Brasagem de aço inoxidável

Brasagem de aço inoxidável

1. Brasagem

O principal problema na brasagem de aço inoxidável é que a película de óxido na superfície afeta seriamente a molhabilidade e o espalhamento da solda. Vários aços inoxidáveis ​​contêm uma quantidade considerável de Cr, e alguns também contêm Ni, Ti, Mn, Mo, Nb e outros elementos, que podem formar uma variedade de óxidos ou mesmo óxidos compostos na superfície. Entre eles, os óxidos Cr2O3 e TiO2 de Cr e Ti são bastante estáveis ​​e difíceis de remover. Na brasagem ao ar, deve-se usar fluxo ativo para removê-los; na brasagem em atmosfera protetora, a película de óxido só pode ser reduzida em atmosfera de alta pureza, com baixo ponto de orvalho e temperatura suficientemente alta; na brasagem a vácuo, é necessário ter vácuo e temperatura suficientes para obter um bom efeito de brasagem.

Outro problema da brasagem de aço inoxidável é que a temperatura de aquecimento tem um sério efeito na estrutura do metal base. A temperatura de aquecimento da brasagem do aço inoxidável austenítico não deve ser superior a 1150 ℃, caso contrário, o grão crescerá seriamente; Se o aço inoxidável austenítico não contiver elementos estáveis ​​Ti ou Nb e tiver alto teor de carbono, a brasagem dentro da temperatura de sensibilização (500 ~ 850 ℃) também deve ser evitada. Para evitar que a resistência à corrosão diminua devido à precipitação de carboneto de cromo. A seleção da temperatura de brasagem para aço inoxidável martensítico é mais rigorosa. Uma é combinar a temperatura de brasagem com a temperatura de têmpera, de modo a combinar o processo de brasagem com o processo de tratamento térmico; A outra é que a temperatura de brasagem deve ser menor que a temperatura de revenimento para evitar que o metal base amoleça durante a brasagem. O princípio de seleção da temperatura de brasagem do aço inoxidável endurecido por precipitação é o mesmo do aço inoxidável martensítico, ou seja, a temperatura de brasagem deve corresponder ao sistema de tratamento térmico para obter as melhores propriedades mecânicas.

Além dos dois problemas principais mencionados, existe uma tendência à formação de fissuras por tensão durante a brasagem de aço inoxidável austenítico, especialmente na brasagem com metal de adição de cobre e zinco. Para evitar fissuras por tensão, a peça deve ser recozida com alívio de tensão antes da brasagem e aquecida uniformemente durante a brasagem.

2. Material de brasagem

(1) De acordo com os requisitos de uso de soldagens de aço inoxidável, os metais de enchimento de brasagem comumente usados ​​para soldagens de aço inoxidável incluem metal de enchimento de brasagem de estanho e chumbo, metal de enchimento de brasagem à base de prata, metal de enchimento de brasagem à base de cobre, metal de enchimento de brasagem à base de manganês, metal de enchimento de brasagem à base de níquel e metal de enchimento de brasagem de metais preciosos.

A solda de estanho-chumbo é usada principalmente para soldagem de aço inoxidável e é adequada para alto teor de estanho. Quanto maior o teor de estanho da solda, melhor sua molhabilidade em aço inoxidável. A resistência ao cisalhamento das juntas de aço inoxidável 1Cr18Ni9Ti soldadas com diversas soldas de estanho-chumbo comuns está listada na Tabela 3. Devido à baixa resistência das juntas, elas são utilizadas apenas para brasagem de peças com pequena capacidade de carga.

Tabela 3 Resistência ao cisalhamento da junta de aço inoxidável 1Cr18Ni9Ti brasada com solda de estanho e chumbo

