უჟანგავი ფოლადის შედუღება

უჟანგავი ფოლადის შედუღება

1. შედუღების უნარი

უჟანგავი ფოლადის შედუღების ძირითადი პრობლემა ის არის, რომ ზედაპირზე ოქსიდის ფენა სერიოზულად მოქმედებს შედუღების და გაშლაზე. სხვადასხვა უჟანგავი ფოლადი შეიცავს Cr-ის მნიშვნელოვან რაოდენობას, ზოგი კი ასევე შეიცავს Ni-ს, Ti-ს, Mn-ს, Mo-ს, Nb-ს და სხვა ელემენტებს, რომლებსაც შეუძლიათ ზედაპირზე სხვადასხვა ოქსიდის ან თუნდაც კომპოზიტური ოქსიდების წარმოქმნა. მათ შორის, Cr-ისა და Ti-ს ოქსიდები Cr2O3 და TiO2 საკმაოდ სტაბილურია და ძნელად მოსაშორებელია. ჰაერში შედუღებისას მათ მოსაშორებლად აქტიური ნაკადი უნდა იქნას გამოყენებული; დამცავ ატმოსფეროში შედუღებისას, ოქსიდის ფენა შეიძლება აღდგეს მხოლოდ მაღალი სისუფთავის ატმოსფეროში, დაბალი ნამის წერტილით და საკმარისად მაღალი ტემპერატურით; ვაკუუმში შედუღებისას, კარგი შედუღების ეფექტის მისაღწევად აუცილებელია საკმარისი ვაკუუმი და ტემპერატურა.

უჟანგავი ფოლადის შედუღების კიდევ ერთი პრობლემა ის არის, რომ გაცხელების ტემპერატურა სერიოზულ გავლენას ახდენს ძირითადი ლითონის სტრუქტურაზე. აუსტენიტური უჟანგავი ფოლადის შედუღების გაცხელების ტემპერატურა არ უნდა აღემატებოდეს 1150 ℃-ს, წინააღმდეგ შემთხვევაში მარცვლები მნიშვნელოვნად გაიზრდება; თუ აუსტენიტური უჟანგავი ფოლადი არ შეიცავს სტაბილურ ელემენტს Ti ან Nb და აქვს მაღალი ნახშირბადის შემცველობა, ასევე უნდა იქნას აცილებული შედუღება სენსიბილიზაციის ტემპერატურაზე (500 ~ 850 ℃). ქრომის კარბიდის დალექვის გამო კოროზიის წინააღმდეგობის შემცირების თავიდან ასაცილებლად, მარტენსიტული უჟანგავი ფოლადის შედუღების ტემპერატურის შერჩევა უფრო მკაცრია. ერთი არის შედუღების ტემპერატურის შესაბამისობა ჩაქრობის ტემპერატურასთან, რათა შედუღების პროცესი შერწყმული იყოს თერმული დამუშავების პროცესთან; მეორე არის შედუღების ტემპერატურა უფრო დაბალი იყოს, ვიდრე გახურების ტემპერატურა, რათა თავიდან იქნას აცილებული ძირითადი ლითონის დარბილება შედუღების დროს. ნალექით გამკვრივებული უჟანგავი ფოლადის შედუღების ტემპერატურის შერჩევის პრინციპი იგივეა, რაც მარტენსიტული უჟანგავი ფოლადის, ანუ შედუღების ტემპერატურა უნდა შეესაბამებოდეს თერმული დამუშავების სისტემას საუკეთესო მექანიკური თვისებების მისაღებად.

ზემოთ ჩამოთვლილი ორი ძირითადი პრობლემის გარდა, აუსტენიტური უჟანგავი ფოლადის შედუღებისას, განსაკუთრებით სპილენძ-თუთიის შემავსებელი ლითონის გამოყენებით შედუღებისას, არსებობს დაძაბულობის გამო ბზარების წარმოქმნის ტენდენცია. დაძაბულობის გამო ბზარების წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად, შედუღებამდე სამუშაო ნაწილი უნდა გაიაროს დაძაბულობისგან განთავისუფლებული გახურებით და შედუღების დროს სამუშაო ნაწილი თანაბრად უნდა გაცხელდეს.

