真空钎焊后的热处理
通常是根据母材和/或钎焊接头的具体要求而进行的,目的是为了:
消除残余应力: 钎焊过程中,由于不均匀加热和冷却,以及焊接结构本身存在的约束,会在焊缝和母材中产生残余应力。 热处理,如退火或回火,可以有效地释放这些应力,防止后续使用过程中发生开裂或变形。
提高接头力学性能: 热处理可以改变焊缝金属的微观组织,从而改善其强度、韧性和塑性。 例如,固溶处理可以提高某些不锈钢的抗腐蚀性。 时效处理能提高某些材料的硬度及强度。
稳定材料性能: 某些材料,特别是合金钢和有色金属,其性能对热历史非常敏感。 适当的热处理可以使材料内部的微观组织和应力状态趋于稳定,确保零件在后续使用过程中的性能一致性和可靠性。
完成其他特殊要求的热处理: 比如,在一些钎焊后直接进行淬火,以实现特定性能的目的,比如高强度、高硬度等等。
微调扩散情况: 针对扩散钎焊,在焊接完成后可进行一定热处理以促进进一步扩散,达到均匀的组织和性能。
常见真空钎焊后热处理工艺:
退火 (Annealing): 将工件加热到一定温度,保温一段时间,然后缓慢冷却。
目的: 主要目的是降低材料的硬度和强度,提高塑性和韧性,并消除残余应力。
适用情况: 适用于钎焊后出现显著残余应力或需要降低材料硬度的场合。 对于高碳钢,则常常伴随着正火,并快速空冷。
固溶处理 (Solution Treatment): 将某些合金加热到较高的温度,保温足够长的时间,使其中的元素充分溶解到固溶体中,然后快速冷却(如水冷或风冷),得到过饱和的固溶体,固溶处理通常应用于奥氏体不锈钢或者含γ相的镍基合金等等。
目的: 为了增强奥氏体不锈钢或者某些合金的耐腐蚀性能、力学性能,如高硬度或者抗拉强度等等,通常和随后的时效配合使用。
适用情况: 适用于有固溶析出的合金。
时效处理 (Aging Treatment): 将过饱和的固溶体工件加热到一定温度,保温足够长的时间后,在材料内部形成第二相的析出,时效可以获得所需特性,通常是在固溶处理后紧接着进行时效处理。
目的: 主要用于提高强度、硬度和屈服强度。
适用情况: 适用于能通过析出强化来实现强化的材料。
回火 (Tempering): 将淬硬后的工件加热到低于Ac1温度的适当温度,保温一段时间,然后冷却。
目的: 主要是消除淬火的应力,减少脆性,并调整强度。 回火往往与淬火紧密相连,用来平衡强度、塑性和韧性等多种力学性能,通常伴随这降温及较慢的冷却速度。
适用情况: 常与淬火连用。
淬火(Quenching) 加热工件至合适的温度,保持一段时间使材料达到奥氏体,随后快速冷却使其产生马氏体相。
目的: 提高钢的硬度、强度和耐磨性,是结构钢的热处理核心部分。
适用情况: 常用于钢结构,以获得所需硬度或强度。
注意事项:
具体材料选择: 不同材料的热处理参数不同。 务必参照具体母材、钎料的特性,以及具体应用场合选择合适的热处理工艺,避免使用不适用的工艺,或者使用不适合的热处理曲线(包括升温/降温速率)。
真空条件: 很多钎焊是在真空环境下完成的,某些时候随后的热处理也要在真空环境下完成,特别当对表面清洁度或者防氧化有比较严格的要求的时候,一定要选择真空环境来操作。
温度控制: 精确控制热处理温度和保温时间非常重要。 热处理温度偏离会导致性能无法达标,或者适得其反。
冷却速率: 冷却速率也会影响材料的微观组织和性能,需要谨慎控制,避免快速冷却出现残余应力过大导致变形或开裂等现象。
变形控制: 在热处理过程中,也要避免不均匀加热/冷却导致过大的内应力及变形。 合理的装炉和均匀的温度场,以及缓速加热或缓速冷却等措施都有利于减小变形。
结合实际: 在生产实践中,要结合焊接的具体情况来选择和调整后续热处理方案。 有时可以根据产品要求和测试情况调整参数。
总之,真空钎焊后的热处理是为了进一步提升焊接质量、性能和可靠性的重要工艺环节。务必结合实际,采用合适的热处理工艺,从而确保焊接的最终产品性能达到要求。
真空钎焊环境湿度对焊接质量的影响:
湿度上限: 真空钎焊的环境湿度应控制在 50% 以下。
不良影响:
焊料水解: 受潮的焊料在真空钎焊的高温下易发生水解反应。
产生残渣: 水解会产生不熔的残渣,如氧化铝 (Al₂O₃)等。
填隙不良: 残渣阻碍钎料完全渗透到基材中。
表面缺陷: 产品零件表面出现颗粒状、凸起麻点,影响外观和质量。
结论: 环境湿度是影响真空钎焊质量的关键因素。
6061 铝合金真空钎焊后热处理:
主要强化相: Mg₂Si (硅化镁) 是 6061 铝合金的主要强化相。
固溶处理:
温度: 随着固溶温度升高,Mg₂Si 固溶在合金中增加。
目的: 提高合金的硬度、为随后的时效处理打好基础。
时效处理:
步骤: 包括预时效,以及之后的中断时效,最后在最终时效
预时效影响:预时效时间对合金的性能影响不大
中断时效的影响: 中断时效温度和时间对合金的性能影响显著。
T6I6处理的优点:
高温下保持高强度。
显著提高合金的晶间腐蚀抗力。
因为:合适的中断时效处理不仅能获得高密度的晶内析出相,而且晶界析出相呈球状不连续分布。
最优热处理参数 (基于研究结果):
固溶 温度 530℃, 保温6小时。
