奧氏體不銹鋼管是工業應用領域中最重要的鋼種。優良的機械性能、耐腐蝕和耐熱性能、以及突出的焊接性等,使其在機械制造等諸多領域中得到了廣泛的應用。為獲得良好的耐蝕和耐熱性能,321不銹鋼管中加入了一定量的鉻、鎳、鉬、錳、銅、鈦、鈮等合金元素。但是,大量合金元素的加入,使這種鋼的組成及凝固過程復雜化。采用常規焊接方法進行焊接加工,極易造成熔池凝固時產生熱裂紋,另一方面熔池金屬傾向于形成方向性很強的粗大柱狀奧氏體晶粒;在晶界處,碳原子不僅易與鉻原子大量化合,造成晶界貧鉻,還會與鈮、鈦等元素大量化合,在腐蝕介質中導致發生焊縫晶間腐蝕和熔合邊界的刀狀腐蝕。此外,因受到奧氏體不銹鋼管自身特性的影響,極易造成焊縫成形不良、焊接熱裂紋等焊接缺陷。而晶間腐蝕和焊接熱裂紋是采用常規方法焊接321不銹鋼管時存在的主要問題。


 真空纖焊技術因為其自身的優越性,最初在航空工業和原子能工業等許多尖端部門得到廣泛使用,而近年來,隨著科技發展,特別是家電工業(尤其是制冷行業,包括制冷設備,如電冰箱、空調及其三通、四通閥等配件)、汽車工業、電子工業的高速度發展,釬焊技術應用也越來越廣泛。國內外對321不銹鋼管真空纖焊技術的研究也隨之不斷深入,主要集中以下幾方面:


 321不銹鋼管真空釬焊是通過釬料對母材的潤濕、溶解和相互作用來實現金屬間的連接,因此釬焊時纖料的冶金性能對釬焊的質量起著極其重要的作用,321不銹鋼管的研究也因此受到了廣泛的重視。添加微量元素,改善釬料性能。早在20世紀中期,國外在研究Ag-Cu纖料釬焊321不銹鋼管和陶瓷時,就發現V、Nb、Zr、Hf等元素的添加,可以明顯改善纖料對母材的潤濕性能。近年研究321不銹鋼管釬焊時,又發現釬料中微量的鈦元素可以與321不銹鋼管反應,降低了321不銹鋼管的表面能,使釬料能很好地潤混母材,形成良好的纖焊接頭。對于321不銹鋼管纖焊常用的鎳基纖料,國內外學者也先后研究了向釬料中加入了Mn、Co、Sn等合金化元素,以提高銀基纖料的冶金性能和軒焊性能。


 微量金屬元素的添加可改善釬料對母材的潤濕性能,但在真空氣氛釬焊時,若纖焊溫度過高,會增加母材和纖料中合金元素的揮發量,而影響纖焊質量,因而低熔點纖料的研究成為纖料發展的方向。根據一些研究出的合金的相圖可知,一些微量非金屬元素的添加,如Si、B、P等,能與金屬形成固溶體,降低纖料的熔點,從而能夠減少金屬元素的蒸發量,并能促進母材與液態纖料的互相溶解,有利于非金屬元素的擴散均勻化,有效地減少纖縫中脆性物的生成,能夠提高纖焊接頭的性能。周繼鋒,李困亮研究了Cu基釬料中微量元素的添加,對纖焊性能的影響,研制開發了降低Cu基纖料熔點,提高纖焊接頭性能的Cu-Si-Mn合金纖料.甘肅工業大學的路文江等研制了低硼低鉻的鎳基纖料。


 優化釬料成形工藝,提高纖料纖焊性能。纖焊材料的生產與電焊條不同之處是:電焊條的技術關鍵主要在于配方,而釬料生產的關鍵則在于生產加工工藝,特別是在釬料的成形技術上。321不銹鋼管真空纖焊所用的高溫纖料一般由過渡元素如:鎳、鐵、鉻和非金屬元素硅、硼、磷等形成的低共熔混合物,這種混合物當以傳統晶態結構合成時,所形成的釬料一般都較脆,不能形成連續的箱片狀或帶狀,只能以粉木狀形式存在。這種粉末狀晶態軒料存在較大的偏析現象,使用晶態纖料纖焊時,由于各相熔點不一致,先是低熔點相熔化,而后高熔點相因流散緩慢而堆積,造成分層現象,會引起纖縫脆化,降低纖焊接頭的使用性能。因此料成型工藝,特別是高溫纖料成形工藝的研究受到了廣泛的重視。


 近年來采用急冷快淬新技術研究和開發非晶態纖料技術取得了突破。利用快速凝固的方法對脆性的高溫合金纖料進行非晶加工,可以獲得厚度僅為10~50um的箔片狀非晶或微品纖料。它具有傳統的粉末及粘帶狀晶態釬料所沒有的優點:化學成分均勻致密,雜質及氣體含量少,釬焊實施方便,可一次纖焊成功;并且非晶態纖料的成分和組織單一、均勻,纖焊溫度上升時,幾乎是同時熔化、流動和鋪展:非晶態纖料的熔化區間較窄,有利于纖料合金中的B、Si、C等原子吸收較多的能量,增加其活度,提高其擴散速度,從而也能抑止脆性化合物的形成。因此非晶態纖料的研究應用成為321不銹鋼管的另一發展方向。