CN1191383C - 瞬时液相扩散焊铁基非晶中间层合金 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种瞬时液相扩散焊铁基中间层合金，其各元素的重量百分比为：Fe 33%～56%、Ni 30%～47%、Cr 2%～7%、Si 3%～8%、B 1%～10%，可用于碳钢、不锈钢和Cr-Mo耐热钢的瞬时液相扩散焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁基非晶中间层合金，特别适用于瞬时液相扩散焊的铁基非晶中间层合金。
背景技术
瞬时液相扩散焊是利用界面上出现的原子扩散而实现的接合方法。在低于母材的熔化温度下，利用中间层的自身熔化，在工件的配合面之间形成一薄层液体，液相中降低熔点的元素快速向母材扩散，母材中高熔点的元素向已成为液相的中间层溶解，这就使得已为液相的中间层中降低熔点元素的浓度越来越低，随之溶液的熔点相应越来越高，直至发生等温凝固而完成焊接过程。是扩散过程的进行，使得接合部的成分趋于均匀并接近母材。中间层是实施液相扩散焊的关键，中间层合金成分的选择直接影响焊接质量，在选择中间层合金的具体成分时，对于基体元素的选择，一般要考虑到中间层合金的成分要接近于母材，但其熔点应比母材低，强度应比母材高。通常在进行瞬时液相扩散焊时，都是根据被焊材料选择中间层合金，如焊接碳钢用的Fe-Si-B系非晶金属箔带，焊接不锈钢用的Ni-Cr-Si-B系非晶金属箔带，焊接Cr-Mo耐热钢用的Fe-Cr-Si-Mo-B系非晶金属箔带等，不同的钢种焊接需要不同的中间层合金。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁基非晶中间层合金，可以实现对碳钢、不锈钢、Cr-Mo系耐热钢同种钢或异种钢焊接的瞬时液相扩散焊铁基中间层合金。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：铁基非晶中间层合金，其各元素的含量(重量百分比)为：Fe33％～56％，Ni30％～47％，Cr2％～＜5.87％，Si3％～8％，B1％～10％。
铁基非晶中间层合金的熔点为1050℃～1150℃。
其制备方法是将各组分按规定的重量百分比混合，在真空感应炉中熔炼，熔炼后的合金装入石英坩锅内，在高纯Ar气的保护下用高频感应加热炉重熔，当达到合适的温度后，用一定压力的Ar气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷就可以得到厚度为0.02～0.06mm的铁基非晶态金属箔带。
本发明的铁基非晶中间层合金与碳钢、不锈钢和Cr-Mo系耐热钢具有相同的基体元素铁，使中间层和母材之间有很好的润湿性，减小了成分和组织的不连续，增强了母材和中间层的结合力；另外铁是已知金属中最便宜的元素，可以降低生产成本。镍元素能和母材的基体元素铁互溶，可提高母材和中间层的结合力；另一方面由于硼不溶于镍，可以提高硼在铁中的扩散速度，降低脆性硼化物的生成。硼、硅元素主要是使中间层熔点降低，且快速扩散；硼、硅元素可使铁基中间层的熔点降低至1100℃左右。铬元素的添加一方面可以和不锈钢、Cr-Mo耐热钢中的铬元素形成共晶组织，提高结合力；另一方面还可以提高接头的抗氧化性，并使镍固溶强化。但是铬量的添加是有限的，因为过量的铬会使硅的溶解度降低，且容易与硼形成铬化硼脆性相。
综上所述，本发明的铁基非晶中间层合金可以完成对碳钢、不锈钢和Cr-Mo耐热钢的焊接，适用范围广，工艺简单，并且价格便宜，成本低。
具体实施方式
下面给出本发明的实施例及制备方法和效果。
实施例
Fe47.7％，Ni33.5％，Cr6.5％，Si6.6％，B5.7％(重量百分比)。
本发明的制备工艺：按照实施例设计的组分配比，将各种组分混合后在真空感应炉中熔炼，熔炼后的合金装入石英坩锅内，在高纯Ar气的保护下用高频感应加热炉重熔，当达到合适的温度后，用一定压力的Ar气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷就可以得到厚度为0.03mm的非晶态铁基中间层。
实施例1
将该成分的铁基非晶中间层合金应用于20碳钢的瞬时液相扩散焊，焊接温度为1200℃，焊后进行力学性能测试，结果为：拉伸时断裂发生在母材，抗拉强度σb＝560MPa，达到母材20碳钢的抗拉强度(σb≥410MPa)；抗弯性能，150°未断(D＝3t)。
实施例2
将该成分的铁基非晶中间层合金应用于TP304H不锈钢的瞬时液相扩散对焊，焊接温度为1220℃，焊后进行力学性能测试，结果为：拉伸时断裂发生在母材，抗拉强度σb＝750MPa，达到母材TP304H的抗拉强度(σb≥515MPa)；抗弯性能，150°未断(D＝3t)。
实施例3
将该成分的铁基非晶中间层合金应用于T91耐热钢的瞬时液相扩散焊，焊接温度为1270℃，焊后进行力学性能测试，结果为：拉伸时断裂发生在母材，抗拉强度σb＝850MPa，达到母材T91的抗拉强度(σb≥585MPa)；抗弯性能，150°未断(D＝3t)。
Claims (3)
1.瞬时液相扩散焊铁基非晶中间层合金，其特征是：各组成元素的重量百分比为：Fe33％～56％，Ni30％～47％，Cr2％～＜5.87％，Si3％～8％，B1％～10％。
2.按权利要求1所述的瞬时液相扩散焊铁基非晶中间层合金，其特征是：瞬时液相扩散焊铁基非晶中间层合金加工成厚度为0.02mm～0.06mm的箔带。
3.按权利要求1或2所述的瞬时液相扩散焊铁基非晶中间层合金，其特征是：所说的瞬时液相扩散焊铁基非晶中间层合金的熔点为1050℃～1150℃。
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