Brasage de l'inox

Brasage de l'inox

1. Brasabilité

Le principal problème du brasage de l'acier inoxydable est que le film d'oxyde à la surface affecte sérieusement le mouillage et l'étalement de la soudure.Divers aciers inoxydables contiennent une quantité considérable de Cr, et certains contiennent également Ni, Ti, Mn, Mo, Nb et d'autres éléments, qui peuvent former une variété d'oxydes ou même des oxydes composites sur la surface.Parmi eux, les oxydes Cr2O3 et TiO2 de Cr et Ti sont assez stables et difficiles à éliminer.Lors du brasage à l'air, un flux actif doit être utilisé pour les éliminer;Lors du brasage dans une atmosphère protectrice, le film d'oxyde ne peut être réduit que dans une atmosphère de haute pureté avec un point de rosée bas et une température suffisamment élevée ;Dans le brasage sous vide, il est nécessaire d'avoir suffisamment de vide et suffisamment de température pour obtenir un bon effet de brasage.

Un autre problème du brasage de l'acier inoxydable est que la température de chauffage a un effet sérieux sur la structure du métal de base.La température de chauffage de brasage de l'acier inoxydable austénitique ne doit pas être supérieure à 1150 ℃, sinon le grain se développera sérieusement ;Si l'acier inoxydable austénitique ne contient pas d'élément stable Ti ou Nb et a une teneur élevée en carbone, le brasage à la température de sensibilisation (500 ~ 850 ℃) doit également être évité.Pour éviter que la résistance à la corrosion ne diminue en raison de la précipitation de carbure de chrome.La sélection de la température de brasage pour l'acier inoxydable martensitique est plus stricte.L'une consiste à faire correspondre la température de brasage à la température de trempe, de manière à combiner le processus de brasage avec le processus de traitement thermique ;L'autre est que la température de brasage doit être inférieure à la température de revenu pour empêcher le métal de base de se ramollir pendant le brasage.Le principe de sélection de la température de brasage de l'acier inoxydable à durcissement par précipitation est le même que celui de l'acier inoxydable martensitique, c'est-à-dire que la température de brasage doit correspondre au système de traitement thermique pour obtenir les meilleures propriétés mécaniques.

En plus des deux problèmes principaux ci-dessus, il existe une tendance à la fissuration sous contrainte lors du brasage de l'acier inoxydable austénitique, en particulier lors du brasage avec un métal d'apport cuivre-zinc.Afin d'éviter la fissuration sous contrainte, la pièce doit subir un recuit détendu avant le brasage, et la pièce doit être chauffée uniformément pendant le brasage.

2. Matériel de brasage

(1) Selon les exigences d'utilisation des ensembles soudés en acier inoxydable, les métaux d'apport de brasage couramment utilisés pour les ensembles soudés en acier inoxydable comprennent le métal d'apport de brasage au plomb, le métal d'apport de brasage à base d'argent, le métal d'apport de brasage à base de cuivre, le métal d'apport de brasage à base de manganèse, le métal d'apport de brasage à base de nickel. métal d'apport de brasage et métaux précieux métal d'apport de brasage.

La soudure au plomb à l'étain est principalement utilisée pour le soudage de l'acier inoxydable et convient pour une teneur élevée en étain.Plus la teneur en étain de la soudure est élevée, meilleure est sa mouillabilité sur l'inox.La résistance au cisaillement des joints en acier inoxydable 1Cr18Ni9Ti brasés avec plusieurs soudures courantes à l'étain et au plomb est indiquée dans le tableau 3. En raison de la faible résistance des joints, ils ne sont utilisés que pour le brasage de pièces à faible capacité portante.

Tableau 3 Résistance au cisaillement du joint en acier inoxydable 1Cr18Ni9Ti brasé avec une soudure au plomb-étain