Os metais de adição à base de prata são os metais de adição mais comumente usados ​​para brasagem de aço inoxidável. Entre eles, os metais de adição de prata, cobre e zinco e prata, cobre e zinco e cádmio são os mais amplamente utilizados porque a temperatura de brasagem tem pouco efeito nas propriedades do metal base. A resistência das juntas de aço inoxidável ICr18Ni9Ti brasadas com diversas soldas comuns à base de prata está listada na Tabela 4. As juntas de aço inoxidável brasadas com soldas à base de prata raramente são usadas em meios altamente corrosivos, e a temperatura de trabalho das juntas geralmente não excede 300 ℃. Ao brasar aço inoxidável sem níquel, a fim de evitar a corrosão da junta brasada em ambiente úmido, deve-se usar metal de adição de brasagem com mais níquel, como b-ag50cuzncdni. Ao brasar aço inoxidável martensítico, a fim de evitar o amolecimento do metal base, deve-se usar metal de adição de brasagem com temperatura de brasagem não superior a 650 ℃, como b-ag40cuzncd. Na brasagem de aço inoxidável em atmosfera protetora, para remover a película de óxido na superfície, pode-se utilizar fluxos autobrasantes contendo lítio, como b-ag92culi e b-ag72culi. Na brasagem de aço inoxidável a vácuo, para que o metal de adição ainda tenha boa molhabilidade, mesmo sem elementos como Zn e CD, que são facilmente evaporados, pode-se optar pelo metal de adição de prata, que contém elementos como Mn, Ni e RD.

Tabela 4: Resistência da junta de aço inoxidável ICr18Ni9Ti brasada com metal de adição à base de prata

Os metais de adição para brasagem à base de cobre utilizados na brasagem de diferentes aços são principalmente cobre puro, cobre-níquel e cobre-manganês-cobalto. O cobre puro é utilizado principalmente na brasagem sob proteção a gás ou a vácuo. A temperatura de trabalho da junta de aço inoxidável não ultrapassa 400 ℃, mas apresenta baixa resistência à oxidação. O cobre-níquel é utilizado principalmente na brasagem por chama e por indução. A resistência da junta de aço inoxidável 1Cr18Ni9Ti brasada é apresentada na Tabela 5. Observa-se que a junta possui a mesma resistência do metal base e uma temperatura de trabalho elevada. O cobre-mn-co é utilizado principalmente na brasagem de aço inoxidável martensítico em atmosfera protetora. A resistência e a temperatura de trabalho da junta são comparáveis ​​às da brasagem com ouro. Por exemplo, a junta de aço inoxidável 1Cr13 soldada com solda b-cu58mnco tem o mesmo desempenho que a mesma junta de aço inoxidável soldada com solda b-au82ni (ver Tabela 6), mas o custo de produção é bastante reduzido.

Tabela 5: Resistência ao cisalhamento da junta de aço inoxidável 1Cr18Ni9Ti brasada com metal de enchimento de base de cobre de alta temperatura

Tabela 6 Resistência ao cisalhamento da junta soldada de aço inoxidável 1Cr13

Os metais de adição para brasagem à base de manganês são utilizados principalmente na brasagem com proteção gasosa, sendo necessário um alto grau de pureza do gás. Para evitar o crescimento de grãos do metal base, deve-se selecionar o metal de adição correspondente com temperatura de brasagem inferior a 1150 °C. Juntas de aço inoxidável soldadas com solda à base de manganês podem apresentar um efeito de brasagem satisfatório, conforme mostrado na Tabela 7. A temperatura de trabalho da junta pode atingir 600 °C.

Tabela 7: Resistência ao cisalhamento da junta de aço inoxidável lcr18ni9fi soldada com metal de adição à base de manganês

Quando o aço inoxidável é brasado com metal de adição à base de níquel, a junta apresenta bom desempenho em altas temperaturas. Este metal de adição é geralmente utilizado para brasagem com proteção a gás ou a vácuo. Para superar o problema da formação de compostos mais frágeis na junta brasada durante a formação da junta, o que reduz significativamente a resistência e a plasticidade da junta, a folga da junta deve ser minimizada para garantir que os elementos facilmente formados na fase frágil da solda sejam totalmente difundidos no metal base. Para evitar o crescimento de grãos do metal base devido ao longo tempo de retenção na temperatura de brasagem, medidas de processo de retenção de curto prazo e tratamento de difusão a uma temperatura mais baixa (em comparação com a temperatura de brasagem) após a soldagem podem ser tomadas.

Os metais de adição nobres utilizados na brasagem de aço inoxidável incluem principalmente metais de adição à base de ouro e metais de adição contendo paládio, sendo os mais comuns o b-au82ni, o b-ag54cupd e o b-au82ni, que apresentam boa molhabilidade. A junta de aço inoxidável brasado possui alta resistência a altas temperaturas e à oxidação, com temperaturas máximas de trabalho de até 800 °C. O b-ag54cupd possui características semelhantes ao b-au82ni e seu preço é baixo, o que o torna um substituto provável do b-au82ni.

