1.2.2 金相组织观察
接头的金相试样磨片一般在钎缝的横截面制取。制备过程包括观察面的粗加工、磨光、抛光、浸蚀和观察等步骤。制备好的磨片在浸蚀前用肉眼或放大镜观察钎缝是否含有未焊透、夹杂、气孔、裂纹等宏观缺陷。浸蚀液根据不同的钎料采用相应的成分。浸蚀后在显微镜下观察钎缝区的微小缺陷、钎缝、扩散区及母材金属的组织结构[3]。
金相分析包括焊缝、过渡区和母材的显微组织分析，在放大倍数为200倍下进行观察，对比用不同种钎料钎焊接头微观组织的差别。
1.2.3 力学性能测试
力学性能测试根据现行国家标准GB8619－88。剪切试样的接头形式为棒状试样接头（图1），剪切试验应在固定拉伸加载夹具上进行。拉伸和弯曲试样的接头形式为板状试样接头（图2），力学性能测试在万能材料试验机上进行。为避免试样上出现附加的弯曲应力，所有试样均在具有可调紧固的夹具上进行[1]。（图片）
图1 剪切试验接头试样
（图片）
图2 拉伸试验接头试样
2 试验结果及分析
2.1 金相组织分析
2.1.1 BNi-2钎料
图3是采用BNi-2钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢接头的显微组织。钎焊温度为1040℃，钎焊时间为10min。（图片）
图3 采用BNi-2钎料的焊接接头显微组织
由图3可见，钎缝组织由两部分组成：一部分是靠近母材与钎缝界面与之平行的固溶体组织；另一部分是位居中部的化合物相组织。这是由于钎缝中的硼在钎焊时间内未能充分扩散，使得硼含量超过其在镍的极限固溶度，因此在钎缝中产生了硼的化合物相。
2.1.2 BNi-5钎料
图4是采用BNi-5钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢接头的显微组织。钎焊温度为1180℃，钎焊时间为10min。（图片）
图4 采用BNi-5钎料的焊接接头显微组织
由图可见，钎缝组织中均出现了少量化合物相，钎缝中形成的化合物相的主要元素是硅。这是由于硅的原子半径比硼大，其扩散系数比硼小，中部原子来不及扩散，从而形成化合物[4]。另外，由于大部分元素已扩散到母材，在母材一侧近缝区出现了网状组织。
2.1.3 BПP-1钎料
图5是采用BПP-1钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢接头的显微组织。钎焊温度为1180℃，钎焊时间为10min。由图可见，其钎缝组织中均有少量化合物相出现。（图片）
图5 采用BПP-1钎料的焊接接头显微组织
2.1.4 纯铜钎料
图6是采用纯铜钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢接头的显微组织。（图片）
图6 采用纯铜钎料的焊接接头显微组织
钎焊温度为1130℃，钎焊时间为10min。由图可见，其钎缝组织以纯铜单相组织为主。母材一侧近缝区有铜元素渗入，形成化合物相。
2.2 力学性能试验结果及分析
2.2.1剪切试验结果及分析
表4是采用四种钎料的试样接头抗剪强度试验结果。由表4可见，四种钎料真空钎焊后接头抗剪强度由高到低依次为：纯铜、BПP-1、BNi-5、BNi-2。以纯铜为钎料的试样接头，接头组织中只有极少量化合物，铜已经扩散到母材一侧的近钎缝处。因此其抗剪强度较高。而BПP-1为钎料的试样接头组织中因含有少量化合物，使其抗剪强度略有下降。表4 剪切试验结果
（图片）由于BNi-2钎料含铬量低，其钎焊接头的抗剪强度比BNi-5钎料稍差[2]。另外，因为BNi-2中含有硼、硅降低镍熔点的元素，钎料的熔化温度比其它三种钎料低，可考虑在较低温度下钎焊。
2.2.2 拉伸试验结果及分析
表5是采用四种钎料的拉伸试样接头抗拉强度试验结果。表5 拉伸试验结果
（图片）由表5中数据可见，由于以纯铜、BNi-5为钎料的钎焊接头组织中脆性化合物量极少，用它们钎焊接头抗拉强度较高。而由于BNi-2钎料钎焊的试样接头组织中出现大量脆性化合物，导致其接头抗拉强度很低。BПP-1钎料钎焊试样接头中有部分化合物，从而使其接头强度与纯铜钎料接头强度相比也有所下降。
2.2.3弯曲试验结果及分析
表6是采用四种钎料的弯曲试样接头抗弯强度试验结果。表6 抗弯强度试验结果
（图片）由表6可见，纯铜钎料钎焊试样接头的抗弯强度最高，其次是BNi-5钎料，BNi-2、BПP-1两种钎料钎焊接头抗弯强度接近。这个规律与它们抗拉强度的变化规律基本一致，其原因也与它们各自得到的接头组织有密切关系。
3 结论
通过对1Cr18Ni9Ti不锈钢四种钎料真空钎焊的组织进行显微组织分析和力学性能分析，可得到如下主要结论：
（1）BNi-2钎料钎焊试样接头形式的钎缝组织是固溶体。其钎缝组织由两部分构成：一部分是靠近母材与钎缝界面与之平行的固溶体组织；另一部分是位居中部的化合物相组织。BNi-5钎料钎焊的钎缝组织中出现了少量化合物相。
（2）BПP-1钎料钎焊的钎缝组织中出现了少量化合物相，而纯铜钎料钎焊试样钎缝组织以纯铜单相组织为主，母材一侧近缝区因铜元素扩散而形成化合物相。
（3）剪切试样钎焊后接头抗剪强度由高到低所用的钎料依次为：纯铜、BПP-1、BNi-5和 BNi-2。
（4）拉伸试样中纯铜、BNi-5钎料钎焊后抗拉强度相近且较高。BПP-1、 BNi-2钎料钎焊后抗拉强度相近且较低。
（5）弯曲试样中纯铜钎料钎焊接头的抗弯强度最高，其次是BNi-5钎料，BNi-2和 BПP-1两种钎料钎焊接头抗弯强度相近。
参考文献：
[1] 张启运.钎焊手册.北京：机械工业出版社.1998.
[2] 庄鸿寿.高温钎焊.北京：国防工业出版社.1998.
[3] 屠恒悦.真空钎焊技术应用.金属热处理.1998(5):21~23.
[4] 邹僖.钎焊.北京：机械工业出版社，1988.
作者简介： 陈芙蓉，女，1972年1月生，博士，副教授。主要研究方向为焊接结构的强度、电子束焊接及热处理等。发表论文十余篇。
Email： Chenfurong@eyou.com
电话：0471-6577075
4/1/2005
