Structural and mechanical properties of brazed joints of stainless steel and aluminium

• Autorzy: Winiowski A.

Warianty tytułu

PL

Własności strukturalne i mechaniczne twardo lutowanych połączeń stali nierdzewnej z aluminium

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Development of metals and alloys joining technology in modern scopes of industry is largely related to research of new technology of joining the materials of different physical and chemical properties. It deals with joining of stainless steel with lights metals as aluminum and its alloys. Obtaining the good quality and the high strength joints of this type is actually important technological and research problem. These properties are largely dependant of the appearance of brittle intermetallics in form of layers. Brazing is one of fundamental methods of performing these joints. In this publication the brazeability of composition stainless steel – aluminum is characterized and previous research attainment in the scope of brazing of this composition is discussed. There are also presented the results of investigation carried out in Institute of Welding in Gliwice. These investigations were conducted using the method of brazing with different rate of heating e.g. induction brazing in air (quick) and furnace brazing in argon atmosphere (slow). The filler metals of near eutectic composition Al-Si without alloying elements and with Ni and Cu were used. For all brazing joints the results of shear strength depended on holding time in brazing temperature and the results of structure analysis with kinetic of formation brittle phases are presented. The obtain results of investigation made it possible to select the best technological conditions of brazing of stainless steel and aluminum.

PL

Rozwój technologii łączenia metali i stopów w nowoczesnych dziedzinach przemysłu wiąże się w dużej mierze z opracowywaniem technologii łączenia materiałów o zróżnicowanych własnościach fizycznych i chemicznych. Dotyczy to między innymi łączenia stali nierdzewnej z metalami lekkimi np. z aluminium i jego stopami. Uzyskanie połączeń tego typ o dobrej jakości oraz o wysokich własnościach mechanicznych stanowi aktualnie ważny problem technologiczny i badawczy. Własności te są w znaczącym stopniu uwarunkowane występowaniem warstwowych wydzieleń kruchych faz międzymetalicznych w połączeniach. Do podstawowych metod wykonywania ww. połączeń należy lutowanie twarde. W artykule scharakteryzowano lutowalność układu materiałowego stal nierdzewna – aluminium oraz omówiono dotychczasowe osiągnięcia badawcze z zakresu jego lutowania. Przedstawiono również własne wyniki badań, realizowanych w Instytucie Spawalnictwa w Gliwicach. Badania te prowadzono przy zastosowaniu do lutowania nagrzewania o zróżnicowanej prędkości – indukcyjnego (szybkie) na powietrzu i piecowego (wolniejsze) w atmosferze argonu. Jako luty stosowano stopy Al-Si o składzie zbliżonym do eutektycznego bez dodatków stopowych oraz z dodatkiem Ni i Cu. Dla wszystkich połączeń lutowanych przedstawiono wyniki wyniki metalograficznej analizy strukturalnej z uwzględnieniem kinetyki powstawania kruchych i twardych faz oraz badań wytrzymałości na ścinanie w zależności od czasu wytrzymania próbek w temperaturze lutowania. Uzyskane wyniki badań pozwoliły na dobór najkorzystniejszych warunków technologicznych lutowania twardego stali nierdzewnej z aluminium.

Słowa kluczowe

EN

brazing; furnace brazing; induction brazing; stainless steel; aluminium; intermetallics; mechanical properties of brazed joints; brazing parameters

PL

lutowanie; lutowanie twarde; aluminium; stal nierdzewna; własności mechaniczne połączeń lutowanych; fazy międzymetaliczne

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 2
• Strony: 523--533
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Winiowski A.

• INSTITUTE OF WELDING, 44-100 GLIWICE, BŁ. CZESŁAWA 16/18, POLAND

Bibliografia

• [1] Joint publication. Brazing Handbook. AWS, Miami, Floryda, 5 ed., 378 (2007).
• [2] N. F. Lasko, S. V. Lasko, Pajka metałłov. Masinostrojenie, Moskva. 297-299 (1984) (in Russian).
• [3] K. Saiola, K. W. Song, K. Nishimoto, Lectures of International Conference “Brazing, high temperature brazing and diffusion bonding” Aachen 1-6 (2004).
• [4] K. Kimapong, T. Watanabe, Welding Journal 10, 277-282 (2004).
• [5] P. D. Calderon, D. R. Walmsley, Z. A. Munir, Welding Journal 4, 104-112 (1998).
• [6] C. Thomy, A. Wirth, M. Kreimeyer, F. Wagner, F. Vollertsen, Welding on the World 51, 7, 311-326 (2007)
• [7] M. Roulin, J. W. Luster, C. Karadeniz, A. Mortensen, Welding Journal 5, 151-155 (1999).
• [8] E. Lugscheider, K. Schlimbach, Lectures of International Conference “Brazing, high temperature brazing and diffusion bonding” Aachen, 191-195 (1998).
• [9] S. Liu,A. Suzumura, T. T. Keshoi, T. Yamazoki, JSME International Journal 48, 420-425 (2005).
• [10] L. Peng, L. Yajiang, W. Juan, G. Jishi, Materiale Research Bulletin 38, 1493-1499 (2003).
• [11] A. K. Kurakin, Fizika Metallov i Metalloviedienie 30, 1, 105-110 (1970) (in Russian).
• [12] R. B. Bhagat, Journal of Material Science. 24, 1496-1502 (1989).
• [13] Y. H. Hwanh, C. Hornig, S. J. Lin, K. S. Liu, Journal of Material Science 32, 719-725, (1997).
• [14] A. Pottinaih, A. Lawley, Metallurgical. Transaction. 5, 1, 111-119 (1974).
• [15] T. Massalski, Binary alloy phase diagrams. ASM, Metals Park, Ohio, 1991.
• [16] P. Villars, A. Prince, H. Okamoto, Handbook of tenary alloy phase diagrams. ASM International, Materiale Park, Ohio, 1995.
• [17] A. Winiowski, Badania materiałowo – technologiczne lutowania aluminium ze stala nierdzewna i miedzia (Technological investigations of brazing aluminium to stainless steel and cooper). Praca badawcza statutowa Instytutu Spawalnictwa (Research output of Institute of Welding – Gliwice) nr Cc-49/ ST-180.1 / 2001 (no published). Andrzej Winiowski Instytut Spawalnictwa-Gliwice