הלחמה של נירוסטה

הלחמה של נירוסטה

1. יכולת הלחמה

הבעיה העיקרית בהלחמת נירוסטה היא שסרט התחמוצת על פני השטח משפיע באופן רציני על הרטבה והתפשטות הלחמה.פלדות אל-חלד שונות מכילות כמות ניכרת של Cr, וחלקן מכילות גם Ni, Ti, Mn, Mo, Nb ואלמנטים נוספים, שיכולים ליצור מגוון תחמוצות או אפילו תחמוצות מרוכבות על פני השטח.ביניהם, התחמוצות Cr2O3 ו-TiO2 של Cr ו-Ti יציבות למדי וקשות להסרה.בעת הלחמה באוויר, יש להשתמש בשטף פעיל כדי להסיר אותם;בעת הלחמה באטמוספרה מגנה, ניתן להפחית את סרט התחמוצת רק באווירת טוהר גבוהה עם נקודת טל נמוכה וטמפרטורה גבוהה מספיק;בהלחמה בוואקום, יש צורך בוואקום מספיק ומספיק טמפרטורה כדי להשיג אפקט הלחמה טוב.

בעיה נוספת של הלחמת נירוסטה היא שלטמפרטורת החימום יש השפעה רצינית על מבנה המתכת הבסיסית.טמפרטורת חימום ההלחמה של נירוסטה אוסטניטית לא תהיה גבוהה מ-1150 ℃, אחרת התבואה תגדל ברצינות;אם נירוסטה אוסטניטית אינה מכילה אלמנט יציב Ti או Nb ויש לה תכולת פחמן גבוהה, יש להימנע גם מהלחמה בטמפרטורת הרגישות (500 ~ 850 ℃).כדי למנוע ירידה בעמידות בפני קורוזיה עקב משקעים של כרום קרביד.בחירת טמפרטורת ההלחמה עבור נירוסטה מרטנסיטית היא קפדנית יותר.האחת היא להתאים את טמפרטורת ההלחמה לטמפרטורת ההמרה, כדי לשלב את תהליך ההלחמה עם תהליך הטיפול בחום;השני הוא שטמפרטורת ההלחמה צריכה להיות נמוכה מטמפרטורת ההלחמה כדי למנוע מהמתכת הבסיסית להתרכך במהלך ההלחמה.עקרון בחירת טמפרטורת ההלחמה של פלדת אל חלד מתקשות משקעים זהה לזה של נירוסטה מרטנסיטית, כלומר, טמפרטורת ההלחמה חייבת להתאים למערכת טיפול בחום כדי לקבל את התכונות המכניות הטובות ביותר.

בנוסף לשתי הבעיות העיקריות לעיל, קיימת נטייה של פיצוח מתח בעת הלחמת נירוסטה אוסטניטית, במיוחד בעת הלחמה עם מתכת מילוי אבץ נחושת.על מנת למנוע פיצוח מתח, חומר העבודה יהיה משוחרר ממתח לפני ההלחמה, וחומר העבודה יחומם באופן אחיד במהלך ההלחמה.

2. חומר הלחמה

(1) על פי דרישות השימוש של ריתוך נירוסטה, מתכות המילוי הנפוצות בשימוש עבור ריתוך נירוסטה כוללות מתכת הלחמת עופרת פח, מתכת מילוי הלחמה על בסיס כסף, מתכת מילוי הלחמה מבוססת נחושת, מתכת מילוי הלחמה על בסיס מנגן, מתכת על בסיס ניקל הלחמת מילוי מתכת ומתכת יקרה הלחמת מילוי מתכת.

הלחמת עופרת פח משמשת בעיקר להלחמת נירוסטה, והיא מתאימה לתכולת פח גבוהה.ככל שתכולת הפח של ההלחמה גבוהה יותר, כך יכולת ההרטבה שלה על נירוסטה טובה יותר.חוזק הגזירה של מפרקי נירוסטה 1Cr18Ni9Ti המולחמים במספר הלחמות עופרת בדיל נפוצות מופיע בטבלה 3. בשל החוזק הנמוך של המפרקים, הם משמשים רק להלחמת חלקים בעלי יכולת נשיאה קטנה.

