15-5PH馬氏體不銹鋼VBHT和時效工藝的研究.pdf

1、近年來，不銹鋼采用釬焊工藝在制造板翅式換熱器等工業(yè)領(lǐng)域中有廣泛的應用，但研究主要集中在對奧氏體不銹鋼制造的產(chǎn)品上，而對性能優(yōu)良的15-5PH的研究很少。本文通過單變量試驗，利用SEM、EDS、XRD、超景深顯微鏡，硬度和拉伸試驗，采用鎳基釬料(BNi-2)進行真空釬焊及熱處理一體化VBHT(Vacuum Brazing Heat Treatment)和時效處理工藝實驗，系統(tǒng)研究釬焊溫度、釬焊保溫時間、淬火前保溫時間、釬縫間隙及時效溫度等

2、參數(shù)對15-5PH釬縫和母材組織與性能的影響。
　　試驗結(jié)果表明，釬焊接頭可分為四區(qū)：母材上的界面反應區(qū)，釬縫中的界面反應區(qū)，擴散區(qū)和釬縫中心區(qū)。釬縫中心區(qū)黑色化合物相主要為硼化物和少量的硅化物。
　　釬焊溫度在1000-1100℃范圍內(nèi)，隨著釬焊溫度的升高，釬縫中心區(qū)黑色化合物相的形態(tài)由連續(xù)網(wǎng)狀向細條狀變化，釬縫間隙呈先減小后增大趨勢，母材晶粒逐漸長大，釬縫中心區(qū)的顯微硬度逐漸下降，釬焊接頭的抗拉強度呈先增大后減小的趨勢。

3、當釬焊溫度達1100℃時，釬縫為全鎳基固溶體；釬焊溫度為1075℃，經(jīng)VBHT和時效處理后，釬焊接頭強度出現(xiàn)最高值（1063.37MPa）。
　　當釬焊溫度為1075℃時，釬焊保溫時間在10~30 min變化，當釬焊保溫時間達到20min，釬縫中心區(qū)僅存鎳基固溶體，母材中的馬氏體板條變寬。隨著釬焊保溫時間的延長，釬縫中心區(qū)的硬度下降，抗拉強度總體上先增加后減小，這與釬縫中心區(qū)脆硬化合物數(shù)量，擴散區(qū)固溶體的強化作用和界面反應區(qū)元素擴

4、散溶解的程度有關(guān)系。在較低溫度970℃延長保溫時間，釬縫中心區(qū)依舊生成化合物相，但數(shù)量有所減少。
　　釬焊溫度為1075℃保溫15 min，并在970℃保溫10 min的條件下，采用單層釬料的工藝，接頭全部由鎳基固溶體組成，疊加三片釬料的工藝，釬縫間隙在58~75μm之間，釬縫中心區(qū)出現(xiàn)黑色化合物相。經(jīng)500℃時效90min，接頭的抗拉強度能達到950MPa以上。
　　采用優(yōu)化后的VBHT工藝，時效處理對釬焊接頭的主要組織無

5、明顯影響，釬縫中擴散區(qū)的平均硬度最低。在200-650℃之間，隨著時效溫度的升高，母材中黑色回火馬氏體的數(shù)量增多，溫度為650℃時，母材中出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)變奧氏體，母材的硬度呈先增大后減小的趨勢。時效溫度為450℃的工藝4-6，母材的硬度達到最大值45.3HRC，抗拉強度的峰值1165.49MPa也出現(xiàn)在450℃時。
　　本課題得出的最佳工藝參數(shù)為：釬焊溫度1075℃，釬焊保溫時間15 min，淬火前在970℃保溫10 min，疊加兩層0