纯铜钎缝厚度对42CrMo钢/45钢钎焊接头的组织及性能的影响

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本文采用低强度的纯铜钎料来钎焊高强度的45钢和42CrMo钢,接头采用大面积对接的形式,在其他焊接工艺都相同的条件下,通过设计不同的间隙获得了钎缝厚度依次为 0.05 mm、0.10 mm、0.30 mm、0.50 mm、0.80 mm 和 1.10 mm 的 6 组钎焊接头,并对焊后接头进行了微观组织和力学性能分析,详细研究了钎缝厚度对接头组织和性能的影响规律,可得如下结论:(1)钎焊接头中钎缝与母材结合紧密,接头成形效果良好。液态钎料与固态母材接触时,液态钎料沿母材晶界发生扩散,母材中的Fe元素向钎料中不断溶解并发生偏聚,形成黑色的富铁相,Fe元素在钎缝中的均匀分布使钎焊接头达到析出强化的效果;(2)拉伸实验表明,随着钎缝厚度的增加,接头的抗拉强度呈现先递增后递减的变化趋势,钎缝厚度为0.30 mm时接头抗拉强度最高,达到了 607 MPa。试样的拉伸断裂部位均在钎缝中心,断裂类型为韧脆混合型断裂;冲击实验表明,随着钎缝厚度的增大,接头的冲击韧性也随之增大;弯曲实验结果显示,随着钎缝厚度的增大,抗弯强度呈现先增大后减小的趋势。钎缝厚度为0.50 mm时抗弯强度最大,达到825 MPa;硬度实验结果显示,钎缝区域的硬度值基本稳定在80 HV左右,42CrMo钢母材的硬度值稳定在200~250 HV,45钢母材的硬度值稳定在150~230 HV,而钎料与母材结合界面的硬度值介于二者之间;(3)疲劳实验结果显示,在应力幅值为275 MPa时,随着钎缝厚度的增大,接头的疲劳强度整体呈现先增大后减小的变化趋势;针对钎缝厚度为0.30mm的接头疲劳试样,其在255 MPa的应力幅值下的存活率达到50%;在245 MPa的应力幅值下,疲劳试样经过1×107次循环后均未发生断裂,所以疲劳极限取250 MPa;
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