טבלה 3 חוזק גזירה של מפרק נירוסטה 1Cr18Ni9Ti המולחם עם הלחמת עופרת בדיל

מתכות מילוי מבוססות כסף הן מתכות המילוי הנפוצות ביותר להלחמת נירוסטה.ביניהן, מתכות מילוי קדמיום נחושת מכסף וכסף אבץ אבץ מכסף נמצאות בשימוש הנפוץ ביותר מכיוון שלטמפרטורת ההלחמה יש השפעה מועטה על תכונות המתכת הבסיסית.החוזק של חיבורי נירוסטה ICr18Ni9Ti המולחמים במספר הלחמות נפוצות על בסיס כסף מופיע בטבלה 4. חיבורי הנירוסטה המולחמים בהלחמות על בסיס כסף משמשים לעתים רחוקות במדיה קורוזיבית מאוד, וטמפרטורת העבודה של המפרקים בדרך כלל אינה עולה על 300 ℃ .בעת הלחמת נירוסטה ללא ניקל, על מנת למנוע קורוזיה של מפרק מולחם בסביבה לחה, יש להשתמש במתכת מילוי הלחמת עם יותר ניקל, כגון b-ag50cuzncdni.בעת הלחמת נירוסטה מרטנסיטית, על מנת למנוע ריכוך של מתכת בסיס, יש להשתמש במתכת מילוי בהלחמה עם טמפרטורת הלחמה שאינה עולה על 650 ℃, כגון b-ag40cuzncd.בעת הלחמת נירוסטה באווירה מגינה, על מנת להסיר את סרט התחמוצת על פני השטח, ניתן להשתמש בשטף הלחמה עצמית המכיל ליתיום, כגון b-ag92culi ו-b-ag72culi.בעת הלחמת נירוסטה בוואקום, על מנת למתכת המילוי עדיין תהיה הרטבה טובה כאשר היא אינה מכילה אלמנטים כגון Zn ו-CD שקל לאידוי, מתכת המילוי הכסופה המכילה אלמנטים כמו Mn, Ni ו-RD יכולה להיות נבחר.

חוזק טבלה 4 של מפרק נירוסטה ICr18Ni9Ti המולחם עם מתכת מילוי על בסיס כסף

מתכות מילוי הלחמה מבוססות נחושת המשמשות להלחמת פלדות שונות הן בעיקר מתכות מילוי הלחמת נחושת טהורה, נחושת ניקל ונחושת מנגן קובלט.מתכת מילוי הלחמת נחושת טהורה משמשת בעיקר להלחמה תחת הגנת גז או ואקום.טמפרטורת העבודה של מפרק נירוסטה אינה עולה על 400 ℃, אך למפרק יש עמידות ירודה לחמצון.מתכת מילוי הלחמת ניקל נחושת משמשת בעיקר להלחמת להבה והלחמת אינדוקציה.החוזק של מפרק הנירוסטה 1Cr18Ni9Ti המולחם מוצג בטבלה 5. ניתן לראות שלמפרק יש חוזק זהה למתכת הבסיס, וטמפרטורת העבודה גבוהה.מתכת הלחמת Cu Mn co משמשת בעיקר להלחמת נירוסטה מרטנסיטית באווירה מגינה.חוזק המפרק וטמפרטורת העבודה דומים לאלה המולחמים במתכת מילוי על בסיס זהב.לדוגמה, מפרק הנירוסטה 1Cr13 המולחם בהלחמת b-cu58mnco הוא בעל ביצועים זהים לאותו מפרק נירוסטה המולחם בהלחמת b-au82ni (ראה טבלה 6), אך עלות הייצור מופחתת מאוד.