(2) A superfície do aço inoxidável em atmosfera de fluxo e forno contém óxidos como Cr2O3 e TiO2, que só podem ser removidos com fluxo de alta atividade. Quando o aço inoxidável é brasado com solda de estanho e chumbo, o fluxo adequado é uma solução aquosa de ácido fosfórico ou uma solução de ácido clorídrico e óxido de zinco. O tempo de atividade da solução aquosa de ácido fosfórico é curto, portanto, o método de brasagem por aquecimento rápido deve ser adotado. Os fluxos Fb102, Fb103 ou Fb104 podem ser usados ​​para brasagem de aço inoxidável com metais de adição à base de prata. Na brasagem de aço inoxidável com metais de adição à base de cobre, o fluxo Fb105 é usado devido à alta temperatura de brasagem.

Na brasagem de aço inoxidável em forno, frequentemente são utilizadas atmosferas de vácuo ou atmosferas protetoras, como hidrogênio, argônio e amônia em decomposição. Durante a brasagem a vácuo, a pressão de vácuo deve ser inferior a 10-2Pa. Na brasagem em atmosfera protetora, o ponto de orvalho do gás não deve ser superior a -40 °C. Se a pureza do gás não for suficiente ou a temperatura de brasagem não for alta, uma pequena quantidade de fluxo de gás para brasagem, como trifluoreto de boro, pode ser adicionada à atmosfera.

2. Tecnologia de brasagem

O aço inoxidável deve ser limpo com mais cuidado antes da brasagem para remover qualquer película de graxa e óleo. É melhor brasar imediatamente após a limpeza.

A brasagem de aço inoxidável pode adotar métodos de aquecimento médio de chama, indução e forno. O forno para brasagem no forno deve ter um bom sistema de controle de temperatura (o desvio da temperatura de brasagem deve ser de ± 6 ℃) e pode ser resfriado rapidamente. Quando o hidrogênio é usado como gás de proteção para brasagem, os requisitos para o hidrogênio dependem da temperatura de brasagem e da composição do metal base, ou seja, quanto menor a temperatura de brasagem, mais o metal base contém estabilizador e menor é o ponto de orvalho do hidrogênio é necessário. Por exemplo, para aços inoxidáveis ​​martensíticos, como 1Cr13 e cr17ni2t, ao brasar a 1000 ℃, o ponto de orvalho do hidrogênio deve ser inferior a -40 ℃; Para aço inoxidável 18-8 cromo-níquel sem estabilizador, o ponto de orvalho do hidrogênio deve ser inferior a 25 ℃ durante a brasagem a 1150 ℃; No entanto, para aço inoxidável 1Cr18Ni9Ti contendo estabilizador de titânio, o ponto de orvalho do hidrogênio deve ser inferior a -40 ℃ durante a brasagem a 1150 ℃. Na brasagem com proteção de argônio, a pureza do argônio deve ser maior. Se a superfície do aço inoxidável for revestida com cobre ou níquel, a exigência de pureza do gás de proteção pode ser reduzida. Para garantir a remoção da película de óxido na superfície do aço inoxidável, também pode ser adicionado fluxo de gás BF3, e solda autofluxante contendo lítio ou boro também pode ser utilizada. Na brasagem a vácuo de aço inoxidável, os requisitos para o grau de vácuo dependem da temperatura de brasagem. Com o aumento da temperatura de brasagem, o vácuo necessário pode ser reduzido.

O principal processo do aço inoxidável após a brasagem é a limpeza do fluxo residual e do inibidor de fluxo residual e, se necessário, a realização de tratamento térmico pós-brasagem. Dependendo do fluxo e do método de brasagem utilizados, o fluxo residual pode ser lavado com água, limpo mecanicamente ou quimicamente. Se for utilizado abrasivo para limpar o fluxo residual ou a película de óxido na área aquecida próxima à junta, deve-se utilizar areia ou outras partículas finas não metálicas. Peças feitas de aço inoxidável martensítico e aço inoxidável endurecido por precipitação precisam de tratamento térmico de acordo com os requisitos especiais do material após a brasagem. Juntas de aço inoxidável brasadas com metais de adição NiCrB e NiCrSi são frequentemente tratadas com tratamento térmico de difusão após a brasagem para reduzir os requisitos de folga de brasagem e melhorar a microestrutura e as propriedades das juntas.