铁基钎焊合金的分析介绍，

空气再循环冷却器（简称EGR）通过将一部分废气在EGR冷却器中进行冷却并循环返回气缸内，可有效降低汽车尾气主要污染物氮氧化物和微粒含量，目前已成为汽车上不可缺少的重要部件之一。

EGR冷却器的使用环境恶劣，它在高温（600～650°C）、高废气压力、振动载荷以及硫酸和硝酸强腐蚀条件下工作。

表6-14 非晶态镍基钎料的成分和性能Table 6-14 Compositions and properties of amorphous nickel based filler metals

EGR采用镍铬不锈钢制造，如304、304L、316、316L等。大多数厂家采用真空钎焊工艺。

由于EGR冷却器特殊的使用环境，要求钎料具备良好的耐蚀性、抗氧化性、良好的润湿性和不脆化母材等要求。除了常规的BNi-2、BNi-5、BNi-7镍基钎料外，一些公司推出了铁基钎料，其成分和性能见表6-15。

表6-15 铁基钎料的化学成分和性能Table 6-15 Chemical compositions and properties of iron base brazing alloys

铁基钎料的设计思路如下：①采用Fe代替Ni，成为主要的合金元素，达到降低钎料的成本；②加入Cr、Ni元素，提高合金的耐蚀性能；③加入降低钎料熔点的元素，如F300钎料中的Si、P和Mn，VZ2099钎料中的Si、B、P，VZ2106钎料的Si、B等；④加入其他元素，达到微调其中性能的目的，如Mo、Ti、W、Nb等；⑤控制微量有害元素，如C、O、S。

以F300为例，将铁基钎料同其他镍基钎料在耐蚀性、钎焊间隙、润湿性和接头剪切强度等方向进行比较。

1.耐蚀性

表6-16列出了各种钎料的耐蚀性。其中BNi685（Ni-29Cr-4Si-6P）钎料的耐蚀性最好，因为它的Cr含量最高。F300钎料在抗酸方面的性能比BNi-2、BNi-5和BNi-7都好：在盐雾试验方面比BNi-5稍差。铁基钎料F300由于加入了大量的Cr和Ni，耐蚀性大大提高，一般当Cr、Ni含量分别高于20%时，其他元素配比适当，耐蚀性能会很好。

表6-16 各种钎料的耐蚀性Table 6-16 Brazing alloys corrosion resistance

（续）

注：“+”多，耐蚀性能越好；“-”多，耐蚀性能越差；“NT”，未做试验。(www.xing528.com)

① 德国汽车工业质量标准。

2.钎焊间隙

镍基钎料含有一定量的降熔元素，如Si、P、B等，这些元素与钎料中的其他元素形成金属间化合物。这些金属间化合物硬而脆。如果这些金属间化合物在钎焊后仍留在钎缝内，钎焊接头强度会大大降低。

这些金属间化合物的存在与接头间隙密切相关。当间隙小时，钎缝中的金属间化合物减少或消失，固溶体增加，钎焊接头的强度也会提高，因此钎焊间隙对钎焊接头强度的影响极大。为了保证小的钎焊间隙，势必提高部件的加工精度和装配精度，导致产品成本的提高。表6-17列出了用镍基钎料和铁基钎料钎焊时推荐的钎焊间隙。

表6-17 推荐的钎焊间隙Table 6-17 Recommended brazing clearance

表6-17表明，镍基钎料BNi-2、BNi-5、BNi-7推荐的钎焊接头间隙较小（<50μm），因为这些钎料含有较多的降熔元素Si、B和P，金属间化合物在钎焊过程中不易消失。铁基钎料F300推荐的钎焊间隙比较大（<200μm），因此用铁基钎料钎焊时，对工件的加工精度和部件的装配精度要求较低，从而减少因工件加工和装配而引起的失效风险。

3.润湿性

一些镍基钎料与铁基钎料在304不锈钢上的润湿性如图6-16所示。其中，BNi685的润湿性最好；其次是铁基钎料F300。铁基钎料F300比传统的BNi-2、BNi-5和BNi-7钎料的润湿性都好。F300钎料中的Si和P有助于提高钎料对不锈钢的润湿性。

图6-16 钎料润湿性能 Fig.6-16 Wetting properties of several brazing alloys

4.接头强度

用不同钎料钎焊的不锈钢接头的抗剪强度如图6-17所示。钎焊时均采用较小的装配间隙。该图表明，用不同钎料钎焊时，钎焊接头的抗剪强度基本相同。

图6-17 钎焊接头抗剪强度 Fig.6-17 Shear strength of brazed joint

F300钎料的熔点较低，可在1080～1100°C温度下进行钎焊，可防止不锈钢因加热温度过高而发生晶粒长大现象。F300钎料中的Cu可防止Si和P向不锈钢母材的扩散和晶间渗入，不锈钢不会脆化。加上钎料的耐蚀性高，润湿性好，对接头装配间隙的要求不严，更重要的是价格低，性价比高，具有替代镍基钎料钎焊不锈钢散热器和空气再循环冷却器EGR的发展潜力^[21]。