钎焊后的热处理问题请教~~

daishangnan · 发表于 2015-10-13 12:00:07

本人新手，想请问各位热处理高人一些问题：
弹性夹头内孔钎焊硬质合金，合金牌号是非标的（硬度90°），钢基体为9CRSI。
我们单位现在的工艺如下：
1.高频钎焊，钎剂脱水硼砂，钎料是HL105，焊接温度大约930-950.
2.焊接后放入炉内500°保温后缓冷，为了消除钎焊应力。
3.炉内淬火，860° 油冷，后回火，整体硬度58-63.
4.均匀割开三瓣，形成弹性三爪状，尾部不割穿。
5.回尾部，将尾部置入650°熔融NAOH溶液中20-30秒后取出放入开水中洗净，使得尾部和弹性部位硬度降低至48-53.

问题如下：
在第3，4，5步奏均会产生一定量的报废，如果合金规格较小（外径小于6MM），特别容易出现合金松。合金规格较大，出现合金开裂。
请各位帮忙分析下，零件图见附件，蓝色部位是钎焊硬质合金的部位。合金形状是圆环，单边2.5MM左右。

蓝色孔有大有小，零件外形也有变化，此图只为一种示意。

aaron01 · 发表于 2015-10-13 12:41:17

为什么不在热处理后做钎焊？2种材料热膨胀系数不一样，很容易在热处理过程中出现合金脱落情况，特别是在淬火冷却时。

daishangnan · 发表于 2015-10-13 12:52:12

aaron01 发表于 2015-10-13 12:41
为什么不在热处理后做钎焊？2种材料热膨胀系数不一样，很容易在热处理过程中出现合金脱落情况，特别是在淬 ...

淬火回火后，再钎焊又要把零件烧到940度~

daishangnan · 发表于 2015-10-13 12:53:22

因为我们是综合性的公司，热处理只是一个部门，所有的热处理工艺都是摸索出来的，并不是专业的热处理厂，所以还请大家多多请教

aaron01 · 发表于 2015-10-13 12:56:04

daishangnan 发表于 2015-10-13 12:52
淬火回火后，再钎焊又要把零件烧到940度~

那是局部加热的吧，不会影响整体硬度，我的客户是做探矿钻杆的，他们就是在热处理后再把硬质合金镶焊到钻杆上去的。

daishangnan · 发表于 2015-10-13 13:01:37

aaron01 发表于 2015-10-13 12:56
那是局部加热的吧，不会影响整体硬度，我的客户是做探矿钻杆的，他们就是在热处理后再把硬质合金镶焊到钻 ...

是这样，我这个零件并不是很大，而且因为内孔有大有小，只能从基体的外圆处感应加热，硬质合金本身不会被高频加热，全靠基体的热传导，等到硬质合金达到焊接温度后，基体基本上已经透热了，而且整个焊接过程持续大约1分钟，焊接完后还要去除应力，这样不会影响硬度吗？

aaron01 · 发表于 2015-10-13 13:04:57

本帖最后由 aaron01 于 2015-10-13 13:23 编辑

如果一定要焊后淬火，我的建议是加热、冷却都要缓慢才行，问题的症结在于合金与基体的热传导系数和热膨胀系数都不一样，当温度发生变化时，会产生较大热应力造成合金脱落，所以要从减少温度差方向着手制定热处理工艺。
1，加热速度要慢，最好在入炉前先450C进行预热，待整个零件均温后再进淬火炉；
2，淬火温度取下限；
3，淬火冷却介质选择高温油，150C的热油比起常规60C的冷油来，在减少冷却应力方面要好很多。

daishangnan · 发表于 2015-10-13 13:11:03

aaron01 发表于 2015-10-13 13:04
如果一定要焊后淬火，我的建议是加热、冷却都要缓慢才行，问题的症结在于合金与基体的热传导系数不一样，当 ...

好的，谢谢。
还有些问题，
1.就是我去除焊接应力的时候，500°保温随炉冷却这个有没有可以改善的地方？
2.9CRSI的淬火温度下限是多少度？
3.高温油是提前将油加热到150°吗？

aaron01 · 发表于 2015-10-13 13:13:21

第5步同样的道理，直接浸入650C熔盐里的话，升温太快了，最好先预热后再浸入。

aaron01 · 发表于 2015-10-13 13:17:09

其实我觉得楼主可以试试看先淬后焊的，既然最后要浸入650C的熔盐，换句话说，这个材料淬火回火后在650C以下被加热都不会影响最终使用的，只要在焊接和去应力处理时控制这一点就可。高频钎焊的话，频率要调整，频率越高，热影响区越小的。

aaron01 · 发表于 2015-10-13 13:29:48

daishangnan 发表于 2015-10-13 13:11
好的，谢谢。
还有些问题，
1.就是我去除焊接应力的时候，500°保温随炉冷却这个有没有可以改善的地方？

