加热速度是钎焊过程中的重要参数， 加热速度 过快将会导致真空度下降， 易使硬质合金和钎料氧 化。本试验中钎焊工艺为： １０℃／ｍｉｎ 加热至 ８５０℃保 温 ３０ ｍｉｎ， 之后 ９℃／ｍｉｎ 加热至钎焊温度， 保温 １５ ｍｉｎ 后随炉冷却。低于钎焊温度保温保证母材受热 均匀； ９℃／ｍｉｎ 升温速率保证了所需真空度， 钎焊温 度下保温 １５ ｍｉｎ 保证钎料的充分熔化， 同时短时保 温也防止了高真空下 Ｍｎ 元素的挥发。
表 ２ 中间层厚度对焊接接头性能的影响 Ｔａｂ．２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒ ｌａｙｅｒ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｎ ｂｒ ａｚｅｄ ｊｏｉｎｔｓ
Ｎｉ 夹层厚度 ／ ｍｍ ０．００ ０．０５ ０．１ ０．２ ０．３ ０．４ 抗弯强度 ／ ＭＰａ ３３９ ４４３ ３０２ ３１０ ３４０ ２４７
图 １ 钎焊接头及装载夹具示意图 Ｆｉｇ．１ Ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｂｒａｚｅｄ ｊｏｉｎｔ ａｎｄ ｓｐｅｃｉａｌ ｆｉｘｔｕｒｅ
由 ＤＳＣ 测定的钎料的熔化温度范围为 ９２６．４～ ９４８．０℃， 与理论值基本一致［５］。根据测定的熔点， 本 试验确定钎焊温度为 １０００～１０６０℃， 每 １５ ℃一个 间隔， 共 ５ 个温度点进行钎焊。各个温度下钎料在 母材上铺展试验同炉进行。
２．１ 钎焊温度对钎焊接头强度的影响 不同钎焊温度下 （ 添加 ０．０５ ｍｍ 厚 的 Ｎｉ 中
１ 所示。可见， １ ０４５ ℃钎焊时接头抗弯强度最高。 温度太高或太低都不利于提高接头强度。观察发 现， 断口多在靠近钎缝的硬质合金侧， 这是由于硬 质 合 金 和 ５ＣｒＭｎＭｏ 的 线 膨 胀 系 数 相 差 较 大 ， 接 头冷却过程中， 由于钢的收缩较大， 在硬质合金侧 产生较大的残余拉应力所致。
相同。再与未添加 Ｎｉ 夹层时的接头对比可以 钢 发现， 接头界面处原子衬度反差不明显（ 随 Ｎｉ
熔化温度范围； 通过三点弯曲试验、润湿性试验、金相分析、ＳＥＭ 及 ＥＤＳ 等手段探索了钎焊温度和 Ｎｉ 中间夹层厚
度对钎焊接头性能的影响。结果表明， 添加 ０．０５ ｍｍ Ｎｉ 中间层在 １ ０４５ ℃下钎焊， 钎料与母材、中间层结合较好， 无
收稿日期： ２００７－１２－１０ 作者简介： 张晓玲（ １９８３－） ， 女， 河南洛阳人， 硕士研究生；
电话： ； Ｅ－ｍａｉｌ： ｌｉｎｇｌｉｎｇ－ｂａｘｉａ＠１６３．ｃｏｍ
抗回火稳定性与耐热疲劳性， 以及良好的淬透性。 其性能与 ５ＣｒＮｉＭｏ 大 体相近 ， 只 是 热 疲 劳 性 稍 低， 但因我国 Ｍｎ 资源丰富， 使 ５ＣｒＭｎＭｏ 价格比 ５ＣｒＮｉＭｏ 便宜的多， 因此， ５ＣｒＭｎＭｏ 在实际生 产 中得到广泛应用［３］。同时 ＹＧ８ 牌号硬质合金因具 有优良的综合性能在切削刀具、凿岩工具、耐磨零 件、高温高压合成零件等方面应用广 泛［４］。因此， 本课题确定以 ＣｕＭｎＮｉ 为钎料， 来研究 ５ＣｒＭｎＭｏ 和 ＹＧ８ 硬质合金的真空钎焊工艺。
张晓玲， 王海龙 （江苏科技大学 材料科学与工程学院， 江苏 镇江 ２１２００３）
摘 要： 选用 ＣｕＭｎＮｉ 钎料， 研究了 ５ＣｒＭｎＭｏ 钢与 ＹＧ８ 硬质合金的真空钎焊工艺。通过 ＤＳＣ 确定了钎料的
Ｖａｃｕｕｍ Ｂｒ ａｚｉｎｇ ｏｆ ５Ｃｒ ＭｎＭｏ Ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ＹＧ８ Ｈａｒ ｄ Ｍｅｔａｌ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２００３， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ｖａｃｕｕｍ ｂｒａｚｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ５ＣｒＭｎＭｏ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ＹＧ８ ｈａｒｄ ｍｅｔａｌ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＣｕＭｎＮｉ
从润湿角的测试结果（ 表 １） 来看， １ ０４５ ℃下 钎焊， 钎料流动性和润湿性较好， 钎缝容易被充分 填充。若温度低时， 如 １ ０００～１ ０１５ ℃钎焊， 则钎 料润湿性不佳， 钎料与母材之间的结合性能差， 导 致接头性能下降， 在外载荷作用下， 断口出现在焊 缝。故选取 １ ０４５ ℃进行钎焊。 ２．２ 中间层厚度对钎焊接头组织性能的影响
表面洁净。然后将 ５ＣｒＭｎＭｏ 、ＹＧ８ 和 ＣｕＭｎＮｉ 钎 料置入丙酮溶液中浸泡 １０ ｍｉｎ， 以去除表面油污。 经过处理后的试样， 应注意防止再次弄脏， 并尽量 缩短存放时间， 从速完成钎焊。
钎焊在 ＷＺＳ－２０ 型双 室真 空 烧 结 炉 中 进 行 。 加热及冷却过 程中， 线 Ｐａ 左 右。本试验采用对接接头， 试验专用夹具见图 １。
ｆｉｌｌｅｒ ｍｅｔａｌ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ ＤＳＣ， ｍｅｌｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｌｅｒ ｍｅｔａｌ ｗａｓ ｄｅｃｉｄｅｄ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ ｂｒａｚｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ Ｎｉ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｎ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒａｚｅｄ ｊｏｉｎｔ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ－ｂｅｎｄ ｔｅｓｔ， ｗｅｔｔｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｔｅｓｔ， ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｔｅｓｔ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ Ｎｉ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ａｄｄｉｎｇ ０．０５ ｍｍ ｕｎｄｅｒ ｂｒａｚｉｎｇ ａｔ １ ０４５℃， ｔｈｅ ｆｉｌｌｅｒ ｍｅｔａｌ， ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ａｒｅ ｊｏｉｎｅｄ ｂｅｔｔｅｒ， ａｎｄ ｈａｖｅ ｎｏ ｄｅｆｅｃｔｓ， ａｔ ｔｈｅ ｍｅａｎｔｉｍｅ， ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｊｏｉｎｔｓ ｉｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ．
钎焊完毕后， 按照 ＧＢ－Ｔ１４４５２－９３ 标准， 依 据 Ａ 型试样尺 寸， 将钎 焊 后 试 样 线 切 割 成 长 约 ３４ ｍｍ， 宽 ５ ｍｍ， 高 ５ ｍｍ 的小试样进行三点弯曲试 验， 测试钎焊接头抗弯强度。并对铺展试样用测角 仪测润湿角。同时对钎焊接头进行显微组织分析， 硬 质 合 金 用 ＫＦｅ（ＣＮ）和 ＮａＯＨ 溶 液 配 置 的 腐 蚀 剂腐蚀［６］， 钢用 ３％～５％硝酸酒精腐蚀。