2. შედუღების მასალა

(1) უჟანგავი ფოლადის შედუღებული მასალების გამოყენების მოთხოვნების შესაბამისად, უჟანგავი ფოლადის შედუღებული მასალებისთვის ხშირად გამოყენებული შედუღების შემავსებელი ლითონებია: კალის, ტყვიის, ვერცხლის, სპილენძის, მანგანუმის, ნიკელის და ძვირფასი ლითონის შედუღების შემავსებელი ლითონი.

კალის ტყვიის შედუღება ძირითადად გამოიყენება უჟანგავი ფოლადის შედუღებისთვის და შესაფერისია კალის მაღალი შემცველობის მქონე ნაწილებისთვის. რაც უფრო მაღალია კალის შემცველობა შედუღებაში, მით უკეთესია მისი დასველების უნარი უჟანგავ ფოლადზე. რამდენიმე გავრცელებული კალის ტყვიის შედუღებით შედუღებული 1Cr18Ni9Ti უჟანგავი ფოლადის შეერთებების ძვრის სიმტკიცე მოცემულია ცხრილში 3. შეერთებების დაბალი სიმტკიცის გამო, ისინი გამოიყენება მხოლოდ მცირე ტარების ტევადობის მქონე ნაწილების შედუღებისთვის.

ცხრილი 3. 1Cr18Ni9Ti უჟანგავი ფოლადის შეერთების ძვრის სიმტკიცე, რომელიც შედუღებულია კალის ტყვიის შედუღებით

ვერცხლის ბაზაზე დამზადებული შემავსებელი ლითონები უჟანგავი ფოლადის დასადუღებლად ყველაზე ხშირად გამოყენებული შემავსებელი ლითონებია. მათ შორის, ვერცხლის, სპილენძის, თუთიის და ვერცხლის, სპილენძის, თუთიის და კადმიუმის შემავსებელი ლითონები ყველაზე ფართოდ გამოიყენება, რადგან შედუღების ტემპერატურა მცირე გავლენას ახდენს ძირითადი ლითონის თვისებებზე. რამდენიმე გავრცელებული ვერცხლის ბაზაზე დამზადებული შედუღებით შედუღებული ICr18Ni9Ti უჟანგავი ფოლადის შეერთებების სიმტკიცე მოცემულია ცხრილში 4. ვერცხლის ბაზაზე დამზადებული შედუღებით შედუღებული უჟანგავი ფოლადის შეერთებები იშვიათად გამოიყენება მაღალკოროზიულ გარემოში და შეერთებების სამუშაო ტემპერატურა ზოგადად არ აღემატება 300 ℃-ს. ნიკელის გარეშე უჟანგავი ფოლადის დადუღებისას, ნოტიო გარემოში შედუღებული შეერთების კოროზიის თავიდან ასაცილებლად, უნდა იქნას გამოყენებული ნიკელის შემცველი შემავსებელი ლითონი, როგორიცაა b-ag50cuzncdni. მარტენსიტული უჟანგავი ფოლადის დადუღებისას, ძირითადი ლითონის დარბილების თავიდან ასაცილებლად, უნდა იქნას გამოყენებული 650 ℃-ზე ნაკლები შედუღების ტემპერატურით შედუღებული ლითონი, როგორიცაა b-ag40cuzncd. დამცავ ატმოსფეროში უჟანგავი ფოლადის შედუღებისას, ზედაპირზე ოქსიდის ფენის მოსაშორებლად, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ლითიუმის შემცველი თვითშედუღების ფლუსო, როგორიცაა b-ag92culi და b-ag72culi. ვაკუუმში უჟანგავი ფოლადის შედუღებისას, იმისათვის, რომ შემავსებელ ლითონს კვლავ ჰქონდეს კარგი დასველების უნარი, როდესაც ის არ შეიცავს ადვილად აორთქლებად ელემენტებს, როგორიცაა Zn და CD, შეიძლება შეირჩეს ვერცხლის შემავსებელი ლითონი, რომელიც შეიცავს ისეთ ელემენტებს, როგორიცაა Mn, Ni და RD.