טבלה 5 חוזק גזירה של מפרק נירוסטה 1Cr18Ni9Ti המולחם עם מתכת מילוי בסיס נחושת בטמפרטורה גבוהה

טבלה 6 חוזק גזירה של מפרק מולחם מנירוסטה 1Cr13

מתכות מילוי הלחמה מבוססות מנגן משמשות בעיקר להלחמה מוגנת גז, וטוהר הגז נדרש להיות גבוה.על מנת למנוע צמיחת גרגירים של המתכת הבסיסית, יש לבחור את מתכת מילוי ההלחמה המתאימה עם טמפרטורת הלחמה נמוכה מ-1150 ℃.ניתן להשיג אפקט הלחמה משביע רצון עבור מפרקי נירוסטה המולחמים בהלחמה על בסיס מנגן, כפי שמוצג בטבלה 7. טמפרטורת העבודה של המפרק יכולה להגיע ל-600 ℃.

טבלה 7 חוזק גזירה של מפרק נירוסטה lcr18ni9fi המולחם במתכת מילוי על בסיס מנגן

כאשר פלדת אל חלד מולחמת עם מתכת מילוי בסיס ניקל, למפרק יש ביצועים טובים בטמפרטורה גבוהה.מתכת מילוי זו משמשת בדרך כלל להלחמה מוגנת גז או הלחמה בוואקום.על מנת להתגבר על הבעיה שבה נוצרות יותר תרכובות שבירות במפרק המולחם במהלך היווצרות המפרק, מה שמפחית ברצינות את החוזק והפלסטיות של המפרק, יש לצמצם את מרווח המפרק כדי להבטיח שקל ליצור את האלמנטים השלב השביר של המפרק. הלחמה מתפזרת במלואה לתוך המתכת הבסיסית.על מנת למנוע התרחשות של צמיחת גרגירי מתכת בסיסית עקב זמן החזקה ארוך בטמפרטורת הלחמה, ניתן לנקוט באמצעי התהליך של החזקה קצרת זמן וטיפול דיפוזיה בטמפרטורה נמוכה יותר (בהשוואה לטמפרטורת הלחמה) לאחר הריתוך.

מתכות מילוי הלחמת מתכת אצילה המשמשות להלחמת נירוסטה כוללות בעיקר מתכות מילוי על בסיס זהב ומתכות מילוי המכילות פלדיום, מהן האופייניות ביותר הן b-au82ni, b-ag54cupd ו-b-au82ni, בעלות יכולת הרטבה טובה.מפרק הנירוסטה המולחם בעל חוזק גבוה בטמפרטורה גבוהה ועמידות חמצון, וטמפרטורת העבודה המקסימלית יכולה להגיע ל-800 ℃.ל-B-ag54cupd מאפיינים דומים ל-b-au82ni ומחירו נמוך, ולכן הוא נוטה להחליף את b-au82ni.

(2) פני השטח של נירוסטה בשטף ובאטמוספירה של תנור מכילים תחמוצות כגון Cr2O3 ו-TiO2, שניתן להסיר רק באמצעות שטף עם פעילות חזקה.כאשר פלדת אל חלד מולחמת עם הלחמת עופרת בדיל, השטף המתאים הוא תמיסת חומצה זרחתית מימית או תמיסת חומצה הידרוכלורית של אבץ אוקסיד.זמן הפעילות של תמיסה מימית חומצה זרחתית קצר, ולכן יש לאמץ את שיטת ההלחמה של חימום מהיר.ניתן להשתמש בשטפי Fb102, fb103 או fb104 להלחמת נירוסטה עם מתכות מילוי על בסיס כסף.בעת הלחמת פלדת אל חלד עם מתכת מילוי מבוססת נחושת, נעשה שימוש בשטף fb105 בגלל טמפרטורת ההלחמה הגבוהה.