Les métaux d'apport à base d'argent sont les métaux d'apport les plus couramment utilisés pour le brasage de l'acier inoxydable.Parmi eux, les métaux d'apport argent cuivre zinc et argent cuivre zinc cadmium sont les plus largement utilisés car la température de brasage a peu d'effet sur les propriétés du métal de base.La résistance des joints en acier inoxydable ICr18Ni9Ti brasés avec plusieurs soudures à base d'argent courantes est répertoriée dans le tableau 4. Les joints en acier inoxydable brasés avec des soudures à base d'argent sont rarement utilisés dans des milieux hautement corrosifs et la température de travail des joints ne dépasse généralement pas 300 ℃ .Lors du brasage d'acier inoxydable sans nickel, afin d'éviter la corrosion du joint brasé dans un environnement humide, un métal d'apport de brasage avec plus de nickel doit être utilisé, tel que b-ag50cuzncdni.Lors du brasage de l'acier inoxydable martensitique, afin d'éviter le ramollissement du métal de base, un métal d'apport de brasage avec une température de brasage ne dépassant pas 650 ℃ doit être utilisé, tel que b-ag40cuzncd.Lors du brasage de l'acier inoxydable dans une atmosphère protectrice, afin d'éliminer le film d'oxyde sur la surface, un flux d'auto-brasage contenant du lithium peut être utilisé, tel que b-ag92culi et b-ag72culi.Lors du brasage sous vide de l'acier inoxydable, afin de conserver au métal d'apport une bonne mouillabilité lorsqu'il ne contient pas d'éléments tels que Zn et CD faciles à évaporer, le métal d'apport d'argent contenant des éléments tels que Mn, Ni et RD peut être choisi.

Tableau 4 résistance du joint en acier inoxydable ICr18Ni9Ti brasé avec un métal d'apport à base d'argent

Les métaux d'apport de brasage à base de cuivre utilisés pour le brasage de différents aciers sont principalement des métaux d'apport de brasage en cuivre pur, cuivre nickel et cuivre manganèse cobalt.Le métal d'apport de brasage en cuivre pur est principalement utilisé pour le brasage sous protection gazeuse ou sous vide.La température de fonctionnement du joint en acier inoxydable ne dépasse pas 400 ℃, mais le joint a une faible résistance à l'oxydation.Le métal d'apport de brasage cuivre-nickel est principalement utilisé pour le brasage à la flamme et le brasage par induction.La résistance du joint en acier inoxydable brasé 1Cr18Ni9Ti est indiquée dans le tableau 5. On peut voir que le joint a la même résistance que le métal de base et que la température de travail est élevée.Le métal d'apport de brasage Cu Mn co est principalement utilisé pour le brasage de l'acier inoxydable martensitique sous atmosphère protectrice.La résistance du joint et la température de travail sont comparables à celles brasées avec un métal d'apport à base d'or.Par exemple, le joint en acier inoxydable 1Cr13 brasé avec de la soudure b-cu58mnco a les mêmes performances que le même joint en acier inoxydable brasé avec de la soudure b-au82ni (voir tableau 6), mais le coût de production est fortement réduit.

Tableau 5 Résistance au cisaillement du joint en acier inoxydable 1Cr18Ni9Ti brasé avec un métal d'apport à base de cuivre à haute température

Tableau 6 Résistance au cisaillement du joint brasé en acier inoxydable 1Cr13

Les métaux d'apport de brasage à base de manganèse sont principalement utilisés pour le brasage sous protection gazeuse, et la pureté du gaz doit être élevée.Afin d'éviter la croissance des grains du métal de base, le métal d'apport de brasage correspondant avec une température de brasage inférieure à 1150 ℃ doit être sélectionné.Un effet de brasage satisfaisant peut être obtenu pour les joints en acier inoxydable brasés avec une soudure à base de manganèse, comme indiqué dans le tableau 7. La température de travail du joint peut atteindre 600 ℃.

Tableau 7 résistance au cisaillement du joint en acier inoxydable lcr18ni9fi brasé avec un métal d'apport à base de manganèse

Lorsque l'acier inoxydable est brasé avec un métal d'apport à base de nickel, le joint présente de bonnes performances à haute température.Ce métal d'apport est généralement utilisé pour le brasage sous protection gazeuse ou le brasage sous vide.Afin de surmonter le problème de production de composés plus fragiles dans le joint brasé lors de la formation du joint, ce qui réduit considérablement la résistance et la plasticité du joint, l'espacement du joint doit être minimisé pour garantir que les éléments faciles à former en phase fragile dans le la soudure sont entièrement diffusées dans le métal de base.Afin d'éviter l'apparition de la croissance des grains de métal de base en raison d'un long temps de maintien à la température de brasage, les mesures de processus de maintien de courte durée et de traitement de diffusion à basse température (par rapport à la température de brasage) après le soudage peuvent être prises.

Les métaux d'apport de brasage de métaux nobles utilisés pour le brasage de l'acier inoxydable comprennent principalement des métaux d'apport à base d'or et des métaux d'apport contenant du palladium, dont les plus typiques sont b-au82ni, b-ag54cupd et b-au82ni, qui ont une bonne mouillabilité.Le joint en acier inoxydable brasé a une résistance élevée à haute température et une résistance à l'oxydation, et la température de travail maximale peut atteindre 800 ℃.B-ag54cupd a des caractéristiques similaires à b-au82ni et son prix est bas, il a donc tendance à remplacer b-au82ni.

