釬焊是采用比母材熔點低的填充材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于母材熔點的溫度，借釬料熔化填滿母材間的間隙并與母材相互擴散實現連接的焊接方法[1]。近年來，釬焊技術在各工業部門中占據著越來越重要的地位，尤其在電器儀表及國防工業中已成為不可取代的工藝方法。在對航空用合金如不銹鋼、耐熱合金、鈦、鈮、鉭和其它一些高熔點金屬進行釬焊時，一般采用真空釬焊。真空釬焊是在真空氣氛中，不用釬劑而進行釬焊的一種方法。其優點在于：因不用釬劑顯著提高了產品的抗腐蝕性，工藝的可控性好。目前，國內外學者對不銹鋼真空釬焊工藝及其特性進行了研究，并取得了一定成果]。然而針對不同釬料對不銹鋼組織和性能的探討還較少。鑒于此況，本文主要對采用四種不同釬料的不銹鋼真空釬焊焊接接頭的組織和力學性能進行了對比分析。其目的是通過對比不同釬料真空釬焊接頭的力學性能，來評估它們釬焊接頭力學性能的差異，從而為真空釬焊工藝研究提供一定的試驗數據。 

1 試驗材料和方法  
1.1試驗材料  
   試母材選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼，其化學成分如表1所示。共采用四種釬料，分別是BNi-2和BNi-5兩種鎳基釬料以及BПP-1和純銅兩種銅基釬料。 
1.2 試驗方法  
1.2.1 真空釬焊過程  
   釬焊試樣的表面用400號碳化硅砂布沿一定方向打磨。釬焊前，待釬焊面及周圍采用丙酮、酒精等有機溶劑進行清理，去除油污及氧化物等雜質為避免釬焊時試件的偏移，應采用適當的夾具或點固定焊定位。釬縫間隙根據母材與釬料的性質可在0.02~0.3mm之間選擇。  
1.2.2 金相組織觀察  
   接頭的金相試樣磨片一般在釬縫的橫截面制取。制備過程包括觀察面的粗加工、磨光、拋光、浸蝕和觀察等步驟。制備好的磨片在浸蝕前用肉眼或放大鏡觀察釬縫是否含有未焊透、夾雜、氣孔、裂紋等宏觀缺陷。浸蝕液根據不同的釬料采用相應的成分。浸蝕后在顯微鏡下觀察釬縫區的微小缺陷、釬縫、擴散區及母材金屬的組織結構[3]。  
   金相分析包括焊縫、過渡區和母材的顯微組織分析，在放大倍數為200倍下進行觀察，對比用不同種釬料釬焊接頭微觀組織的差別。  
1.2.3 力學性能測試  
   力學性能測試根據現行國家標準GB8619－88。剪切試樣的接頭形式為棒狀試樣接頭，剪切試驗應在固定拉伸加載夾具上進行。拉伸和彎曲試樣的接頭形式為板狀試樣接頭，力學性能測試在萬能材料試驗機上進行。為避免試樣上出現附加的彎曲應力，所有試樣均在具有可調緊固的夾具上進行[1]。  
2 試驗結果及分析  
2.1 金相組織分析  
2.1.1 BNi-2釬料  
采用BNi-2釬料釬焊1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的顯微組織。釬焊溫度為1040℃，釬焊時間為10min。    
   釬縫組織由兩部分組成：一部分是靠近母材與釬縫界面與之平行的固溶體組織；另一部分是位居中部的化合物相組織。這是由于釬縫中的硼在釬焊時間內未能充分擴散，使得硼含量超過其在鎳的極限固溶度，因此在釬縫中產生了硼的化合物相。  
2.1.2 BNi-5釬料  
采用BNi-5釬料釬焊1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的顯微組織。釬焊溫度為1180℃，釬焊時間為10min。    
 采用BNi-5釬料的焊接接頭顯微組織 
   釬縫組織中均出現了少量化合物相，釬縫中形成的化合物相的主要元素是硅。這是由于硅的原子半徑比硼大，其擴散系數比硼小，中部原子來不及擴散，從而形成化合物[4]。另外，由于大部分元素已擴散到母材，在母材一側近縫區出現了網狀組織。  
2.1.3 BПP-1釬料  
   采用BПP-1釬料釬焊1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的顯微組織。釬焊溫度為1180℃，釬焊時間為10min。其釬縫組織中均有少量化合物相出現。  
  2.1.4 純銅釬料  
采用純銅釬料釬焊1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的顯微組織。  
釬焊溫度為1130℃，釬焊時間為10min。由圖可見，其釬縫組織以純銅單相組織為主。母材一側近縫區有銅元素滲入，形成化合物相。  
2.2 力學性能試驗結果及分析  
2.2.1剪切試驗結果及分析  采用四種釬料的試樣接頭抗剪強度試驗結果。 
   四種釬料真空釬焊后接頭抗剪強度由高到低依次為：純銅、BПP-1、BNi-5、BNi-2。以純銅為釬料的試樣接頭，接頭組織中只有極少量化合物，銅已經擴散到母材一側的近釬縫處。因此其抗剪強度較高。而BПP-1為釬料的試樣接頭組織中因含有少量化合物，使其抗剪強度略有下降。  
由于BNi-2釬料含鉻量低，其釬焊接頭的抗剪強度比BNi-5釬料稍差[2]。另外，因為BNi-2中含有硼、硅降低鎳熔點的元素，釬料的熔化溫度比其它三種釬料低，可考慮在較低溫度下釬焊。  
2.2.2 拉伸試驗結果及分析  
采用四種釬料的拉伸試樣接頭抗拉強度試驗結果。  
   由于以純銅、BNi-5為釬料的釬焊接頭組織中脆性化合物量極少，用它們釬焊接頭抗拉強度較高。而由于BNi-2釬料釬焊的試樣接頭組織中出現大量脆性化合物，導致其接頭抗拉強度很低。BПP-1釬料釬焊試樣接頭中有部分化合物，從而使其接頭強度與純銅釬料接頭強度相比也有所下降。  
2.2.3彎曲試驗結果及分析  
采用四種釬料的彎曲試樣接頭抗彎強度試驗結果。  
   純銅釬料釬焊試樣接頭的抗彎強度最高，其次是BNi-5釬料，BNi-2、BПP-1兩種釬料釬焊接頭抗彎強度接近。這個規律與它們抗拉強度的變化規律基本一致，其原因也與它們各自得到的接頭組織有密切關系。  
3 結論 