添加不同厚度的 Ｎｉ 夹层及未添加 Ｎｉ 夹层， 在 １ ０４５ ℃钎焊后， 接头的显微组织见图 ２。添加 Ｎｉ 夹层时， 图中两钎缝之间颜色与其不同的组织为 Ｎｉ 中间层。中间层与钎缝之间有分界线， 但不明 显。硬质合金一侧靠近钎缝处有深色的河流状组 织， 这是添加 Ｎｉ 夹层后特有的现象。图中接头没 有明显的钎焊缺陷， 母材与 Ｎｉ 夹层良好地结合在 一起， 另外， ５ＣｒＭｎＭｏ 钢侧母材与钎缝间的冶金
钎 焊 用 的 ５ＣｒＭｎＭｏ 钢 和 ＹＧ８ 硬 质 合 金 试 样尺寸为 ５ ｍｍ ×１６．５ ｍｍ ×１６．５ ｍｍ， Ｎｉ 片作为中 间夹层。钎料为自制 ＣｕＭｎＮｉ 钎料， 其成分（ 质量 分数， ％） 为： ５～３０Ｍｎ， １～１０Ｃｕ， ６０￣９４Ｎｉ。三牛娱乐注册
铺 展 试 验 用 的 ５ＣｒＭｎＭｏ 钢 和 ＹＧ８ 硬 质 合 试样尺寸为 ５ ｍｍ ×１６．５ ｍｍ ×２０ ｍｍ， 钎料质量为 ０．１５ ｇ。
表 １ 不同钎焊温度下对钎焊接头的抗弯强度及钎料在母 材上的润湿角测试结果
Ｔａｂ．１ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｒ ｅｓｕｌｔ ｏｎ ｗｅｔｔｉｎｇ ａｎｇｌｅｓ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｒ ｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｆｉｌｌｅｒ ｍｅｔａｌ ｏｆ ｂｒ ａｚｅｄ ｊｏｉｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍａｔｒ ｉｘ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｖａｃｕｕｍ ｂｒａｚｉｎｇ； ｈａｒｄ ｍｅｔａｌ； ｆｉｌｌｅｒ ｍｅｔａｌ； ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
沥青砼路面铣刨机之铣刨刀， 其外形结构类似 弹头形状， 由刀头（ 硬质合金） 和刀体（ 合金钢） 两部 分通过钎焊方法连接为一体， 该刀具的生产制作工 艺， 德国和美国的专业公司处于领先地位［１］。铣刨机 刀具由于在工作时受到路面巨大的冲击应力和弯 曲应力及强烈的磨损， 在使用一段时间后即会失 效而必须更换， 是易耗品。目前， 国内虽有数家大 型工程机械生产企业能够批量生产公路铣刨机， 但是国产铣刨刀具质量十分不稳定， 在实际使用 中经常出现过早失效， 因此， 国内铣刨机刀具仍然 依赖进口， 代价高。国产铣刨机刀具的失效主要 是硬质合金头部的非正常脱落和钢柄耐磨性较 差， 其寿命只有进口刀具寿命的十分之一。经分 析， 硬质合金头部非正常脱落的根本原因是钎焊 工艺不合理， 质量较差； 而钢柄耐磨性差的原因则 是焊后未经热处理， 钢柄硬度较低［２］。尽管国产铣 刨刀具价格较低， 仍难以为用户所接受。因此， 研 究硬质合金和钢的钎焊工艺， 成为提高国产刀具 使用寿命的关键， 具有重要的社会经济益。
焊 前 ， ５ＣｒＭｎＭｏ 的 待 钎 焊 面 和 铺 展 面 先 用 Ｎｏ１８０ 水砂纸打磨后， 再用 Ｗ４０ 金相砂纸精磨； ＹＧ８ 的待钎焊面和铺展面置于涂抹有 Ｗ３．５ 金刚 石研磨膏的铸铁块表面研磨直至表面光亮。 ＣｕＭｎＮｉ 钎料用 Ｗ１５０ 砂纸打磨， 除去氧化层， 使
Ｈｏｔ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２００８， Ｖｏｌ．３７， Ｎｏ．５
表 ２ 为 １ ０４ ５℃钎焊时， 随着 Ｎｉ 夹层厚度改 变， 接头抗弯强度随之变化的情况。可看出，到当 Ｎｉ 夹 层 为 ０．０５ ｍｍ 时 钎 焊 接 头 抗 弯 强 度 比 未 加 中间夹层时强度有所提高 （ 提高了 １０４ ＭＰａ） ， 说 明此时 Ｎｉ 夹层能松弛钎焊残余应力； 随着 Ｎｉ 夹 层厚度的增加， 抗弯强度值反而下降， 当 Ｎｉ 夹层 厚度为 ０．４ ｍｍ 时， 抗弯强度值仅为 ２４７ ＭＰａ， 比 未加 Ｎｉ 夹层的强度值低了 ９２ ＭＰａ。