(2) La surface de l'acier inoxydable dans le flux et l'atmosphère du four contient des oxydes tels que Cr2O3 et TiO2, qui ne peuvent être éliminés qu'en utilisant un flux à forte activité.Lorsque l'acier inoxydable est brasé avec de la soudure étain-plomb, le fondant approprié est une solution aqueuse d'acide phosphorique ou une solution d'acide chlorhydrique d'oxyde de zinc.Le temps d'activité de la solution aqueuse d'acide phosphorique est court, de sorte que la méthode de brasage du chauffage rapide doit être adoptée.Les flux Fb102, fb103 ou fb104 peuvent être utilisés pour le brasage de l'acier inoxydable avec des métaux d'apport à base d'argent.Lors du brasage de l'acier inoxydable avec un métal d'apport à base de cuivre, le flux fb105 est utilisé en raison de la température de brasage élevée.

Lors du brasage de l'acier inoxydable dans le four, une atmosphère sous vide ou une atmosphère protectrice telle que l'hydrogène, l'argon et l'ammoniac de décomposition sont souvent utilisées.Pendant le brasage sous vide, la pression du vide doit être inférieure à 10-2 Pa.Lors du brasage dans une atmosphère protectrice, le point de rosée du gaz ne doit pas être supérieur à -40 ℃ Si la pureté du gaz n'est pas suffisante ou si la température de brasage n'est pas élevée, une petite quantité de flux de brasage au gaz, tel que le trifluorure de bore, peut s'ajouter à l'atmosphère.

2. Technologie de brasage

L'acier inoxydable doit être nettoyé plus strictement avant le brasage pour éliminer tout film de graisse et d'huile.Il est préférable de braser immédiatement après le nettoyage.

Le brasage de l'acier inoxydable peut adopter des méthodes de chauffage à la flamme, à l'induction et au four.Le four pour le brasage dans le four doit avoir un bon système de contrôle de la température (l'écart de température de brasage doit être de ± 6 ℃) et peut être refroidi rapidement.Lorsque l'hydrogène est utilisé comme gaz de protection pour le brasage, les besoins en hydrogène dépendent de la température de brasage et de la composition du métal de base, c'est-à-dire que plus la température de brasage est basse, plus le métal de base contient de stabilisant et plus la rosée est faible. point d'hydrogène est nécessaire.Par exemple, pour les aciers inoxydables martensitiques tels que 1Cr13 et cr17ni2t, lors du brasage à 1000 ℃, le point de rosée de l'hydrogène doit être inférieur à -40 ℃ ;Pour l'acier inoxydable 18-8 chrome nickel sans stabilisant, le point de rosée de l'hydrogène doit être inférieur à 25 ℃ pendant le brasage à 1150 ℃ ;Cependant, pour l'acier inoxydable 1Cr18Ni9Ti contenant un stabilisant au titane, le point de rosée de l'hydrogène doit être inférieur à -40 ℃ lors du brasage à 1150 ℃.Lors du brasage avec protection à l'argon, la pureté de l'argon doit être plus élevée.Si du cuivre ou du nickel est plaqué sur la surface de l'acier inoxydable, l'exigence de pureté du gaz de protection peut être réduite.Afin d'assurer l'élimination du film d'oxyde sur la surface de l'acier inoxydable, un flux de gaz BF3 peut également être ajouté, et une soudure à autoflux contenant du lithium ou du bore peut également être utilisée.Lors du brasage sous vide de l'acier inoxydable, les exigences relatives au degré de vide dépendent de la température de brasage.Avec l'augmentation de la température de brasage, le vide requis peut être réduit.

Le processus principal de l'acier inoxydable après le brasage consiste à nettoyer le flux résiduel et l'inhibiteur de flux résiduel, et à effectuer un traitement thermique après brasage si nécessaire.Selon le flux et la méthode de brasage utilisés, le flux résiduel peut être lavé à l'eau, nettoyé mécaniquement ou chimiquement.Si un abrasif est utilisé pour nettoyer le flux résiduel ou le film d'oxyde dans la zone chauffée près du joint, du sable ou d'autres particules fines non métalliques doivent être utilisés.Les pièces en acier inoxydable martensitique et en acier inoxydable à durcissement par précipitation nécessitent un traitement thermique selon les exigences particulières du matériau après brasage.Les joints en acier inoxydable brasés avec des métaux d'apport Ni Cr B et Ni Cr Si sont souvent traités par un traitement thermique de diffusion après le brasage pour réduire les exigences d'écart de brasage et améliorer la microstructure et les propriétés des joints.