Brasagem de Superligas
(1) Características de brasagem As superligas podem ser divididas em três categorias: base de níquel, base de ferro e base de cobalto.Possuem boas propriedades mecânicas, resistência à oxidação e resistência à corrosão em altas temperaturas.A liga à base de níquel é a mais utilizada na produção prática.
A superliga contém mais Cr, e um filme de óxido de Cr2O3 que é difícil de remover é formado na superfície durante o aquecimento.As superligas à base de níquel contêm Al e Ti, que são fáceis de oxidar quando aquecidas.Portanto, prevenir ou reduzir a oxidação de superligas durante o aquecimento e remover o filme de óxido é o principal problema durante a brasagem.Como o bórax ou o ácido bórico no fluxo podem causar corrosão do metal base na temperatura de brasagem, o boro precipitado após a reação pode penetrar no metal base, resultando em infiltração intergranular.Para ligas à base de níquel fundido com alto teor de Al e Ti, o grau de vácuo no estado quente não deve ser inferior a 10-2 ~ 10-3pa durante a brasagem para evitar oxidação na superfície da liga durante o aquecimento.
Para ligas à base de níquel reforçadas por solução e por precipitação, a temperatura de brasagem deve ser consistente com a temperatura de aquecimento do tratamento de solução para garantir a dissolução completa dos elementos de liga.A temperatura de brasagem é muito baixa e os elementos de liga não podem ser completamente dissolvidos;Se a temperatura de brasagem for muito alta, o grão do metal base crescerá e as propriedades do material não serão restauradas mesmo após o tratamento térmico.A temperatura da solução sólida das ligas de base fundida é alta, o que geralmente não afetará as propriedades do material devido à temperatura de brasagem muito alta.
Algumas superligas à base de níquel, especialmente ligas reforçadas por precipitação, têm a tendência de rachaduras por tensão.Antes da brasagem, a tensão formada no processo deve ser totalmente removida e a tensão térmica deve ser minimizada durante a brasagem.
(2) A liga à base de níquel do material de brasagem pode ser soldada com base de prata, cobre puro, base de níquel e solda ativa.Quando a temperatura de trabalho da junta não é alta, podem ser usados materiais à base de prata.Existem muitos tipos de soldas à base de prata.Para reduzir o estresse interno durante o aquecimento por brasagem, é melhor escolher a solda com baixa temperatura de fusão.O fluxo Fb101 pode ser usado para brasagem com metal de adição à base de prata.O fluxo Fb102 é usado para superliga reforçada por precipitação de brasagem com o maior teor de alumínio, e 10% ~ 20% de silicato de sódio ou fluxo de alumínio (como fb201) é adicionado.Quando a temperatura de brasagem exceder 900 ℃, o fluxo fb105 deve ser selecionado.
Ao brasar em vácuo ou atmosfera protetora, cobre puro pode ser usado como metal de adição de brasagem.A temperatura de brasagem é de 1100 ~ 1150 ℃, e a junta não produzirá rachaduras por tensão, mas a temperatura de trabalho não deve exceder 400 ℃.
O metal de adição de brasagem à base de níquel é o metal de adição de brasagem mais comumente usado em Superligas devido ao seu bom desempenho em altas temperaturas e sem rachaduras por tensão durante a brasagem.Os principais elementos de liga na solda à base de níquel são Cr, Si, B, e uma pequena quantidade de solda também contém Fe, W, etc. de B no metal base e aumentar o intervalo de temperatura de fusão.É um metal de adição de brasagem para brasagem de peças de trabalho de alta temperatura e lâminas de turbinas.No entanto, a fluidez da solda contendo W piora e a folga da junta é difícil de controlar.
O metal de adição de brasagem por difusão ativa não contém elemento Si e possui excelente resistência à oxidação e resistência à vulcanização.A temperatura de brasagem pode ser selecionada de 1150 ℃ a 1218 ℃ de acordo com o tipo de solda.Após a brasagem, a junta brasada com as mesmas propriedades do metal base pode ser obtida após tratamento de difusão de 1066 ℃.
(3) A liga à base de níquel do processo de brasagem pode adotar brasagem em forno de atmosfera protetora, brasagem a vácuo e conexão de fase líquida transitória.Antes da brasagem, a superfície deve ser desengordurada e o óxido removido por polimento com lixa, polimento com roda de feltro, lavagem com acetona e limpeza química.Ao selecionar os parâmetros do processo de brasagem, deve-se notar que a temperatura de aquecimento não deve ser muito alta e o tempo de brasagem deve ser curto para evitar uma forte reação química entre o fluxo e o metal base.Para evitar que o metal base rache, as peças processadas a frio devem ser aliviadas de tensão antes da soldagem e o aquecimento da soldagem deve ser o mais uniforme possível.Para superligas reforçadas por precipitação, as peças devem ser submetidas primeiro ao tratamento de solução sólida, depois brasadas a uma temperatura ligeiramente superior ao tratamento de fortalecimento por envelhecimento e, finalmente, ao tratamento de envelhecimento.