בעת הלחמת נירוסטה בכבשן, נעשה שימוש לעתים קרובות באווירת ואקום או באווירת הגנה כגון מימן, ארגון ואמוניה לפירוק.במהלך הלחמת ואקום, לחץ הוואקום יהיה נמוך מ-10-2Pa.בעת הלחמה באווירה מגוננת, נקודת הטל של הגז לא תהיה גבוהה מ-40 ℃ אם טוהר הגז אינו מספיק או טמפרטורת ההלחמה אינה גבוהה, כמות קטנה של שטף הלחמת גז, כגון בורון טריפלואוריד, יכולה להתווסף לאווירה.

2. טכנולוגיית הלחמה

יש לנקות את הנירוסטה בקפדנות יותר לפני ההלחמה כדי להסיר שומן ושמן.עדיף להלחים מיד לאחר הניקוי.

הלחמת נירוסטה יכולה לאמץ שיטות חימום בינוניות להבה, אינדוקציה ותנור.הכבשן להלחמה בכבשן חייב להיות בעל מערכת בקרת טמפרטורה טובה (החריגה בטמפרטורת ההלחמה נדרשת להיות ± 6 ℃) וניתן לקרר אותו במהירות.כאשר מימן משמש כגז המגן להלחמה, הדרישות למימן תלויות בטמפרטורת ההלחמה ובהרכב המתכת הבסיסית, כלומר, ככל שטמפרטורת ההלחמה נמוכה יותר, מתכת הבסיס מכילה יותר מייצב, והטל נמוך יותר. נדרשת נקודת מימן.לדוגמה, עבור פלדות אל חלד מרטנסיטיות כגון 1Cr13 ו-cr17ni2t, בעת הלחמה ב-1000 ℃, נדרשת נקודת הטל של המימן להיות נמוכה מ-40 ℃;עבור פלדת אל חלד 18-8 כרום ניקל ללא מייצב, נקודת הטל של מימן תהיה נמוכה מ-25 ℃ במהלך הלחמה ב-1150 ℃;עם זאת, עבור פלדת אל חלד 1Cr18Ni9Ti המכילה מייצב טיטניום, נקודת הטל המימן חייבת להיות נמוכה מ-40 ℃ בעת הלחמה ב- 1150 ℃.בעת הלחמה עם הגנת ארגון, טוהר הארגון נדרש להיות גבוה יותר.אם מצופה נחושת או ניקל על פני השטח של נירוסטה, ניתן להפחית את הדרישה לטוהר גז המגן.על מנת להבטיח הסרת סרט תחמוצת על פני השטח של נירוסטה, ניתן להוסיף גם שטף גז BF3, וניתן להשתמש גם בהלחמה המכילה ליתיום או בורון.בעת הלחמת פלדת אל חלד בוואקום, הדרישות לדרגת ואקום תלויות בטמפרטורת ההלחמה.עם עליית טמפרטורת ההלחמה, ניתן להפחית את הוואקום הנדרש.

התהליך העיקרי של נירוסטה לאחר הלחמה הוא ניקוי השטף השיורי ומעכבי הזרימה, וביצוע טיפול חום לאחר הלחמה במידת הצורך.בהתאם לשיטת השטף וההלחמה המשמשים, ניתן לשטוף שטף שיורי במים, לנקות מכני או לנקות כימי.אם נעשה שימוש בחומר שוחק כדי לנקות את שאריות השטף או סרט התחמוצת באזור המחומם ליד המפרק, יש להשתמש בחול או חלקיקים עדינים אחרים שאינם מתכתיים.חלקים העשויים מנירוסטה מרטנסיטית ונירוסטה מתקשות משקעים זקוקים לטיפול בחום בהתאם לדרישות המיוחדות של החומר לאחר ההלחמה.חיבורי נירוסטה המולחמים במתכות מילוי Ni Cr B ו-Ni Cr Si מטופלים לרוב בטיפול בחום דיפוזיה לאחר הלחמה כדי להפחית את הדרישות למרווח הלחמה ולשפר את המיקרו-מבנה והמאפיינים של החיבורים.