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钛合金与不锈钢扩散焊接

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-01  浏览次数:163 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网要点:在大气压状态下,当氧气吹到炉内钢渣界面,立即发生三个重要化学反应:(3)在快速熔化高碳铬铁的同时又尽

  中华不锈钢网要点:在大气压状态下,当氧气吹到炉内钢渣界面,立即发生三个重要化学反应:(3)在快速熔化高碳铬铁的同时又尽可能减少铬的烧损,生产操作是较难控制的。因为铬铁的熔点较高,在使钢液保持铬含量一定的条件下,要使钢液中碳的浓度降低,必须迅速提高熔池温度来达到去碳保铬“。
  
  生产中当所需要加入的高碳铬铁全部加入,观察炉内形成良好的泡沫渣后,立即开始强制用炉门氧枪吹氧。由于钢液内Si的氧化放热反应,熔池内的温度迅速升高到1600°C.电炉内脱碳过程见,电炉内的碳从2. 7%c,大约1.7t的碳被脱出,消耗氧量:在吹氧降碳保铬的过程中,有小部分的铬氧化进入渣中,渣中Cr23大约为5%C,通过加入500 Pu至平。出钢后钢水的成分控制见表2cnkij kg的FeSi来还原渣中的铬。出钢时钢渣混出,将电炉内的钢液和渣出净。
  
  出钢后钢水成分控制5.2精炼过程精炼工序相对比较简单,生产中当LF送电升温至钢包内的渣子熔化后,取样分析,根据分析结果调整钢液成分,使其满足下步VOD工序的要求。
  
  用低碳铬铁或金属铬来调整钢中Cr,成分大致控制见表3.表3调整钢中Cr成分控制VOD过程主要包含三个阶段:1)吹氧脱碳;2)真空脱碳;3)调整阶段。VOD过程中同电炉一样,也存在方程(1)(2)(3),但不同的是,真空状态下,在Pco的分压抽至100 mbar时,碳的氧化优先于铬的氧化,因此能在高铬的水平下脱碳,这在中可以证明。在生产实践中,最主要的难点是如何控制氧的喷吹量,达到正好降碳却不氧化铬。我们是通过二级系统和先进的多功能气体分析仪(MTA)来检测和控制吹氧量的。二级系统是通过将真空前的钢水成分样输入计算机,通过计算机自动计算所需要的吹氧量。而MTA的原理是通过测量分析废气中的4种气体⑶、CO2、N2、2的含量,观察计算机画面显示4种气体量的增减,定性地分析真空罐内钢液碳含量的变化情况,决定何时停止吹氧,然后在低真空度下继续抽真空脱碳至目标终点碳。MTA工作的原理如所示,100mbar真空度时氧化沿曲线A -C-E进行。在E点(碳含量约350X10-6)必须停止吹氧,否则铬就开始氧化了。由于渣中Cr23的存在,所以可以在低压下不吹氧的情况下沿直线C-D和E-F进行,从而最终能在真空度至30mbar时碳含量达到200X10- 6结束语舞钢冶炼的3炉0Cr18Ni9(304)奥氏体不锈钢,成分合格,所轧钢板性能和内部质量基本满足标准及用户要求,表明该工艺和技术是可行的。舞钢应认真总结经验,查找不足,优化工艺,开发出更多质优价廉的不锈钢品种,尽快进入国内和国际不锈钢市场。
  
  中华不锈钢网要点:钛及钛合金比强度高,耐腐蚀性能好,但价格较高。钛钢异种金属结构同时具有钛与钢的特性,又能节约钛材,在航空航天及化学工业具有广阔的应用前景,但这种复合结构的制造必须解决钛与钢的焊接问题。钛与不锈钢直接对焊时,由于两种材料的基体Ti与Fe元素在常温下的相互溶解度极小,在焊缝中易形成金属间化合物TiFTiFe/11;而且钛是强碳化物形成元素,与不锈钢中的碳容易形成脆性的TiC.从目前国内外的研究来看,主要采用加中间层金属的工艺措施,实现钛与不锈钢的间接焊接,选用纳米镀镍层作中间层的依据:①镍是非碳化物形成元素,与铁无限互溶,与钦形成的金属间化合物具有一定的塑性;②镍的塑性好,可缓解接头中的内应力;③用纳米镍作中间层既具有镍的优点,又有纳米材料的特点。纳米镍溶点较低,比表面能篼,活性较篼。差热分析表明,纳米镍粉的熔点为1173与纯镍的熔点1453t相比,下降了280④纳米镍粒度小,界面体积较大,扩散能力强。对比分析了纳米镍镀层作为中间层与镍箔作为中间层时扩散层的扩散激活能大小,旨在证明纳米结构材料的扩散性能优于箔材等一般结构材料,希望能为钛合金与不锈钢的焊接指出新的方向。
  
  1试验材料及方法1.1试验材料基体材料:钛合金(TA17);奥氏体不锈钢中间层材料:电镀纳米镍(厚度5钛合金的热处理状态为热轧后750温度下(1h)再结晶退火,钛合金和不锈钢的规格为012mm的棒材,两种试验材料的化学成分见表1,金相组织见。
  
  TA17及OCri丨N19TI的化学成分1.2试验方法利用线切割方法将钛合金和不锈钢棒材加工成30mm的焊接试样,用水砂纸将试样两端面磨平(磨试样时用专用夹具夹持试样,以保证磨制端面的平行度),再用机械抛光的方法将试样端面进行抛光,试样端面在显微镜下观察不到划痕。
  
  焊接前,用酸洗液洗试样端面,然后用丙醑清洗焊接端面的油脂,再用电吹风将试样吹干备用。
  
  焊接试验在Gleeble―1500D热模拟。因为扩散层包括了金属间化合物层和P-Ti固溶体层,所以,计算时采用两者的合计值。
  
  供米中间J1扩散接工艺下搜头扩散展度伙会》-焊接上限m度850将表3的数据代入(3〉式计算后做出lnX得到加镍箔中间层拟合方程(4):通过计算得到加镍箔中间层扩散焊接工艺下,接头扩散层扩散激活能=119788J/mol.同理,计算加镀纳米镍中间层扩散焊接工艺下,接头扩散层扩散激活能:(P=99343J/mol.比较镍箔和电镀纳米镍分别作中间层时¢P的数值可知,加镍箔中间层的扩散焊接头的扩散层激活能(119 788J/mol)大于加镀纳米镍中间层的接头扩散层的激活能(99343J/mol),说明纳米镍镀层作中间层时,扩散层的原子在进行扩散时为克服能垒所需要的能量小于镍箔作中间层时扩散层的原子在进行扩散时为克服能垒所需要的能量。由此可见,纳米镍在焊接中较容易扩散,印证了纳米材料扩散能力强这一想法。
  
  3结论用纳米镀镍层作中间层对钛合金TA17与不锈钢0Crl8Ni9Ti进行扩散焊接,在焊接温度较低时接头强度较低,焊接材料在焊接后夹持时断裂。焊接温度低,界面元素扩散性差,界面的结合不充分;焊接温度升高,元素之间的扩散加剧,镀层元素与两侧基体的元素扩散充分,界面处形成冶金结合,接头强度增加。
  
  在焊接工艺其它参数一定,上限温度在950中间层厚度为10pm时,接头的强度达到227 MPa,10f/m厚的中间层很好地阻止了Ti和Fe、C元素之间的互扩散,抑制了TiFe、TiFe2及TiC的形成。中华不锈钢网要点

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