硬質(zhì)合金是以元素周期表中IVa、Va、VIa族的9種金屬碳化物和Fe、Co、Ni等鐵族金屬，通過(guò)粉末冶金方法制備而成的合金總稱(chēng)。碳化物相使合金具有高的硬度和耐磨性，而粘結(jié)相則賦予合金一定的強(qiáng)度和韌性。

    根據(jù)成分，可以將硬質(zhì)合金分為五大類(lèi)：碳化鎢基硬質(zhì)合金、碳化鈦基硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、鋼基硬質(zhì)合金及其它硬質(zhì)合金。

    硬質(zhì)合金按其應(yīng)用范圍可分為：硬質(zhì)合金切削刀具，硬質(zhì)合金模具，硬質(zhì)合金量具與耐磨零件，以及礦山石油地質(zhì)用硬質(zhì)合金四大類(lèi)。

    一般來(lái)說(shuō)，WC-Co類(lèi)硬質(zhì)合金的應(yīng)用比較廣泛，可用于鑄鐵、有色金屬及其合金的切削刀具、金屬拉伸模具、沖壓模具、量具以及礦山機(jī)械和地質(zhì)勘探用耐磨零件；WC-Ti-Co類(lèi)合金主要用于鋼材切削加工；WC-TiC-（NbC）-Co 類(lèi)合金主要用于高硬度材質(zhì)零件的切削加工。

    盡管其它類(lèi)型的硬質(zhì)合金近年來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合取得了很大的成功，但是由于 WC-Co系（即YG類(lèi)）硬質(zhì)合金具有十分優(yōu)異的綜合機(jī)械性能，這類(lèi)硬質(zhì)合金是目前工業(yè)上用途最廣、用量最大的一類(lèi)硬質(zhì)合金。

    1.硬質(zhì)合金釬焊時(shí)遇到的問(wèn)題

    硬質(zhì)合金的釬焊性是較差的。這是因?yàn)橛操|(zhì)合金的含碳量較高，未經(jīng)清理的表面往往含有較多的游離碳，從而妨礙釬料的潤(rùn)濕。此外，硬質(zhì)合金在釬焊的溫度下容易氧化形成氧化膜，也會(huì)影響釬料的潤(rùn)濕。因此，釬焊前的表面清理對(duì)改善釬料在硬質(zhì)合金上的潤(rùn)濕性是很重要的，必要時(shí)還可采取表面鍍銅或鍍鎳等措施。

    硬質(zhì)合金釬焊中的另一個(gè)問(wèn)題是接頭易產(chǎn)生裂紋。這是因?yàn)樗木€膨脹系數(shù)僅為低碳鋼的一半，當(dāng)硬質(zhì)合金與這類(lèi)鋼的基體釬焊時(shí)，會(huì)在接頭中產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致接頭的開(kāi)裂。因此，硬質(zhì)合金與不同材料釬焊時(shí)，應(yīng)設(shè)法采取防裂措施。

    2.釬焊前表面處理

    釬焊前必須仔細(xì)地清除工件表面的氧化物、油脂、臟物及油漆等，因?yàn)槿刍说拟F料不能潤(rùn)濕未經(jīng)清理的零件表面，也無(wú)法填充接頭間隙。有時(shí)，為廠改善母材的釬焊性以及提高釬焊接頭的抗腐蝕性，釬焊前還必須將零件預(yù)先鍍覆某種金屬層。

    （1）清除油污油污可用有機(jī)溶劑去除

    常用的有機(jī)溶劑有酒精、四氯化碳、汽油、三氯化烯、二氯乙烷及三氯乙烷等。小批生產(chǎn)時(shí)可將零什浸在有機(jī)溶劑中清洗干凈。大批生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的是在有機(jī)溶劑的蒸汽中脫脂。此外，在熱的堿溶液中清洗也可得到滿(mǎn)意的效果。例如鋼制零件可浸入70—80℃的10％苛性鈉溶液中脫脂，銅和銅合金零件可在50g磷酸三鈉，50g碳酸氫鈉加1L水的溶液內(nèi)清洗，溶液溫度為60～80°C。零件的脫脂也可在洗滌劑中進(jìn)行脫脂后用水仔細(xì)清洗。當(dāng)零件表面能完全被水潤(rùn)濕時(shí)，表明表面油脂已去除干凈。對(duì)于形狀復(fù)雜而數(shù)量很大的小零件，也可在專(zhuān)門(mén)的槽子中用超聲波清洗。超聲波去油效率高。

