熔析与熔蚀的分析介绍及产生原因

钎焊时钎缝往往并不光滑，有时在钎料的流入端留下一个剩余的钎料瘤，有时又会产生一个凹坑，前者称为熔析，后者称为熔蚀。两者产生的根本原因在于钎料的组成和钎焊温度搭配不当。

熔析的现象主要在应用亚共晶钎料时容易发生。图1-19所示为熔析和熔蚀现象的解释。钎料主要成分和母材具有相同的组元B，钎料的第二组元为F，如果钎料的成分为a，工作温度为T₁，此时钎料状态为a″，实际存在的是组成为S的固相和组成为c′的液相。杠杆原则指出：S-a″的长度相当于液相c′的量，而a″-c′的长度相当于固相S的量，可见此时液相的量多于固相的量。钎焊进行时，液相c′顺着钎缝流走，剩下的是组成为S的固相，而S只有相当于S′的温度时才有可能熔化，它已接近母材B的熔点T_B，因此注定它将成为一个赘瘤留下，只能用随后的机加工将其除掉。如果一开始工件的温度是T₂或高于T₂的温度，钎料熔化后其中便不存在固相，钎料流走后则不会有任何高熔点的残余留下。钎料成分越靠近B，上述熔析现象就会越严重。通常钎焊温度总是高于钎料的液相线，即成分为a的亚共晶钎料，其钎焊温度至少要高出T₂许多，产生熔析的原因似乎根本不存在，但问题在于工件的升温速度如果较缓慢，当升到T_e～T₂区间而钎料低熔点部分很快流走，这种熔析就会发生。因此使用亚共晶钎料的关键是要快速升温。

熔蚀的发生主要由于钎料成分选择不当、钎焊温度过高以及钎焊停留时间过长。图1-19中a、c为亚共晶钎料，e、b分别为共晶及过共晶钎料。如果钎焊温度为T₂，此时c、e、b钎料将产生熔蚀。这是由于钎料主要成分B与母材相同，所以钎焊时母材不断熔入液态钎料，液态钎料组成将沿T₂→a′线向富B方向移动；组成达到a′后，熔蚀即停止。在T₂温度下，只有组成为a的亚共晶钎料才完全不产生熔蚀。其中组成为b的过共晶钎料溶入的母材最多（熔入量由b→a），因此熔蚀也最剧烈。如果温度降到T₁，则熔蚀现象会大大减轻，此时亚共晶钎料c即不产生熔蚀。

实际上钎焊温度高出钎料液相线许多，严格意义上的熔蚀（母材的熔入）是不可避免的。只有比较严重的熔蚀才会给工件带来伤害，例如：已发生较严重熔蚀的液态钎料顺着钎缝流走，则会在放置钎料处留下麻面或凹坑。如果不流走，长时间停留原处，则会在此处与母材互熔，改变焊点母材的成分，使母材变形，甚至熔穿。

图1-19 熔析和熔蚀的解释 Fig.1-19 The interpretation of liquation and erosion(www.xing528.com)

综上所述，因为熔蚀过程只涉及钎料体系的液相线，所以上述分析也适用于判断三元或多元钎料对母材的熔蚀。这可由钎料的组成点与纯B（母材）点间作一多温断面，根据断面的液相线进行类似的推论。

总之，熔蚀的产生在于钎料合金中的第二相（即与母材不同种的另一组元）与母材的互溶度太大、温度太高和钎料在原地停留时间过长所致。

前述也可以看出，亚共晶钎料的熔蚀较小，而过共晶钎料则有较大的熔蚀。因此除在特殊的情况下，一般较少使用过共晶钎料。图1-20所示为600℃钎焊铝时钎料（Al-Si）的组成对钎缝的影响。由于第二相Si的含量不同，在同一温度下（600℃）钎焊，钎缝产生从熔析到熔蚀的不同结果。

图1-20 600℃钎焊铝时钎料（Al-Si）的组成对钎缝的影响 [由左至右钎料w（Si）依次为4%、6%、9%、11%、12.5%、14%、15%] Fig.1-20 Effect of composition of Al-Si filler metal on the fillet during aluminum brazing at 600℃ from left to right：content of Si being 4，6，9，11，12.5，14，15 wt%respectively