钎焊接头能承受的使用温度完全取决于用于该接头的填充金属。 这可以是从某些银基合金的最低 400°F (200°C) 到专为航空航天应用设计的特种镍合金的 1800°F (980°C) 以上。随着使用温度升高并接近填充合金的熔点，任何钎焊接头的强度都会显著下降。
钎焊接头能承受的最高温度在根本上受所用特定填充合金的固相线温度（开始熔化的点）限制。对于任何承重应用，使用温度必须安全地保持在该点以下。
填充金属：高温钎焊中的限制因素
钎焊接头是由两种或更多母材通过填充金属连接而成的复合材料。为了形成接头，将组件加热到足以熔化填充金属但不足以熔化母材的温度。这意味着填充金属在设计上是熔点最低的部件。
为什么填充金属决定耐温性
填充合金是粘合母材的“胶水”。因为它在比其连接的材料低得多的温度下熔化，所以当加热时，它总是组件中最先软化和失去强度的部分。
因此，接头在高温下的结构完整性是填充金属在该温度下特性的直接函数。
理解固相线与液相线
为了正确评估温度限制，两个关键术语至关重要：
- 固相线 (Solidus)： 填充合金开始熔化的温度。这是接头使用温度的绝对上限。即使接近此温度也会导致强度急剧下降。
- 液相线 (Liquidus)： 填充合金完全液化的温度。如提供的参考资料所述，钎焊过程本身必须在高于液相线的温度下进行，以确保合金能正确流入接头。
固相线温度和液相线温度之间的差异就是合金的“熔化范围”。熔化范围窄的合金在从固态到液态的转变过程中表现出更可预测的特性。
常见钎焊合金及其使用限制
填充金属的选择是基于预期操作环境的关键工程决策。合金通常根据其不同的性能特征分组。
银基合金
由于其优异的流动性和室温下的高强度，这些合金在钢、铜和黄铜的通用连接中非常常见。然而，它们的强度随温度升高而相对快速下降。
典型最高使用温度： 连续使用为 400°F (200°C)。
铜基合金
主要用于钢、不锈钢和碳化钨的钎焊，铜合金在比银合金更高的温度范围内提供良好的强度。对于许多工业应用来说，它们是一种具有成本效益的选择。
典型最高使用温度： 800°F (425°C)，存在一些变化。
镍和钴基合金
这些是高性能合金，专为最苛刻的环境而设计，例如喷气发动机涡轮叶片和工业燃气轮机。它们在极端温度下提供卓越的强度、抗蠕变性和抗氧化性。
典型最高使用温度： 1200°F 至 1800°F 以上 (650°C 至 980°C+)。
理解权衡和失效模式
仅仅选择一种高熔点的合金是不够的。高温应用带来了必须在接头设计中考虑的独特挑战。
抗蠕变性
蠕变是材料在恒定载荷下，尤其是在高温下缓慢且永久变形的趋势。如果填充合金没有针对特定的应力和温度进行设计，一个在短时间内强度完美的接头可能会因蠕变而在数月或数年后失效。
氧化和腐蚀
高温会大大加速氧化等化学反应。填充金属不仅必须将接头固定在一起，还必须抵抗其操作环境的腐蚀或氧化，否则会随着时间的推移而使其变弱。
热循环
如果部件被反复加热和冷却，母材和填充金属不同的热膨胀率可能会产生应力。这种循环可能导致疲劳裂纹并最终导致接头失效。
为您的目标做出正确的选择
为确保可靠性，您必须将钎焊合金与操作环境的要求相匹配。
- 如果您的主要重点是室温下的通用连接： 银基合金提供了强度、延展性和易用性的绝佳组合。
- 如果您的应用涉及高达 800°F (425°C) 的中等热量，例如在热交换器或工具中： 铜基合金比高性能选项提供更坚固、更经济的解决方案。
- 如果您正在为航空航天或工业涡轮机等极端环境进行设计： 您必须使用专门设计用于高温强度和抗蠕变性的高性能镍或钴基合金。
最终，了解填充合金决定了接头的热极限是设计安全可靠的钎焊接头的关键。
摘要表：
| 填充金属系列 | 典型最高连续使用温度 | 常见应用 |
|---|---|---|
| 银基合金 | 400°F (200°C) | 钢、铜、黄铜的通用连接 |
| 铜基合金 | 800°F (425°C) | 钢、不锈钢、碳化钨的钎焊 |
| 镍/钴基合金 | 1200°F 至 1800°F+ (650°C 至 980°C+) | 航空航天涡轮机、工业燃气轮机 |
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