钻石修辞：亚麻色伊甸园介绍

1.表面氧化

高温合金均含有较多的铬，加热时表面形成稳定的Cr₂O₃，比较难以去除。此外，镍基高温合金均含铝和钛，尤其是沉淀强化高温合金和铸造合金的铝、钛含量更高。铝和钛对氧的亲和力比铬大得多，加热时极易氧化。因此，如何防止或减少镍基高温合金加热时的氧化以及去除其氧化膜，是镍基高温合金钎焊时考虑的首要问题。钎焊镍基高温合金时不建议用钎剂来去除氧化物，尤其是在高的钎焊温度下。这是因为钎剂中的硼酸或硼砂在钎焊温度下与母材发生反应，降低母材表面的熔化温度，促使钎剂覆盖处的母材产生熔蚀；并且硼砂或硼酸与母材发生反应后析出的硼可能渗入母材，造成晶间渗入，对薄工件来说是很不利的。所以镍基高温合金一般都在保护气氛，尤其是在真空中钎焊。母材表面氧化物的形成与去除和保护气氛的纯度以及真空度密切有关。对于Al和Ti含量低的合金，如GH3030、GH3039、CH3044、GH3128等钎焊加热时，对真空度的要求基本上与1Cr18Ni9Ti不锈钢相同，即热态真空度不应低于10^-2Pa；对于Al、Ti含量较高的合金，如GH4033、GH4037，表面氧化物的生成与去除不仅与真空度，而且与加热温度密切有关。例如，将表面抛光过的GH4037合金在2×10^-3Pa真空中加热到1000℃，表面呈微黄色。俄歇测试表明，合金表面主要被氧化铝覆盖，其厚度约为10nm，即由加热前的2.5nm增厚到1000℃真空加热后的10nm^[1]。由于铝对氧的亲和力大于钛对氧的亲和力，所以铝抑制了钛的氧化。当GH4037合金加热到1150℃后，表面的氧化铝膜消失，合金表面颜色也变得像真空加热前一样光亮。俄歇测试也表明，氧化铝膜不再存在。发生这种变化的原因，可能是高温下碳的还原作用以及还原产物在真空加热下的挥发。GH4037合金在1000℃真空加热时表面虽形成了薄氧化膜，但它并不影响钎料的润湿，其原因是氧化膜的线胀系数同高温合金的差别很大，因而在该温度下氧化膜发生开裂，熔融钎料渗入这些裂纹，在母材和氧化膜之间铺展，并将氧化膜抬起，浮在钎料表面上。如果钎焊的是搭接接头，这些氧化膜将留在钎缝内形成夹杂，对钎焊接头起不利作用。所以在实际操作中，仍应尽量避免合金表面在加热时发生氧化。对于Al、Ti含量更高的铸造镍基合金，尤其要保证热态的真空度不低于10^-2～10^-3Pa，钎焊温度也不能太低，以保证钎料的润湿。

2.钎焊热循环的影响

无论是固溶强化，还是沉淀强化的镍基高温合金，都必须将其合金元素及其化合物充分固溶于基体内，才能取得良好的高温性能。沉淀强化合金固溶处理后还必须进行时效处理，以达到弥散强化的目的。因此，钎焊热循环应尽可能与合金的热处理制度相匹配，即钎焊温度尽量与固溶处理的加热温度相一致，以保证合金元素的充分溶解。钎焊温度过低，不能使合金元素完全溶解；钎焊温度过高，将使母材的晶粒长大，均不利于母材性能。Inconel702（Ni-15Cr-0.35Fe-3Al-0.5Ti，相当于GH4033）经1220℃钎焊以及随后的正常热处理后的性能如图7-1所示^[2]123。由于钎焊温度过高，晶粒发生长大，即使焊后经过热处理，也不能恢复其性能。这是在选择钎料和制订钎焊规范时必须考虑的。铸造镍基合金的固溶处理温度都较高，并且晶粒不易长大，一般不会发生因钎焊温度过高而影响其性能的问题。

(www.xing528.com)

图7-1 Inconel 702合金的抗拉强度与温度的关系 Fig.7-1 Variation in tensile strength of Inconel 702 alloy with temperature

3.应力开裂

一些镍基高温合金，特别是沉淀强化合金有应力开裂的倾向，应力开裂的原因见第6章6.5.10。钎焊前，必须充分去除加工过程中形成的应力；钎焊时，应尽量减小热应力，使应力开裂的可能性降到最低限度。