ცხრილი 4. ვერცხლის ბაზაზე დამზადებული შემავსებელი ლითონისგან დამზადებული ICr18Ni9Ti უჟანგავი ფოლადის შეერთების სიმტკიცე

სხვადასხვა ფოლადების შესადუღებლად გამოყენებული სპილენძის ბაზაზე დამზადებული შედუღების შემავსებელი ლითონები ძირითადად სუფთა სპილენძი, სპილენძი-ნიკელის და სპილენძი-მანგანუმი-კობალტის შედუღების შემავსებელი ლითონებია. სუფთა სპილენძის შედუღების შემავსებელი ლითონი ძირითადად გამოიყენება გაზის დაცვის ან ვაკუუმის ქვეშ შედუღებისთვის. უჟანგავი ფოლადის შეერთების სამუშაო ტემპერატურა არ აღემატება 400 ℃-ს, მაგრამ შეერთებას აქვს ცუდი დაჟანგვისადმი მდგრადობა. სპილენძი-ნიკელის შედუღების შემავსებელი ლითონი ძირითადად გამოიყენება ცეცხლოვანი შედუღების და ინდუქციური შედუღებისთვის. შედუღებული 1Cr18Ni9Ti უჟანგავი ფოლადის შეერთების სიმტკიცე ნაჩვენებია ცხრილში 5. ჩანს, რომ შეერთებას იგივე სიმტკიცე აქვს, რაც ძირითად ლითონს და სამუშაო ტემპერატურა მაღალია. CuMn co შედუღების შემავსებელი ლითონი ძირითადად გამოიყენება მარტენსიტული უჟანგავი ფოლადის შესადუღებლად დამცავ ატმოსფეროში. შეერთების სიმტკიცე და სამუშაო ტემპერატურა შედარებადია ოქროს ბაზაზე დამზადებული შემავსებელი ლითონით შედუღებულ შეერთებებთან. მაგალითად, b-cu58mnco შედუღებით შედუღებულ 1Cr13 უჟანგავი ფოლადის შეერთებას იგივე მახასიათებლები აქვს, რაც b-au82ni შედუღებით შედუღებულ იმავე უჟანგავი ფოლადის შეერთებას (იხ. ცხრილი 6), მაგრამ წარმოების ღირებულება მნიშვნელოვნად შემცირებულია.

ცხრილი 5. 1Cr18Ni9Ti უჟანგავი ფოლადის შეერთების ძვრის სიმტკიცე, რომელიც შედუღებულია მაღალი ტემპერატურის სპილენძის ბაზის შემავსებელი ლითონის გამოყენებით.

ცხრილი 6. 1Cr13 უჟანგავი ფოლადის შედუღებული შეერთების სიმტკიცე

მანგანუმის ბაზაზე დამზადებული შედუღების შემავსებელი ლითონები ძირითადად გამოიყენება გაზის დამცავი შედუღებისთვის და გაზის სისუფთავე მაღალი უნდა იყოს. ძირითადი ლითონის მარცვლების ზრდის თავიდან ასაცილებლად, უნდა შეირჩეს შესაბამისი შედუღების შემავსებელი ლითონი, რომლის შედუღების ტემპერატურა 1150 ℃-ზე დაბალია. დამაკმაყოფილებელი შედუღების ეფექტის მიღება შესაძლებელია მანგანუმის ბაზაზე დამზადებული შენადნობით შედუღებული უჟანგავი ფოლადის შეერთებებით, როგორც ეს ნაჩვენებია ცხრილში 7. შეერთების სამუშაო ტემპერატურამ შეიძლება მიაღწიოს 600 ℃-ს.

ცხრილი 7. მანგანუმის ბაზაზე დამზადებული შემავსებელი ლითონისგან დამზადებული lcr18ni9fi უჟანგავი ფოლადის შეერთების ძვრის სიმტკიცე