1，焊完有余热的时候，最好马上丢回火炉里进行去应力处理，随炉缓冷是对的，一切围绕减少温差方向来做；
2,9CrSi正常淬火温度是820-860C，我建议你820C加热，淬火前预冷到760C，零保温拉出淬火；
3，是要在淬火前把油先加热到150C，不过一般的快速淬火油不能用到那么高的温度，会很快发生油品老化，专门有适合在高温下使用的淬火油，建议你咨询油品供应商这个问题，如果你现在的淬火油不是适合在高温下使用的，不要超过100C使用，最多可以在产品淬火前把油加热到100C。

daishangnan · 发表于 2015-10-13 13:39:00

aaron01 发表于 2015-10-13 13:17
其实我觉得楼主可以试试看先淬后焊的，既然最后要浸入650C的熔盐，换句话说，这个材料淬火回火后在650C以下 ...

这个零件需要钎焊的部位和后面浸入熔盐的部位正好是不同的，头部（焊接处）硬度和腰部尾部（浸入熔盐处）的硬度要求是不同的，头部比尾部要求硬度高，为了耐磨。腰部硬度低，为了弹性更好。所以，我个人觉得，先淬再焊可能不太理想。
不过如果我采取中频加热，是否可以淬火和钎焊同时完成呢？
先加热到940度进行钎焊，然后降低至860度透热，后续如何去除焊接应力这块就不知道怎么处理了

daishangnan · 发表于 2015-10-13 13:42:59

aaron01 发表于 2015-10-13 13:13
第5步同样的道理，直接浸入650C熔盐里的话，升温太快了，最好先预热后再浸入。 ...

这个就是不敢预热，如果预热温度稍微高一点，时间稍微长一点的话，头部的硬度就会变化。

daishangnan · 发表于 2015-10-13 13:47:18

aaron01 发表于 2015-10-13 12:56
那是局部加热的吧，不会影响整体硬度，我的客户是做探矿钻杆的，他们就是在热处理后再把硬质合金镶焊到钻 ...

还有个题外问题，现在我们用的是熔融苛性钠来回火尾部，有没有其他的介质可以替代苛性钠呢，苛性钠腐蚀性太强了，316L不锈钢在高温下用的好一点1年多就烧穿了，求一个温度能达到650°熔融盐来代替NAOH

daishangnan · 发表于 2015-10-13 13:50:54

aaron01 发表于 2015-10-13 13:29
1，焊完有余热的时候，最好马上丢回火炉里进行去应力处理，随炉缓冷是对的，一切围绕减少温差方向来做；
2 ...

2,9CrSi正常淬火温度是820-860C，我建议你820C加热，淬火前预冷到760C，零保温拉出淬火；

淬火前预冷到760C，零保温拉出淬火请问这句能详细解释下吗？不是很理解

aaron01 · 发表于 2015-10-13 14:19:44

daishangnan 发表于 2015-10-13 13:50
2,9CrSi正常淬火温度是820-860C，我建议你820C加热，淬火前预冷到760C，零保温拉出淬火；

淬火前预冷到7 ...

就是说在820C保温足够时间，材料奥氏体化后，把炉温快速降到760C去，到温就淬，在760C保温时间是0.

aaron01 · 发表于 2015-10-13 14:21:27

daishangnan 发表于 2015-10-13 13:42
这个就是不敢预热，如果预热温度稍微高一点，时间稍微长一点的话，头部的硬度就会变化。 ...

如果不加热头部镶焊处，不预热没问题，我前面还以为你是整体浸入呢。

aaron01 · 发表于 2015-10-13 14:23:17

本帖最后由 aaron01 于 2015-10-13 14:30 编辑

daishangnan 发表于 2015-10-13 13:47
还有个题外问题，现在我们用的是熔融苛性钠来回火尾部，有没有其他的介质可以替代苛性钠呢，苛性钠腐蚀性 ...

你用的是碱浴，没有试过氯化钠、氯化钡之类的中性盐浴吗？关于盐浴炉选盐的问题，请参考这个帖子：http://www.rclhome.net/forum.php ... id=32601&fromuid=17

daishangnan · 发表于 2015-10-13 14:29:22

aaron01 发表于 2015-10-13 14:23
没有试过氯化钠、氯化钡之类的中性盐浴吗？关于盐浴炉选盐的问题，请参考这个帖子：http://www.rclhome.co ...

NACL再650°的时候还没熔融吧？还有前面说的快速冷却到760°，是指炉温还是零件温度？零件温度如果要快速降低到760°的话，最好的办法是什么？

aaron01 · 发表于 2015-10-13 14:32:07

本帖最后由 aaron01 于 2015-10-13 14:34 编辑

daishangnan 发表于 2015-10-13 14:29
NACL再650°的时候还没熔融吧？还有前面说的快速冷却到760°，是指炉温还是零件温度？零件温度如果要 ...