   通過對1Cr18Ni9Ti不銹鋼四種釬料真空釬焊的組織進行顯微組織分析和力學性能分析，可得到如下主要結論： 

（1）BNi-2釬料釬焊試樣接頭形式的釬縫組織是固溶體。其釬縫組織由兩部分構成：一部分是靠近母材與釬縫界面與之平行的固溶體組織；另一部分是位居中部的化合物相組織。BNi-5釬料釬焊的釬縫組織中出現了少量化合物相。  
（2）BПP-1釬料釬焊的釬縫組織中出現了少量化合物相，而純銅釬料釬焊試樣釬縫組織以純銅單相組織為主，母材一側近縫區因銅元素擴散而形成化合物相。  
（3）剪切試樣釬焊后接頭抗剪強度由高到低所用的釬料依次為：純銅、BПP-1、BNi-5和 BNi-2。  
（4）拉伸試樣中純銅、BNi-5釬料釬焊后抗拉強度相近且較高。BПP-1、 BNi-2釬料釬焊后抗拉強度相近且較低。  
（5）彎曲試樣中純銅釬料釬焊接頭的抗彎強度最高，其次是BNi-5釬料，BNi-2和 BПP-1兩種釬料釬焊接頭抗彎強度相近。 

參考文獻：  
[1] 張啟運.釬焊手冊.北京：機械工業出版社.1998.  
[2] 莊鴻壽.高溫釬焊.北京：國防工業出版社.1998.  
[3] 屠恒悅.真空釬焊技術應用.金屬熱處理.1998(5):21~23.  
[4] 鄒僖.釬焊.北京：機械工業出版社，1988. 

作者簡介： 陳芙蓉，女，1972年1月生，博士，副教授。主要研究方向為焊接結構的強度、電子束焊接及熱處理等。