    （2）清除氧化物

    釬焊前，零件表面的氧化物可用機(jī)械方法、化學(xué)浸蝕法和電化學(xué)浸蝕方法進(jìn)行。機(jī)械方法清理時(shí)可采用銼刀、金屬刷、砂紙、砂輪、噴砂等去除零們：表面的氧化膜。其中銼刀和砂紙清理用于單件生產(chǎn)，清理時(shí)形成的溝槽還有利于釬料的潤(rùn)濕和鋪展。批量生產(chǎn)時(shí)用砂輪、金屬刷、噴砂等方法。鋁和鋁合金、鈦合金的表面不宜用機(jī)械清理法。

    （3）母材表面鍍覆金屬

    在母材表面鍍覆金屬，其主要目的是改善一些材料的釬焊性，增加釬料對(duì)母材的潤(rùn)濕能力；防止母材與釬料相互作用對(duì)接頭質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響，如防止產(chǎn)生裂紋，減少界面產(chǎn)生脆性金屬間化合物；作為釬料層，以簡(jiǎn)化裝配過(guò)程和提高生產(chǎn)率。

    3.釬焊材料

    （1）釬料   釬焊工具鋼和硬質(zhì)合金通常采用純銅、銅鋅和銀銅釬料。

    純銅對(duì)各種硬質(zhì)合金均有良好的潤(rùn)濕性，但需在氫的還原性氣氛中釬焊才能得到最佳效果。同時(shí)，由于釬焊溫度高，接頭中的應(yīng)力較大，導(dǎo)致裂紋傾向增大。采用傳統(tǒng)的純銅釬焊的接頭抗剪強(qiáng)度約為150MPa，接頭塑性也較高，但不適用于高溫工作。

    銅鋅釬料是釬焊工具鋼和硬質(zhì)合金最常用的釬料。為提高釬料的潤(rùn)濕性和接頭的強(qiáng)度，在釬料中常添加Mn、Ni、Fe等合金元素。例如B-Cu58ZnMn中就加有w（Mn）4％，使硬質(zhì)合金釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度在室溫達(dá)到300～320MPa：在320°C時(shí)仍能維持220—240MPa。在B—Cu58ZnMn的基礎(chǔ)上加入少量的Co，可使釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度達(dá)到350MPa，并且具有較高的沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度，顯著提高了刀具和鑿巖工具的使用壽命 。

    銀銅釬料的熔點(diǎn)較低，釬焊接頭產(chǎn)生的熱應(yīng)力較小，有利于降低硬質(zhì)合金釬焊時(shí)的開(kāi)裂傾向。為改善釬料的潤(rùn)濕性并提高接頭的強(qiáng)度和工作溫度，釬料中還常添加Mn、Ni等合金元素。例如B-Ag50CuZnCdNi釬料對(duì)硬質(zhì)合金的潤(rùn)濕性極好，釬焊接頭具有良好的綜合性能。

    除上述3種類(lèi)型的釬料外，對(duì)于工作在500°C以上且接頭強(qiáng)度要求較高的硬質(zhì)合金，可以選用Mn基和Ni基釬料，如B-Mn50NiCuCrCo和B-Ni75CrSiB等。對(duì)于高速鋼的釬焊，應(yīng)選擇釬焊溫度與淬火溫度相匹配的專(zhuān)用釬料，這種釬料分為兩類(lèi)，一類(lèi)為錳鐵型釬料，主要由錳鐵及硼砂組成，所釬焊的接頭抗剪強(qiáng)度一般為100MPa左右，但接頭易出現(xiàn)裂紋：另一類(lèi)為含Ni、Fe、Mn和Si的特殊銅合金，用它釬焊的接頭不易產(chǎn)生裂紋，其抗剪強(qiáng)度能提高到300MPa。

    （2）釬劑和保護(hù)氣體

    釬劑的選擇應(yīng)與所焊的母材和所選的釬料相配合。工具鋼和硬質(zhì)合金釬焊時(shí)，所用的釬劑主要以硼砂和硼酸為主，并加入一些氟化物（KF、NaF、CaF2等）。銅鋅釬料配用FB301、FB302和FB105釬劑，銀銅釬料配用FB101～FB104釬劑。采用專(zhuān)用釬料釬焊高速鋼時(shí)，主要配用硼砂釬劑。