1) Brasagem em forno de atmosfera protetora A brasagem em forno de atmosfera protetora requer alta pureza de gás de proteção.Para superligas com w (AL) ew (TI) inferior a 0,5%, o ponto de orvalho deve ser inferior a -54 ℃ quando hidrogênio ou argônio são usados.Quando o teor de Al e Ti aumenta, a superfície da liga ainda oxida quando aquecida.As seguintes medidas devem ser tomadas;Adicione uma pequena quantidade de fluxo (como fb105) e remova o filme de óxido com fluxo;O revestimento de 0,025 ~ 0,038 mm de espessura é revestido na superfície das peças;Pulverize a solda na superfície do material a ser brasado antecipadamente;Adicione uma pequena quantidade de fluxo de gás, como trifluoreto de boro.
2) Brasagem a vácuo A brasagem a vácuo é amplamente utilizada para obter melhor efeito de proteção e qualidade de brasagem.Consulte a tabela 15 para as propriedades mecânicas de juntas de superliga à base de níquel típicas.Para superligas com w (AL) e w (TI) inferior a 4%, é melhor galvanizar uma camada de níquel de 0,01 ~ 0,015 mm na superfície, embora a umectação da solda possa ser garantida sem pré-tratamento especial.Quando w (AL) ew (TI) excederem 4%, a espessura do revestimento de níquel deverá ser de 0,020,03mm.O revestimento muito fino não tem efeito protetor e o revestimento muito espesso reduzirá a resistência da junta.As peças a serem soldadas também podem ser colocadas na caixa para brasagem a vácuo.A caixa deve ser preenchida com getter.Por exemplo, o Zr absorve gás em alta temperatura, o que pode formar um vácuo local na caixa, evitando assim a oxidação da superfície da liga.
Tabela 15 propriedades mecânicas de juntas soldadas a vácuo de superligas típicas à base de níquel
A microestrutura e a resistência da junta brasada de Superalloy mudam com a folga de brasagem, e o tratamento de difusão após a brasagem aumentará ainda mais o valor máximo permitido da folga da junta.Tomando a liga Inconel como exemplo, a folga máxima da junta Inconel brasada com b-ni82crsib pode chegar a 90um após o tratamento de difusão a 1000 ℃ por 1H;No entanto, para as juntas brasadas com b-ni71crsib, a folga máxima é de cerca de 50um após o tratamento de difusão a 1000 ℃ por 1H.
3) Conexão de fase líquida transitória A conexão de fase líquida transitória usa a liga interlayer (cerca de 2,5 ~ 100um de espessura) cujo ponto de fusão é menor que o metal base como metal de adição.Sob uma pequena pressão (0 ~ 0,007mpa) e uma temperatura apropriada (1100 ~ 1250 ℃), o material intercalar primeiro derrete e umedece o metal base.Devido à rápida difusão dos elementos, a solidificação isotérmica ocorre na junta para formar a junta.Este método reduz muito os requisitos de correspondência da superfície do metal base e reduz a pressão de soldagem.Os principais parâmetros de conexão de fase líquida transitória são pressão, temperatura, tempo de retenção e composição do interlayer.Aplique menos pressão para manter a superfície de contato do conjunto soldado em bom contato.A temperatura e o tempo de aquecimento têm um grande impacto no desempenho da junta.Se a junta deve ser tão forte quanto o metal base e não afetar o desempenho do metal base, os parâmetros do processo de conexão de alta temperatura (como ≥ 1150 ℃) e longo tempo (como 8 ~ 24h) devem ser adotado;Se a qualidade da conexão da junta for reduzida ou o metal base não suportar altas temperaturas, uma temperatura mais baixa (1100 ~ 1150 ℃) e um tempo menor (1 ~ 8h) devem ser usados.A camada intermediária deve tomar a composição do metal base conectado como composição básica e adicionar diferentes elementos de resfriamento, como B, Si, Mn, Nb, etc. Por exemplo, a composição da liga Udimet é ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, e a composição da camada intermediária para conexão de fase líquida transitória é b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Todos esses elementos podem reduzir a temperatura de fusão das ligas Ni Cr ou Ni Cr Co para o mais baixo, mas o efeito de B é o mais óbvio.Além disso, a alta taxa de difusão de B pode homogeneizar rapidamente a liga intercamada e o metal base.
Hora da postagem: 13 de junho de 2022