我说的是炉温，以你设备能实现的最大降温速度降温就可以了，零件温度实际没到760呢，到了可能就太低了，会影响淬火硬度的。

aaron01 · 发表于 2015-10-13 14:59:59

查JB/T 6048-1992，你可以使用如下图红线划出的配方：
盐浴用盐配方.jpg

daishangnan · 发表于 2015-10-13 15:17:03

aaron01 发表于 2015-10-13 14:59
查JB/T 6048-1992，你可以使用如下图红线划出的配方：

好的，感谢指点。

daishangnan · 发表于 2015-10-13 15:17:40

aaron01 发表于 2015-10-13 14:59
查JB/T 6048-1992，你可以使用如下图红线划出的配方：

炉温降低到760的最快方法就是打开炉门了~~~~

aaron01 · 发表于 2015-10-13 15:25:25

daishangnan 发表于 2015-10-13 15:17
炉温降低到760的最快方法就是打开炉门了~~~~

这也是可行的，打开炉门不要立即转移产品淬火，若干秒后再做淬火，就像工具钢预冷淬火也是可以这样做的。

daishangnan · 发表于 2015-10-13 15:43:05

aaron01 发表于 2015-10-13 15:25
这也是可行的，打开炉门不要立即转移产品淬火，若干秒后再做淬火，就像工具钢预冷淬火也是可以这样做的。 ...

好的谢谢。

qibao9891 · 发表于 2015-10-16 15:41:49

本帖最后由 qibao9891 于 2015-10-16 15:56 编辑

这个问题简化成一句话，是淬火整个过程和淬火后内孔保持适度压应力的问题。
是可以通过调整工艺参数来实现的。
不过需要控制的重要节点很多，容易出错，不稳定。
换句话说，老板不能稳定的获利，员工难以稳定的挣钱。

胡说几句。
这工件像手扳车或自动车上用的夹胆。快换夹头上的夹胆貌似锥度比这个长很多。手扳车上夹胆貌似没有外面的台阶。
工作时，内孔镶硬质合金处夹持工件，外锥处和车床主轴锥孔配合。夹胆尾部有内螺丝，和车床一套管拧在一起。当套管向后拉的时候，夹胆锥在车床主轴锥孔中滑动，夹胆内孔收缩，夹紧工件；反之，夹胆放松，松开工件。
由上述可知，夹胆有三个要求：1、内孔耐磨，以抵抗与工件的摩擦磨损；2、有适度弹性，能自主弹开（弹性要求不高，某些薄壁件甚至不淬火也能用）；3、锥度及尾部圆柱外表面有一定硬度，以减少在主轴内孔滑动时的磨损。
第一个要求采用镶硬质合金解决了。
剩下两个要求。
满足这两个要求根本无须整体淬火！
采用感应加热的方法，尾部穿透（或仅要求一定硬化深度）加热，锥度表面加热，然后整体淬火即可。
楼主感应加热焊合金有经验，合适的频率和感应器，内孔可以完全保持室温，不受热影响。
而且这样处理后，内孔为压应力，无开裂的应力条件。
这样处理，效率效益都提高，老板得利；工艺稳定不易出废品，工人安心挣小钱钱。
回火也不用碱浴650，用硝盐浴温度低点时间长点效果是一样的。碱浴的工作条件太恶劣了。

最后，楼主的问题归根结底是缺一名热处理专业人士而已，暴露的问题太多。网上问答只能是头痛医头，脚疼医脚，甚至是头痛医脚，解决不了全面的问题。

个人愚见，轻拍。

daishangnan · 发表于 2015-10-17 10:28:14

qibao9891 发表于 2015-10-16 15:41
这个问题简化成一句话，是淬火整个过程和淬火后内孔保持适度压应力的问题。
是可以通过调整工艺参数来实现 ...

说的很对！感谢提出意见

daishangnan · 发表于 2015-10-17 10:32:48

qibao9891 发表于 2015-10-16 15:41
这个问题简化成一句话，是淬火整个过程和淬火后内孔保持适度压应力的问题。
是可以通过调整工艺参数来实现 ...

回火也不用碱浴650，用硝盐浴温度低点时间长点效果是一样的。碱浴的工作条件太恶劣了。
烦请告知下我这种情况硝盐浴的温度大概多少比较合适？

daishangnan · 发表于 2015-10-17 10:40:04

还有个问题，钎焊硬质合金后，炉内600°保温3-4小时随炉冷却，冷却到室温大概需要40个小时，效率较低，请问这个冷却速率能否加快点，想在12-16个小时内降至室温，不知道对应力的消除有没有影响，还有如何加快冷却？

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