时效 温度 173℃ , 保温3小时, 应该指的是最终时效的时间和温度, 在此之前已经完成了 预时效和中断时效。
经 T6I6 时效 (三阶段时效)
180 x Z 小时 + 150 X 2 小时 + 180 x 8 小时
应该注意的是,这里的单位并非时间单位,具体操作应该根据不同的产品要求,需要调整工艺参数以适配特定应用。
可实现 6061 铝合金拉伸性能和晶间腐蚀抗力的良好平衡。
与 T6 状态相比:
抗拉强度和屈服强度: 分别略微下降(分别下降 2.1% 和 1.4%)。 强度下降程度是可以忽略的
电导率: 电导率显著提高 (从 23.8x10⁶ s/m 提升至 25.6x10⁶ s/m). 电导率是一个明显提升,表明结构优化。
腐蚀类型: 从 T6 状态的晶间腐蚀转变为均匀腐蚀. 且腐蚀深度降低 (从严重的晶间腐蚀到腐蚀深度仅为 30 um). 可以知道在改善抗腐蚀性方面的收益明显。
表明中断时效在提升耐蚀性方面的贡献大于牺牲掉的强度部分,T6I6 是一种适合6061合金的强化方式,比单纯的时效(T6)效果更好
综合结论:
严格控制真空钎焊的环境湿度,避免由于湿度过高导致钎料和基体氧化和产生结构缺陷。
针对 6061 铝合金,合理的固溶时效处理是提升其真空钎焊接头性能的关键。 使用 530 ℃, 6h 固溶, 后接 173 ℃, 3h时效可以获得较好的综合性能(具体时效参数还要参考具体工艺步骤,根据实验不断微调参数)。 中断时效(T6I6)可以获得优异的抗腐蚀性能和适中的强度。 在权衡抗腐蚀性和强度指标时,T6I6是一种较为合理的技术路线,需要实际生产和实验结合来获取工艺参数。
真空钎焊后热处理的关键点:
应力消除与性能优化:
钎焊过程中产生的残余应力通过退火或回火等工艺释放,防止后续开裂或变形。
热处理可以改善焊接区域微观组织,显著提升强度、韧性或耐腐蚀性能。
适用材料及工艺选择:
退火:适用于硬度较高或应力较大的钎焊接头。
固溶 + 时效处理:对铝合金、不锈钢及镍基合金等析出强化材料尤为重要,提升力学性能及耐腐蚀性能。
温度与时间控制:
每种材料及工艺的热处理参数需精准调控,防止温度偏差导致性能不达标或结构变形。
例如:6061 铝合金推荐 530℃固溶 6 小时后,进行多阶段时效(如 T6I6),可获得强度和耐腐蚀性能的平衡。
真空环境的必要性:
高真空条件有助于避免氧化,确保焊接表面洁净,同时减小合金中易挥发元素的流失。
环境湿度对真空钎焊的影响:
湿度控制的重要性:
高湿环境下,钎焊材料容易吸潮,导致水解反应并生成残渣(如 Al₂O₃),阻碍钎料渗透,影响接头质量和外观。
铝合金在湿度超标时表面氧化膜会增厚并吸水,真空炉升温时释放的水蒸气进一步加剧焊接缺陷。
建议措施:
严格控制湿度在 ≤50%,必要时使用除湿设备。
组件在装炉前需清洗、烘干,并避免在空气中长时间裸露。
对钎焊炉进行定期烘干和维护,确保环境湿度及炉内条件稳定。
6061 铝合金的专用热处理建议:
强化机制:
Mg₂Si 是 6061 铝合金的主要强化相,通过固溶处理实现充分溶解,再经过时效析出强化相。
优化工艺:
固溶处理:推荐温度 530℃,保温 6 小时。
时效处理:
标准时效:173℃,保温 3 小时。
T6I6 中断时效:通过分阶段时效(180℃ + 150℃ + 180℃),显著提升晶间腐蚀抗力,转变为均匀腐蚀,且腐蚀深度大幅降低。
性能对比:
T6I6 工艺相较 T6:
强度略有下降(约 2%),但对实际应用影响有限。
耐腐蚀性和电导率显著提升(电导率提升 7.6%,晶间腐蚀转变为均匀腐蚀)。
综合建议:
环境控制:优先解决湿度、真空度等钎焊基础环境问题。
材料优化:根据焊接用途及材料特性选择最佳的热处理方案。
工艺试验:建议在生产前进行多组实验,以验证和优化固溶、时效等热处理参数的适用性。
长远发展:关注行业新技术和设备的应用,如更高真空度和均温能力的真空炉,提升焊接质量的稳定性。
如需进一步细化某个环节或解决特定技术难点,大家可以在留言区继续深入探讨!
东俊真空钎焊工作室
地址:江苏省扬州市维扬路349号
邮政编码:225000
联系人: 蔡东俊
SKYPE:jsyzcdj
联系手机:13905275926
QQ:649200691
MSN:jsyzcdj@126.com
E-mail: jsyzcdj@126.com
网址:http://www.brazing.com.cn
新加坡联系地址:10 Anson Road #05-17
联系人: Feng Guo An
联系电话:+65-6756 3629
手机:+0065-6756 3629
传 真: +0065-6754 8382
电子邮件:fengga@el.sg
德国联系地址:Xiangzhen Li
Ringenkuhler Straße 26
34298 Helsa
网址:www.china-market-expertise.de
联系人:李向珍
联系电话: 004956049180277
手机: 004956049180277
传 真: 004956049180278
电子邮件info@china-market-expertise.de