როდესაც უჟანგავი ფოლადი ნიკელის ფუძეზე დამზადებული შემავსებელი ლითონით იბრაწება, შეერთებას კარგი მაღალტემპერატურული მახასიათებლები აქვს. ეს შემავსებელი ლითონი, როგორც წესი, გამოიყენება გაზის დამცავით ან ვაკუუმური იბრაწებისთვის. იმისათვის, რომ გადაილახოს პრობლემა, რომელიც დაკავშირებულია იბრაწება იბრაწება იბრაწებაზე შეერთების ფორმირების დროს, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს შეერთების სიმტკიცეს და პლასტიურობას, შეერთების უფსკრული მინიმუმამდე უნდა დაიყვანოთ, რათა უზრუნველყოფილ იქნას, რომ შედუღების დროს ადვილად წარმოქმნილი მყიფე ფაზის ელემენტები სრულად დიფუზირდეს ფუძე ლითონში. იმისათვის, რომ თავიდან იქნას აცილებული ფუძე ლითონის მარცვლების ზრდა იბრაწება იბრაწების ტემპერატურაზე ხანგრძლივი შეკავების დროის გამო, შედუღების შემდეგ შესაძლებელია გამოყენებულ იქნას ხანმოკლე შეკავების და დიფუზიური დამუშავების ტექნოლოგიური ზომები დაბალ ტემპერატურაზე (იბრაწების ტემპერატურასთან შედარებით).

უჟანგავი ფოლადის დასადუღებლად გამოყენებული კეთილშობილი ლითონების შედუღების შემავსებელი ლითონები ძირითადად მოიცავს ოქროს შემცველ შემავსებელ ლითონებს და პალადიუმის შემცველ შემავსებელ ლითონებს, რომელთაგან ყველაზე ტიპიურია b-au82ni, b-ag54cupd და b-au82ni, რომლებსაც აქვთ კარგი დასველების უნარი. შედუღებულ უჟანგავი ფოლადის შეერთებას აქვს მაღალი სიმტკიცე მაღალ ტემპერატურაზე და დაჟანგვისადმი მდგრადობა, ხოლო მაქსიმალური სამუშაო ტემპერატურა შეიძლება მიაღწიოს 800 ℃-ს. B-ag54cupd-ს აქვს b-au82ni-ის მსგავსი მახასიათებლები და მისი დაბალი ფასი, ამიტომ ის, როგორც წესი, ცვლის b-au82ni-ს.

(2) უჟანგავი ფოლადის ზედაპირი ფლუსსა და ღუმელის ატმოსფეროში შეიცავს ოქსიდებს, როგორიცაა Cr2O3 და TiO2, რომელთა მოცილება მხოლოდ ძლიერი აქტივობის ფლუსს იყენებს. როდესაც უჟანგავი ფოლადი კალის ტყვიის შედუღებით იბრაწება, შესაფერისი ფლუსს წარმოადგენს ფოსფორმჟავას წყალხსნარი ან თუთიის ოქსიდის მარილმჟავას ხსნარი. ფოსფორმჟავას წყალხსნარის აქტივობის დრო მოკლეა, ამიტომ უნდა იქნას გამოყენებული სწრაფი გაცხელების შედუღების მეთოდი. ვერცხლის შემცველი შემავსებელი ლითონებით უჟანგავი ფოლადის შესადუღებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას Fb102, fb103 ან fb104 ფლუსები. სპილენძის შემცველი შემავსებელი ლითონებით უჟანგავი ფოლადის შედუღებისას, მაღალი შედუღების ტემპერატურის გამო გამოიყენება fb105 ფლუსები.

უჟანგავი ფოლადის ღუმელში შედუღებისას ხშირად გამოიყენება ვაკუუმური ატმოსფერო ან დამცავი ატმოსფერო, როგორიცაა წყალბადი, არგონი და დაშლის ამიაკი. ვაკუუმური შედუღების დროს ვაკუუმური წნევა უნდა იყოს 10-2Pa-ზე დაბალი. დამცავ ატმოსფეროში შედუღებისას, გაზის ნამის წერტილი არ უნდა იყოს -40 ℃-ზე მაღალი. თუ გაზის სისუფთავე არასაკმარისია ან შედუღების ტემპერატურა არ არის მაღალი, ატმოსფეროში შეიძლება დაემატოს მცირე რაოდენობით შედუღების ნაკადი, როგორიცაა ბორის ტრიფტორიდი.

2. შედუღების ტექნოლოგია

უჟანგავი ფოლადი შედუღებამდე უფრო საფუძვლიანად უნდა გაიწმინდოს ცხიმისა და ზეთის ფენის მოსაშორებლად. უმჯობესია შედუღება გაწმენდისთანავე ჩატარდეს.

