最适合钎焊的不锈钢通常是铁素体牌号，例如430型。这些牌号不易受到热相关问题的影响，例如应力腐蚀开裂和敏化，这些问题通常会影响更常见的奥氏体牌号（如304或316）。然而，“最佳”材料始终取决于具体的应用、填充金属和所使用的钎焊工艺。
钎焊不锈钢的核心挑战不仅仅是材料本身，而是管理热量、钢的保护性氧化层及其热膨胀特性之间的相互作用。成功在于选择一种钢牌号和一种工艺，以最大程度地减少内应力并确保填充金属的正确粘附。
为什么不锈钢会带来钎焊挑战
要做出明智的选择，您必须首先了解不锈钢固有的特性，这些特性使钎焊过程复杂化。
顽固的氧化铬层
所有不锈钢之所以“不锈钢”，是因为它们表面形成了一层薄而不可见且高度耐用的氧化铬层。
这种钝化层具有出色的耐腐蚀性，但会阻止钎焊填充金属“润湿”并与母材结合。必须在钎焊前立即通过化学或机械方法将其去除。
高热膨胀
许多常见的不锈钢，特别是奥氏体（300系列）牌号，在加热和冷却时会显著膨胀和收缩。
这种运动会给组件和钎焊接头本身带来巨大的内应力，导致翘曲或开裂，尤其是在冷却循环期间。
碳化物析出（敏化）的风险
当奥氏体不锈钢在高温（约800–1500°F或425–815°C）下保持时，碳会与铬结合，在晶界处形成碳化铬。
这个过程，称为敏化，会耗尽周围金属中的铬，使其极易发生晶间腐蚀和应力开裂。
比较用于钎焊的不锈钢家族
钎焊的挑战在不锈钢的主要家族中表现不同。
奥氏体不锈钢（例如，304、316）
这些是最常见的牌号，但也是钎焊问题最多的牌号。它们的高热膨胀系数使其容易变形和应力开裂。
它们也容易敏化。参考资料特别指出，当用某些填充金属（如铜锌合金）钎焊时，它们容易开裂，原因是晶间渗透。
铁素体不锈钢（例如，430、446）
铁素体牌号通常是钎焊的首选。它们的热膨胀系数较低，更接近碳钢，显著降低了热应力的风险。
至关重要的是，它们不易受到困扰奥氏体牌号的敏化影响，这使得它们在加热循环期间更具容错性。
马氏体不锈钢（例如，410、420）
这些牌号因其通过热处理获得的硬度而备受推崇。可以进行钎焊，但高温会改变金属的热处理状态。
钎焊马氏体钢通常需要仔细规划，将该过程与硬化和回火循环结合起来，这增加了显著的复杂性。
了解权衡：工艺优于材料
成功的接头通常更多地取决于控制工艺，而不是选择完美的材料。
填充金属的选择至关重要
填充金属的选择必须与母材兼容。如前所述，铜锌填充金属会在受应力的奥氏体钢中引起开裂。
对于高性能应用，镍基填充金属通常用于连接不锈钢，因为它们具有出色的强度和耐腐蚀性。银基合金也因其较低的钎焊温度而常用。
正确清洁的重要性
参考资料明确指出：表面处理是不可协商的。必须去除氧化铬层，通常通过喷砂或化学蚀刻。
之后，必须使用丙酮等溶剂彻底脱脂。任何污染物都会阻止填充金属正确粘合，导致接头失效。
控制加热和冷却循环
为了减轻热膨胀引起的应力，必须仔细控制加热和冷却速率。较慢、更均匀的冷却循环对于防止奥氏体牌号开裂尤为关键。
炉式和真空钎焊对这种热循环提供了出色的控制，这就是为什么它们通常是关键不锈钢组件的首选。
为您的应用做出正确选择
没有唯一的“最佳”钢，只有适合您特定目标的正确钢。
- 如果您的主要关注点是简单性和可靠性：选择铁素体不锈钢，如430型。其较低的热膨胀和对敏化的免疫力使其成为最直接和最宽容的选择。
- 如果您必须使用常见的耐腐蚀牌号：您可以成功钎焊304或316等奥氏体钢，但您必须使用兼容的镍或银填充金属，并仔细控制加热和冷却速率，以防止应力开裂。
- 如果您的主要关注点是高硬度和强度：选择马氏体钢，但要准备好开发一个将钎焊操作与所需的焊后热处理相结合的工艺，以恢复其机械性能。
最终，成功的钎焊与其说取决于找到完美的材料，不如说取决于掌握您所选材料的工艺。
总结表：
| 不锈钢家族 | 主要牌号 | 钎焊适用性 | 主要考虑因素 |
|---|---|---|---|
| 铁素体 | 430、446 | 极佳 | 热膨胀低，对敏化免疫，最宽容 |
| 奥氏体 | 304、316 | 具有挑战性 | 热膨胀高，易应力开裂和敏化 |
| 马氏体 | 410、420 | 复杂 | 需要与热处理循环结合 |
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