钎焊的硬钎和软钎方法分类科学原理解析

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：根据使用钎料的不同，美国焊接学会将钎料液相线温度高于450℃的钎焊称为硬钎焊，钎料液相线温度低于450℃的钎焊称为软钎焊。据考古发现，钎焊方法早在5000多年前就出现了，而硬钎焊方法的出现要早于软钎焊。因此，要区分硬钎焊和软钎焊方法，还是以450℃分类较为科学。

熔焊、钎焊和压焊是现代焊接技术最重要的三大组成部分。钎焊和其他焊接方法最大的差别是采用比母材熔点低的填充材料（钎料），在低于母材固相线温度、高于钎料液相线温度的操作温度下，通过熔化的钎料填充待连接母材的间隙，随后冷却凝固，形成钎焊接头。

从以上分析可知，钎焊可分为两个基本过程：一是加热使钎料熔化，液态钎料在固态母材的间隙中或表面上润湿、铺展、毛细流动；二是熔化的钎料和固态母材在固-液界面发生相互作用，导致母材的溶解和钎料合金组元向母材的扩散。由于母材和钎料中的原子通过溶解和扩散机制相互作用，从而在界面可形成原子间结合（冶金结合）。大量的研究表明，以上两个过程有可能同时进行（在润湿、铺展过程就发生了原子间的相互作用），也有可能在时序上有差异，这样的过程分类，有助于清晰地理解钎焊过程的作用机理。因此可以说，钎焊是借助液态钎料填满固态母材之间的间隙并相互作用（溶解、扩散、反应）形成结合的一类连接材料的方法。

与熔焊方法相比，钎焊具有如下优点：

1）钎焊温度较低，对母材组织和性能的影响较小。

2）焊件变形小，尤其是采取工件整体加热的钎焊方法（如炉中钎焊）和低温钎料钎焊（软钎焊）。

3）生产效率高，可以同时钎焊几十或成百条钎缝、成百上千个焊点。

4）可实现异种金属、金属-非金属、非金属-非金属的连接。

5）根据工况不同，可选用不同的钎料（高温、低温），显示方法的柔性。

6）钎焊接头平整光滑，外形美观。

但是，钎焊也有它本身的缺点。如钎焊接头强度比较低、耐热性较差、钎焊时装配精度要求较高、钎焊时如添加钎剂，则钎焊后需要清除钎剂残渣等。

根据使用钎料的不同，美国焊接学会（AWS）将钎料液相线温度高于450℃的钎焊称为硬钎焊（brazing），钎料液相线温度低于450℃的钎焊称为软钎焊（soldering）。这样的分类有其历史原因。据考古发现，钎焊方法早在5000多年前就出现了，而硬钎焊方法的出现要早于软钎焊。当时的硬钎料是添加贵金属银、金的铜合金，用于钎焊银、金的装饰品和各种器皿。“braze”一词来自于古法语的“braser”，动词意思为“把某物放在火上”。而古代软钎焊所使用的钎料一般认为是锡-铅合金，同样“solder”一词也来源于古法语的“soudure”，其意思为“固定在一起”。从这里不难理解，为什么把硬钎焊和软钎焊分别俗称为“铜焊”和“锡焊”，而在英语中也没有一个对应钎焊的词汇了。为了表述的方便，在国外也有人把钎料熔化温度低于600℉（315℃）的钎焊称为“soft soldering”，钎料熔化温度在600～800℉（315～425℃）之间的钎焊称为“hard soldering”，而钎料熔化温度在900℃以上，在真空和保护气体中的钎焊（不加钎剂）统称为高温钎焊（high tempera-ture brazing）。因此，要区分硬钎焊和软钎焊方法，还是以450℃分类较为科学。

钎焊的硬钎和软钎方法分类科学原理解析

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