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关于不锈钢的钎焊知识

不锈钢定义是主要加铬元素使钢处钝化状态，就是具有不锈特性的钢。不锈钢是主要为Cr-Fe 系和Cr-Fe-Ni 系三元合金。铁是基体，铬是主要的合金元素。为了使钢具有不锈的特性，ω（Cr ）必须高于12%。此时，钢的表面能迅速形成致密的Cr 2O 3氧化膜，使钢的电极电位和氧化介质中的

耐腐蚀性发生突变性提高。在非氧化介质（HCl 、H 2SO 4）中，其实铬的作

用并不明显，除铬外，不锈钢中还须加入能使钢钝化的Ni 、Mo 等元素，加入合金元素基本上分为两类：一类是形成或者稳定奥氏体的元素：如碳。镍、锰、氮等，其中碳和氮使用程度最大；另一类是缩小或者封闭γ相即形成铁素体的元素：如铬、硅、钼、钛、铌、铝等。由于合金元素的不同，不锈钢在温室下呈现不同的组织。根据其组织不同，不锈钢可分为铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。

在各种类型的不锈钢中奥氏体不锈钢的应用最为广泛，品种也最多。由于奥氏体不锈钢的Cr 、Ni 含量较高，因此在氧化性、中性以及弱还原性介质中均具有良好的耐腐蚀性。奥氏体不锈钢的塑韧性优良，冷热加工性能俱佳，因而广泛应用于建筑装饰、食品工业、医疗器械、纺织印染设备、石油、化工、原子能、航空和航天等工业领域。

为突出对比性，特列出钢碳的相应的物理性能。碳钢密度与不锈钢差别不大。电阻率则按碳钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢顺序递增。奥氏体不锈钢的电阻率可达碳钢的5倍左右。奥氏体不锈钢的线胀系数比碳钢

的约大50%，而马氏体不锈钢和铁素体不锈钢的线胀系数大体上和碳钢的相等。奥氏体不锈钢的热导率比碳钢的低，仅为其1/3左右。另二类不锈钢的热导率为碳钢的1/2左右。

不锈钢的钎焊性

1.表明氧化膜。如上所述，不锈钢除含主要合金元素铬外，往往还含镍、锰、钛、钼、铌、铝等元素。在表面上形成的主要氧化物有Me 2O 3（Me=Fe 、Ni 、Cr 、Mn 、Ti ）和MeO · Me ”2O 3（Me ’=Fe 、Ni 、Mn ；Me ”=Cr 、Fe 、Ni 、

Mn 、Ti ）两大类。其中Cr 2O 3和TiO 2相当稳定，比较难以去除。在空气中

钎焊时必须采用活性强的钎剂以清除这些氧化物；在保护气氛中钎焊时，只有在低露点的高纯气氛和足够高的温度下氧气膜才能被还原；真空钎焊时，要求良好的真空度（10-2Pa 以上）和足够高的温度，才能取得良好的效果。

2.钎焊加热温度。对铁素体不锈钢来说，只要钎焊加热温度不使其晶粒发生猛烈长大，即可认为合适。

对马氏体不锈钢来说，钎焊加热温度对性能的影响极大，因为马氏体不锈钢是在淬火回火状态下使用的。马氏体不锈钢的钎焊加热温度有两种选择：一种是钎焊加热温度与淬火温度相匹配。例如对1Crl3和2Crl3不锈钢来说，选择1000~1050℃的钎焊加热温度，钎焊完毕后快速冷却，达到母材淬火的目的，然后再进行回火，这样可以获得最佳的综合力学性能。另一种是将钎焊温度选择在低于钢的回火温度，例如对lCrl3不锈钢来说低于700℃。这样，已淬火回火的母材在钎焊过程中也不会发生软化现象，母材仍保持原有的综合性能。

对奥氏体不锈钢来说钎焊加热温度不宜过高。当钎焊温度高于1150℃时，晶粒开始猛烈长大。奥氏体不锈钢晶粒一旦长大，就不能再用热处理方法使其晶粒细化。所以在选择钎料和钎焊工艺参数时，应避免在1150℃以上长时间加热。不含稳定元素钛或铌而含碳量又较高的奥氏体不锈钢，如lCrl8Ni9、2Crl8Ni9等，当停留在500~750℃范围内时，碳化铬将沿晶界析出，造成晶界贫铬，在腐蚀介质中使用极易产生晶间腐蚀。因此这类钢应避免在此温度区间内钎焊。

奥氏体-铁素体钢的钎焊加热温度同样不宜过高，以免晶粒长大。

沉淀硬化不锈钢的钎焊加热温度的选择原则上与马氏体不锈钢相同，即钎焊加热温度必须与钢的热处理制度相匹配，以获得最佳力学性能。

3.奥氏体不锈钢有应力开裂的倾向，应在去除内应力的状态下进行钎焊。

不锈钢的表面准备。不锈钢表面的清洗方法包括气相除油；溶剂氢氧化钠除油；喷吵或喷丸；用钢丝刷或不锈钢棉擦拭或砂布打磨和酸洗等。对于批量生产的工件可以用以下酸洗液清洗（质量分数）：

1.10%H2SO4，15%HCl，5%HNO3，余量水。酸洗温度100℃，酸洗时间30s。然后用15%HNO3水溶液作为光泽处理，溶液温度100℃，时间约10s。

2.10%HNO3，6%H2SO4，50g/L HF的水溶液，酸洗温度20℃，酸洗时间10min。酸洗后用60~70℃的热水仔细洗涤10min，然后在60~70℃的热空气中干燥。

3.15%HNO3，50g/L NaF，85%的H2O溶液，室温下浸蚀5~10min，然后用热水洗涤，再在100~120℃温度下烘干。

第一种溶液适用于厚件表面的厚氧化皮。后两种溶液用于薄件表面的薄氧化膜。酸洗应严格按工艺规程进行以免产生过腐蚀。

不锈钢的软钎焊：软钎焊的钎焊温度低，对不锈钢性能本身的影响极小。软钎焊主要用锡铅钎料，以锡含量高的锡铅钎料为宜，如HLSn63Pb 、HLSn60Pb 、HLSn50Pb 和HLSn40Pb ，因为这些钎料的润湿性好。也可用锡银钎料。钎剂的选择是关键。必须采用活性强的钎剂以去除表面的氧化膜。常用的钎剂有两种：一种是正磷酸水溶液（H 3PO 4 960g ，H 2O 445g ）；另一

种是氯化锌盐酸水溶液（ZnCl 2 1360g NH 4C1 140g ，HCl 85g ，H 2O 4L ）。

磷酸水溶液的活性时间短，必须采用快速加热的钎焊方法。钎剂残渣具有强腐蚀性，钎焊后必须清洗干净。

不锈钢的硬强化：硬钎焊是不锈钢的主要钎焊方法。

银钎料

在选用银钎料时应注意以下几点：

1.银钎料的绝大部分（BAg92CuLi ，BAg13钎料除外），其钎焊温度全部落在奥氏体不锈钢的有效敏化温度（538~871℃）区间内。在该温度内将发生碳化物沉淀，从而降低母材的耐腐蚀性；碳化物沉淀不但与温度有关，而且停留时间也有影响。如果对工作时的防腐蚀能力要求高，则应采用超低碳的、钛稳定化的或铌稳定化的奥氏体不锈钢。

2.钎焊含量少镍和不含镍的铁素体和马氏体不锈钢时，优先选用含镍的钎料。

3.含铜和锌的银钎料在加热温度过高和加热时间过长时将导致铜和锌大量渗入晶界，从而使钎焊接头变脆。