უჟანგავი ფოლადის შედუღება შესაძლებელია ალის, ინდუქციური და ღუმელის გარემოს გათბობის მეთოდებით. ღუმელში შედუღების ღუმელს უნდა ჰქონდეს კარგი ტემპერატურის კონტროლის სისტემა (შედუღების ტემპერატურის გადახრა უნდა იყოს ± 6 ℃) და სწრაფად გაგრილება. როდესაც წყალბადი გამოიყენება შედუღების დამცავი აირის სახით, წყალბადის მოთხოვნები დამოკიდებულია შედუღების ტემპერატურაზე და ძირითადი ლითონის შემადგენლობაზე, ანუ რაც უფრო დაბალია შედუღების ტემპერატურა, მით უფრო მეტი ძირითადი ლითონი შეიცავს სტაბილიზატორს და მით უფრო დაბალია საჭირო წყალბადის ნამის წერტილი. მაგალითად, მარტენსიტული უჟანგავი ფოლადებისთვის, როგორიცაა 1Cr13 და cr17ni2t, 1000 ℃-ზე შედუღებისას, წყალბადის ნამის წერტილი უნდა იყოს -40 ℃-ზე დაბალი; სტაბილიზატორის გარეშე 18-8 ქრომ-ნიკელის უჟანგავი ფოლადისთვის, წყალბადის ნამის წერტილი უნდა იყოს 25 ℃-ზე დაბალი 1150 ℃-ზე შედუღებისას; თუმცა, ტიტანის სტაბილიზატორის შემცველი 1Cr18Ni9Ti უჟანგავი ფოლადისთვის, 1150 ℃-ზე შედუღებისას წყალბადის ნამის წერტილი უნდა იყოს -40 ℃-ზე დაბალი. არგონის დაცვით შედუღებისას, არგონის სისუფთავე უფრო მაღალი უნდა იყოს. თუ უჟანგავი ფოლადის ზედაპირზე სპილენძი ან ნიკელია დაფარული, დამცავი აირის სისუფთავის მოთხოვნა შეიძლება შემცირდეს. უჟანგავი ფოლადის ზედაპირზე ოქსიდის ფენის მოცილების უზრუნველსაყოფად, ასევე შეიძლება დაემატოს BF3 აირის ნაკადი და ასევე გამოყენებულ იქნას ლითიუმის ან ბორის შემცველი თვითნაკეთი შედუღება. უჟანგავი ფოლადის ვაკუუმური შედუღებისას, ვაკუუმის ხარისხის მოთხოვნები დამოკიდებულია შედუღების ტემპერატურაზე. შედუღების ტემპერატურის მატებასთან ერთად, საჭირო ვაკუუმი შეიძლება შემცირდეს.

უჟანგავი ფოლადის ძირითადი პროცესი შედუღების შემდეგ არის ნარჩენი ნაკადისა და ნარჩენი ნაკადის ინჰიბიტორის გაწმენდა და საჭიროების შემთხვევაში შედუღების შემდგომი თერმული დამუშავების ჩატარება. გამოყენებული ნაკადისა და შედუღების მეთოდის მიხედვით, ნარჩენი ნაკადი შეიძლება გაირეცხოს წყლით, მექანიკურად ან ქიმიურად გაიწმინდოს. თუ აბრაზივი გამოიყენება ნარჩენი ნაკადის ან ოქსიდის ფენის გასაწმენდად შეერთების მახლობლად გაცხელებულ ადგილას, უნდა იქნას გამოყენებული ქვიშა ან სხვა არამეტალის წვრილი ნაწილაკები. მარტენსიტული უჟანგავი ფოლადისა და ნალექით გამყარებული უჟანგავი ფოლადისგან დამზადებული ნაწილები საჭიროებენ თერმულ დამუშავებას მასალის სპეციალური მოთხოვნების შესაბამისად შედუღების შემდეგ. NiCrB და NiCrSi შემავსებელი ლითონებით შედუღებული უჟანგავი ფოლადის შეერთებები ხშირად მუშავდება დიფუზიური თერმული დამუშავებით შედუღების შემდეგ, რათა შემცირდეს შედუღების უფსკრულის საჭიროება და გაუმჯობესდეს შეერთებების მიკროსტრუქტურა და თვისებები.