Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechanical and structural properties of joints of stainless steel and titanium brazed with silver filler metals containing tin

Winiowski A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2010

|

Vol. 55, iss. 4

991-1000

EN

Joining of titanium and its alloys with stainless steel by means of welding methods and obtaining joints characterised by good operation properties constitutes today a significant problem in relation to research and technology. Apart from specialised welding technologies, brazing is one of the basic methods applied for joining these having diversified physical and chemical properties material combinations. Brazing is especially recommendable in the production of systems and heat exchangers for chemical industry as well as subassemblies of nuclear reactors and aircraft engines and accessories. Similarly as in case of welded joints of stainless steel and titanium, the mechanical properties of brazed joints of the aforesaid materials are connected with the occurrence of hard and brittle intermetallic phases appearing in the form of continuous layers on braze boundaries. This work reports testing of strength properties and investigation of structures of vacuum-brazed joints of stainless chromium-nickel steel (X6CrNiTi18-10) and titanium (Grade 2) at 820÷900°C for 5÷20 min by means of silver brazing filler metals with tin grade B-Ag68CuSn-730/755 (Ag68Cu28Sn4) i B-Ag65CuSnNi-740/767 (Ag65Cu28Sn5Ni2). These filler metals assure better wettability of stainless steel hard to wettable in vacuum brazing. The structural tests were conducted taking advantage of optical microscopy; by means of a scanning electron microscope (SEM) and energy-dispersion spectrometer (EDS). The test results allowed to specify the most convenient brazing parameters of the tested material system from the mechanical properties point of view and to determine of qualitative and geometrical changes in joint structures depending on temperature and brazing times.

PL

Łączenie metodami spawalniczymi tytanu i jego stopów ze stalą nierdzewną i uzyskanie w efekcie połączeń o wymaganej dobrej jakości oraz korzystnych własnościach eksploatacyjnych stanowi wciąż ważny i aktualny problem badawczy oraz technologiczny. Lutowanie twarde obok specjalistycznych metod spawania i zgrzewania jest jedną z podstawowych metod łączenia tego układu materiałowego o zróżnicowanych własnościach fizycznych i chemicznych. Metoda ta jest szczególnie zalecana w produkcji instalacji oraz wymienników ciepła dla przemysłu chemicznego, a także podzespołów reaktorów nuklearnych oraz osprzętu i silników lotniczych. Własności mechaniczne połączeń lutowanych tytan - stal nierdzewna, podobnie jak połączeń spawanych i zgrzewanych tych materiałów, są związane z występowaniem twardych i kruchych faz międzymetalicznych wydzielających się w postaci ciągłych warstw na granicach lutowin. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań własności wytrzymałościowych oraz struktur połączeń stali nierdzewnej chromowo-niklowej X6CrNiTi18-10 z tytanem Grade 2 lutowanych próżniowo w temperaturach 820÷900°C i czasach 5÷20 min lutami srebrnymi, zawierającymi niewielki dodatek cyny, w gat. B-Ag68CuSn-730/755 (Ag68Cu28Sn4) i B-Ag65CuSnNi-740/767 (Ag65Cu28Sn5Ni2). Luty te zapewniają korzystniejszą zwilżalność trudno zwilżalnej w warunkach lutowania próżniowego stali nierdzewnej. Badania strukturalne połączeń prowadzono z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej, mikroskopu elektronowego - skaningowego (SEM) oraz spektrometru dyspersji energii (EDS). Przeprowadzone badania pozwoliły na ustalenie najkorzystniejszych ze względu na własności mechaniczne parametrów lutowania badanego układu materiałowego a także na określenie zmian strukturalnych w połączeniach, wykonywanych w różnych warunkach temperaturowo - czasowych procesu.

2

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

Winiowski A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 2

523-533

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.

3

Impact of conditions and parameters of brazing of stainless steel and titanium on mechanical and structural properties of joints

Winiowski A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 4

593-608

EN

Joining of materials having diversified physical and chemical properties by means of welding methods and obtaining joints characterised by good operation properties constitutes today a significant problem in relation to research and technology. The issue concerns also the joining of stainless steels with titanium as well as with titanium-based alloys and composites. Apart from specialised welding technologies, brazing is one of the basic methods applied for joining such material combinations in the production of systems and heat exchangers for chemical industry as well as subassemblies of nuclear reactors and aircraft engines and accessories. Similarly as in case of welded joints of stainless steel and titanium, the mechanical properties of brazed joints of the aforesaid materials are connected with the occurrence of hard and brittle intermetallic phases appearing in the form of continuous layers on braze boundaries. This work reports testing of strength properties and investigation of structures of vacuum-brazed joints of stainless chromium-nickel steel (X6CrNiTi18-10) and titanium (Grade 2) at 820�€900.C for 5�€40 min by means of silver brazing filler metal (B-Ag72Cu-780). The structural tests were conducted taking advantage of optical microscopy; by means of a scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM) and and energy-dispersion spectrometer (EDS). The test results enabled the identification of phases in brazes and their diffusion zones and proved that strength properties of joints depend on brittle and very hard layers of intermetallic phases such as Cr13Fe35Ni3Ti7, CuTi2, CuFeTi2 and CuTi types (with significant content of Fe) formed on the steel side. The determination of the kinetics of qualitative and geometrical changes in joint structures depending on temperature and brazing times allowed to specify the most convenient brazing parameters of the tested material system from the mechanical properties point of view.

PL

Łączenie metodami spawalniczymi materiałów o zróżnicowanych własnościach fizycznych i chemicznych oraz uzyskiwanie połączeń o wymaganych dobrych własnościach eksploatacyjnych stanowi ważny i aktualny problem badawczy oraz technologiczny. Dotyczy to między innymi połączeń stali nierdzewnych z tytanem a także stopami i materiałami kompozytowymi na osnowie tego metalu. Lutowanie twarde obok specjalistycznych metod spawania i zgrzewania jest jedną z podstawowych metod łączenia takich układow materiałowych w produkcji instalacji oraz wymiennikow ciepła dla przemysłu chemicznego, a także podzespołów reaktorów nuklearnych oraz osprzętu i silników lotniczych. Własności mechaniczne połączeń lutowanych stal nierdzewna-tytan, podobnie jak połączeń spawanych i zgrzewanych tych materiałów, są związane z występowaniem twardych i kruchych faz międzymetalicznych, wydzielających się w postaci ciągłych warstw na granicach lutowin. W niniejszej pracy przeprowadzono badania własności wytrzymałościowych oraz badania struktur połączeń stali nierdzewnnej chromowo-niklowej X6CrNiTi18-10 z tytanem Grade 2 lutowanych pro.niowo w temperaturach 820-900°C i czasach 5-40min lutem srebrnym B-Ag72Cu-780. Badania strukturalne prowadzono z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej, mikroskopów elektronowych: skaningowego (SEM) i transmisyjnego (TEM) oraz spektrometru dyspersji energii (EDS). Wyniki badań pozwoliły na identyfikację faz w lutowinach i ich strefach dyfuzyjnych a także wykazały, że za własności wytrzymałościowe połączeń odpowiedzialne są powstające od strony stali kruche i bardzo twarde warstwy faz międzymetalicznych typu Cr13Fe35Ni3Ti7. CuTi2, CuFeTi2, i CuTi (z dużą zawartością Fe). Określenie kinetyki zmian jakościowych i geometrycznych w strukturach połączeń w zależności od temperatur i czasów lutowania pozwoliło na ustalenie najkorzystniejszych ze względu na własności mechaniczne parametrow lutowania badanego układu materiałowego.