    為了防止工具鋼在釬焊加熱過(guò)程中的氧化和免除釬焊后的清理，可以采用氣體保護(hù)釬焊。保護(hù)氣體可以是惰性氣體，也可以是還原性氣體，要求氣體的露點(diǎn)應(yīng)低于-40℃。硬質(zhì)合金可在氫所保護(hù)下進(jìn)行釬焊，所需氫氣的露點(diǎn)應(yīng)低于-59℃。

    4. 釬焊工藝

    工具鋼在釬焊前必須進(jìn)行清理，機(jī)械加工的表面不必太光滑以便于材料和釬劑的潤(rùn)濕和鋪展。硬質(zhì)合金的表面在釬焊前應(yīng)經(jīng)噴砂處理，或用碳化硅或金剛石砂輪打磨，清除表面過(guò)多的碳，以便于釬焊時(shí)被釬料所潤(rùn)濕。含碳化鈦的硬質(zhì)合金比較難潤(rùn)濕，通過(guò)在其表面上新途徑敷氧化銅或氧化鎳膏狀物，并在還原性氣氛中烘烤使銅或鎳過(guò)渡到表面上去，從而增加強(qiáng)釬料的潤(rùn)濕性。

    碳素工具鋼的釬焊最好在淬工序前進(jìn)行或者同時(shí)進(jìn)行。如果在淬火工序前進(jìn)行釬焊，所用釬料的固相線溫度應(yīng)高于淬火溫度范圍，以使焊件在重新加熱到淬火溫度時(shí)仍然具有足夠高的強(qiáng)度而不致失效。當(dāng)釬焊和淬火合并進(jìn)行時(shí)，選用固相線溫度接近淬火溫度的釬料。

    合金工具鋼的成分范圍很寬，應(yīng)根據(jù)具體鋼種確定適宜的釬料、熱處理工序以及將釬焊和熱處理工序合并的技術(shù)，從而獲得良好的接頭性能。

    高速鋼的淬火溫度一般高于銀銅和銅鋅釬料的熔化溫度，因此需在釬焊前進(jìn)行淬火，并在二次回火期間或之后進(jìn)行釬焊。如果必須在釬焊后進(jìn)行淬火，只能選用前述的專(zhuān)用釬料進(jìn)行釬焊。釬焊高速鋼刀具時(shí)采用焦炭爐比較合適，當(dāng)釬料熔化后，取出刃具并立即加壓，擠出多余的釬料，再進(jìn)行油淬，然后在550～570℃回火。

    硬質(zhì)合金刀片與鋼制刀桿釬焊時(shí)，宜采取加大釬縫間隙和在釬縫中施加塑性補(bǔ)償墊片的方法，并在焊后進(jìn)行緩冷，以減小釬焊應(yīng)力，防止裂紋產(chǎn)生，延長(zhǎng)硬質(zhì)合金刀具組件的使用壽命。

    5.釬焊后的清洗

    釬劑殘?jiān)蠖鄶?shù)對(duì)釬焊接頭起腐蝕作用，也妨礙釬縫的檢查，需清除干凈。焊件上的釬劑殘?jiān)扔脽崴疀_洗或用一般的除渣混合液清洗，隨后用合適的酸洗液酸洗，以清除基體刀桿上的氧化膜。但注意不要使用硝酸溶液，以防腐蝕釬縫金屬。有機(jī)類(lèi)軟釬劑的殘?jiān)捎闷汀⒕凭?、丙酮等有機(jī)溶劑擦拭或清洗；氧化鋅和氯化銨等的殘?jiān)g性很強(qiáng)，應(yīng)在10%NaOH的溶液中清洗，然后用熱水或冷水洗凈，硼砂和硼酸釬劑的殘?jiān)话阌脵C(jī)械方法或在沸水中長(zhǎng)時(shí)間浸煮來(lái)解決。

    6.釬焊質(zhì)量的檢驗(yàn)

    釬焊接頭的檢驗(yàn)方法可分為無(wú)損檢驗(yàn)和破壞檢驗(yàn)等。下面主要是無(wú)損檢驗(yàn)的方法：

    （1）外觀檢查。

    （2）著色檢驗(yàn)和熒光檢驗(yàn)。這兩種方法主要用來(lái)檢查因外觀檢查發(fā)現(xiàn)不了的微小裂紋、氣孔、疏松等缺陷。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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