相組織觀察  
   接頭的金相試樣磨片一般在釬縫的橫截面制取。制備過程包括觀察面的粗加工、磨光、拋光、浸蝕和觀察等步驟。制備好的磨片在浸蝕前用肉眼或放大鏡觀察釬縫是否含有未焊透、夾雜、氣孔、裂紋等宏觀缺陷。浸蝕液根據(jù)不同的釬料采用相應(yīng)的成分。浸蝕后在顯微鏡下觀察釬縫區(qū)的微小缺陷、釬縫、擴(kuò)散區(qū)及母材金屬的組織結(jié)構(gòu)[3]。  
   金相分析包括焊縫、過渡區(qū)和母材的顯微組織分析，在放大倍數(shù)為200倍下進(jìn)行觀察，對(duì)比用不同種釬料釬焊接頭微觀組織的差別。  
1.2.3 力學(xué)性能測(cè)試  
   力學(xué)性能測(cè)試根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB8619－88。剪切試樣的接頭形式為棒狀試樣接頭，剪切試驗(yàn)應(yīng)在固定拉伸加載夾具上進(jìn)行。拉伸和彎曲試樣的接頭形式為板狀試樣接頭，力學(xué)性能測(cè)試在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。為避免試樣上出現(xiàn)附加的彎曲應(yīng)力，所有試樣均在具有可調(diào)緊固的夾具上進(jìn)行[1]。  
2 試驗(yàn)結(jié)果及分析  
2.1 金相組織分析  
2.1.1 BNi-2釬料  
采用BNi-2釬料釬焊1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的顯微組織。釬焊溫度為1040℃，釬焊時(shí)間為10min。    
   釬縫組織由兩部分組成：一部分是靠近母材與釬縫界面與之平行的固溶體組織；另一部分是位居中部的化合物相組織。這是由于釬縫中的硼在釬焊時(shí)間內(nèi)未能充分?jǐn)U散，使得硼含量超過其在鎳的極限固溶度，因此在釬縫中產(chǎn)生了硼的化合物相。  
2.1.2 BNi-5釬料  
采用BNi-5釬料釬焊1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的顯微組織。釬焊溫度為1180℃，釬焊時(shí)間為10min。    
 采用BNi-5釬料的焊接接頭顯微組織 
   釬縫組織中均出現(xiàn)了少量化合物相，釬縫中形成的化合物相的主要元素是硅。這是由于硅的原子半徑比硼大，其擴(kuò)散系數(shù)比硼小，中部原子來不及擴(kuò)散，從而形成化合物[4]。另外，由于大部分元素已擴(kuò)散到母材，在母材一側(cè)近縫區(qū)出現(xiàn)了網(wǎng)狀組織。  
2.1.3 BПP-1釬料  
   采用BПP-1釬料釬焊1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的顯微組織。釬焊溫度為1180℃，釬焊時(shí)間為10min。其釬縫組織中均有少量化合物相出現(xiàn)。  
  2.1.4 純銅釬料  
采用純銅釬料釬焊1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的顯微組織。  
釬焊溫度為1130℃，釬焊時(shí)間為10min。由圖可見，其釬縫組織以純銅單相組織為主。母材一側(cè)近縫區(qū)有銅元素滲入，形成化合物相。  
2.2 力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果及分析  
2.2.1剪切試驗(yàn)結(jié)果及分析  采用四種釬料的試樣接頭抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。 
   四種釬料真空釬焊后接頭抗剪強(qiáng)度由高到低依次為：純銅、BПP-1、BNi-5、BNi-2。以純銅為釬料的試樣接頭，接頭組織中只有極少量化合物，銅已經(jīng)擴(kuò)散到母材一側(cè)的近釬縫處。因此其抗剪強(qiáng)度較高。而BПP-1為釬料的試樣接頭組織中因含有少量化合物，使其抗剪強(qiáng)度略有下降。  
由于BNi-2釬料含鉻量低，其釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度比BNi-5釬料稍差[2]。另外，因?yàn)锽Ni-2中含有硼、硅降低鎳熔點(diǎn)的元素，釬料的熔化溫度比其它三種釬料低，可考慮在較低溫度下釬焊。  
2.2.2 拉伸試驗(yàn)結(jié)果及分析  
采用四種釬料的拉伸試樣接頭抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。  
   由于以純銅、BNi-5為釬料的釬焊接頭組織中脆性化合物量極少，用它們釬焊接頭抗拉強(qiáng)度較高。而由于BNi-2釬料釬焊的試樣接頭組織中出現(xiàn)大量脆性化合物，導(dǎo)致其接頭抗拉強(qiáng)度很低。BПP-1釬料釬焊試樣接頭中有部分化合物，從而使其接頭強(qiáng)度與純銅釬料接頭強(qiáng)度相比也有所下降。  
2.2.3彎曲試驗(yàn)結(jié)果及分析  
采用四種釬料的彎曲試樣接頭抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。  
   純銅釬料釬焊試樣接頭的抗彎強(qiáng)度最高，其次是BNi-5釬料，BNi-2、BПP-1兩種釬料釬焊接頭抗彎強(qiáng)度接近。這個(gè)規(guī)律與它們抗拉強(qiáng)度的變化規(guī)律基本一致，其原因也與它們各自得到的接頭組織有密切關(guān)系。  
3 結(jié)論 

   通過對(duì)1Cr18Ni9Ti不銹鋼四種釬料真空釬焊的組織進(jìn)行顯微組織分析和力學(xué)性能分析，可得到如下主要結(jié)論： 

（1）BNi-2釬料釬焊試樣接頭形式的釬縫組織是固溶體。其釬縫組織由兩部分構(gòu)成：一部分是靠近母材與釬縫界面與之平行的固溶體組織；另一部分是位居中部的化合物相組織。BNi-5釬料釬焊的釬縫組織中出現(xiàn)了少量化合物相。  
（2）BПP-1釬料釬焊的釬縫組織中出現(xiàn)了少量化合物相，而純銅釬料釬焊試樣釬縫組織以純銅單相組織為主，母材一側(cè)近縫區(qū)因銅元素?cái)U(kuò)散而形成化合物相。  
（3）剪切試樣釬焊后接頭抗剪強(qiáng)度由高到低所用的釬料依次為：純銅、BПP-1、BNi-5和 BNi-2。  
（4）拉伸試樣中純銅、BNi-5釬料釬焊后抗拉強(qiáng)度相近且較高。BПP-1、 BNi-2釬料釬焊后抗拉強(qiáng)度相近且較低。  
（5）彎曲試樣中純銅釬料釬焊接頭的抗彎強(qiáng)度最高，其次是BNi-5釬料，BNi-2和 BПP-1兩種釬料釬焊接頭抗彎強(qiáng)度相近。 

參考文獻(xiàn)：  
[1] 張啟運(yùn).釬焊手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1998.  
[2] 莊鴻壽.高溫釬焊.北京：國(guó)防工業(yè)出版社.1998.  
[3] 屠恒悅.真空釬焊技術(shù)應(yīng)用.金屬熱處理.1998(5):21~23.  
[4] 鄒僖.釬焊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988. 

作者簡(jiǎn)介： 陳芙蓉，女，1972年1月生，博士，副教授。主要研究方向?yàn)楹附咏Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、電子束焊接及熱處理等。