釬焊工藝對冷卻器結(jié)構(gòu)振動疲勞壽命的影響主要是指釬焊溫度和保溫時(shí)間對釬焊圓角部位組織、母材溶解程度以及晶粒度的影響。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究，有如下結(jié)論。
當(dāng)釬焊溫度升高，保溫時(shí)間延長時(shí)，釬焊圓角中化合物相有所減少，從片狀分布過渡到網(wǎng)狀分布，并且鎳鉻硅化合物相增加，硅化鎳相減少，但釬焊圓角根部仍然存在化合物相，在受到較大應(yīng)力的情況下，仍然有在此萌生疲勞裂紋的可能。另外，隨釬焊溫度升高和保溫時(shí)間的延長，母材的溶解厚度增加，晶粒度增大，疲勞壽命下降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明通過改變釬焊工藝來提高冷卻器振動疲勞壽命是不可行的。針對這種情況，以及從降低成本、提高釬焊爐使用壽命方面考慮，公司決定用低熔點(diǎn)釬料代替BNi-5釬料進(jìn)行生產(chǎn)。含磷釬料由于添加了磷元素，使其熔點(diǎn)大大降低，是鎳基釬料中熔點(diǎn)的釬料，釬焊不銹鋼時(shí)不會發(fā)生晶粒長大的現(xiàn)象，潤濕性和流動性好，不會造成母材溶蝕等。在實(shí)驗(yàn)排除了BNi-6和BNi-7釬料應(yīng)用可行性的基礎(chǔ)上，公司引進(jìn)了一種新的鎳基含磷釬料，牌號為XHBNi-5。

釬縫中各種組織的形成與界面元素的擴(kuò)散密切相關(guān)，P元素除了在化合物中含量較大以外，在鎳基固溶體中及母材中含量都很小，因?yàn)镻幾乎不溶于鎳基固溶體，向母材的擴(kuò)散作用又很弱，所以釬縫中的磷元素幾乎全部用來形成化合物及共晶組織，這就是XHBNi-5釬焊不銹鋼接頭中含有大量的化合物相的原因。Si元素向母材中的擴(kuò)散距離也很短，在1080℃下保溫15min的釬焊規(guī)范下，Si在母材中的擴(kuò)散深度只有10μm左右，但由于釬料含Si量少，只有4%，所以Si在釬縫中幾乎全部存在于鎳基固溶體中，對釬縫脆性影響不大。由圖中成分曲線可以看出，F(xiàn)e在釬縫中有一定程度的溶解，在釬縫中央位置，含量仍然可以達(dá)到10%左右，F(xiàn)e的適量溶解可以使釬縫金屬合金化，提高釬縫的力學(xué)性能，但Fe的過渡溶解將使釬縫中生成磷鐵和鐵鎳化合物，增大釬縫的脆性。降低釬料的熔點(diǎn)減少了Fe的溶解量，相應(yīng)減少了磷鐵和鐵鎳化合物的生成量。

考慮到這種新釬料使用的可行性，我們對其進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)研究，包括潤濕性和流動性、母材溶解厚度和強(qiáng)度變化，以及相應(yīng)的可靠性試驗(yàn)等（所有實(shí)驗(yàn)件的釬焊規(guī)范均是1080℃下保溫15min）。潤濕性試驗(yàn)表明，XHBNi-5釬料對不銹鋼具有良好的潤濕性，潤濕角小于10º。流動性試驗(yàn)表明，XHBNi-5釬料的流動性優(yōu)越，在不銹鋼上的流動距離達(dá)到23mm，接近BNi-7釬料的流動能力。而且，相對于BNi-5，XHBNi-5釬料的熔點(diǎn)下降了100℃左右，這一定程度上降低了母材的溶解厚度，提高了釬焊接頭的疲勞壽命。較低的釬焊溫度也將降低奧氏體不銹鋼晶粒的長大程度，在1080℃/15min的工藝規(guī)范下釬焊后，不銹鋼的晶粒度增大到6.2級，強(qiáng)度為510MPa，較BNi-5釬焊規(guī)范下釬焊后母材強(qiáng)度少降低13MPa。

在對新釬料使用可靠性的研究中，根據(jù)客戶要求，分別對四個(gè)EGR冷卻器仿真件進(jìn)行了振動試驗(yàn)和冷熱沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后在規(guī)定壓力和時(shí)間下試壓，產(chǎn)品未發(fā)生泄漏，說明新釬料通過了振動試驗(yàn)和冷熱沖擊試驗(yàn)測試。實(shí)驗(yàn)證明，XHBNi-5釬料具有良好的潤濕性和流動性，對母材溶解量小，在其釬焊規(guī)范下，母材晶粒長大程度小，強(qiáng)度下降減少；而且用這種釬料釬焊的EGR冷卻器仿真件通過了振動和冷熱沖擊試驗(yàn)測試，說明XHBNi-5釬料具有實(shí)際應(yīng)用的前景。然而，由于釬料中含有一定比例的磷元素，在釬焊接頭中形成了大量的的鎳鉻磷化合物及共晶相，這種組織的強(qiáng)度和脆性以及對釬焊接頭力學(xué)性能的影響需要進(jìn)一步研究，才能最終確定這種新釬料使用的可行性。http://m.byssn.cn