Физико-химические процессы при пайке - Петрунин И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Температура пайки 1120° С, выдержка 1,5 мин, Х70
ления составляет приблизительно 3%, что соответствует ликвидусу системы железо — медь при температуре 1100° С.
При легировании железа углеродом, т. е. при переходе от железа к углеродистым сталям в случае пайки последних медью при температуре приблизительно на 30— 50° С выше температуры плавления припоя, среднее содержание железа в зоне сплавления повышается до 4,7%.
Подобное интенсивное насыщение расплавленного припоя основным металлом в процессе его растворения имеет место и при пайке железа припоями сложного состава (табл. 35).
Из табл. 35 можно видеть, что почти во всех случаях железо интенсивно растворяется в расплавленном припое. Следует иметь в виду, что приведенные данные хи-
223
Расстояние от границы диффузионной зоны, мкн
Рис. 75. Кривые распределения основного металла по зерну в зоне сплавления при пайке железа медью Время выдержки при температуре пайки: /— 1 мин, 2—60 мин
Таблица 35
Содержание основного металла в зоне сплавления шва при пайке с индукционным нагревом малоуглеродистых сталей медью, серебряными и медноцинковыми припоями в среде, содержащей 90% водорода и 10% азота, с выдержкой 1—‘3 мин при температуре приблизительно на 30—50° С выше температуры плавления припоя (по данным Н. Бредза и Г. Шварцбарта)
Химический состав припоя, вес. %
Сотержаиие железа, вес. %
A g Си Ni Мп Zn Cd Sn Прочие в припое 1 в зоне сплавле-[ ния шва
100 0,000 4,70
45 15 — — 16 24 — — 0,002 1,48
50 15,5 3 — 15,5 16 — — 0,048 0,55
45 30 ¦ — — 25 — — 0,022 3,39
56 22 — 17 — 5 — 0,001 1,11
72 28 _ 0,008 0,48
85 — — 15 — — 0,0030 3,28
— 57 — — 41,5 — 1 0,5 0,040 2,00
— 52,5 —. — 46,5 — — 1 0,070 2,34
— 51,5 .— — 43,5 — 4 0,5 0,050 3,42
— 48 10 — 41 — — 1 0,011 4,03
224
мического анализа зоны сплавления шва являются осред-ненными и не учитывают выделения железа в результате понижения растворимости основного металла при охлаждении после пайки. Поскольку при охлаждении соединения дендриты железа осаждались на поверхность основного металла, выделяясь из пересыщенного жидкого раствора, и при химическом анализе не учитывались, то фактическое содержание железа в металле зоны сплавления при температуре пайки было выше. На количество выделяемого основного металла оказывают влияние его состав и состав зоны сплавления при температуре пайки. Так, при пайке стали, содержащей 1% углерода, медью при охлаждении шва выделяется большее количество дендритов железа, чем при пайке малоуглеродистых сталей. С другой стороны, при легировании железа никелем с увеличением содержания никеля в сплаве количество железа в зоне сплавления при пайке медью практически остается неизменным. При пайке же железа медью, легированной никелем с повышением содержания никеля в припое, по данным А. С. Екатовой и Ю. Ф. Сидохина количество железа в зоне сплавления снижается (табл. 36).
Таблица 36
Состав иого м вес Состав зоны сплавления вес. %
?талла, . % Состав припоя, вес. % Режим пайкн по данным диаграммы СОСТОЯНИЙ по данным эксперимента
to О 0,0 СЧ ЬЙ *
Fe Ni Си Ni п (О S о, а» >1 Н о. ? г ш ^ N1 Fe Ni Fe
96,0 4,0 100,0 1150 5 0,3 4,9 0,4 4,8
84,0 16,0 100,0 1150 5 1,3 4,7 1,4 4,6
72,0 28,0 100,0 — — — 2,0 4,5 2,3 4,4
100,0 — 93,8 6,2 1200 15 5,9 6,2 5,8 6,3
100,0 — 87,4 12,6 1200 15 12,0 5,4 11,8 5,9
100,0 — 78,1 21,0 1200 15 20,3 1,3 20,6 1,4
При легировании припоя компонентами, содержащимися в основном металле, во всех случаях скорость растворения основного металла в расплавленном припое будет снижаться, так как припой уже частично насыщен растворяющимся компонентом.
225
Способность расплавленных припоев интенсивно растворять основной металл является отрицательным свойством, так как ухудшает смачивание и капиллярное течение в зазоре, вызывает хрупкость в соединениях, по месту нанесения припоя появляется эрозия, часто наблюдаются подрезы основного металла. Однако это отрицательное свойство с успехом используют при пайке труд-нопаяемых металлов и сплавов. На их поверхность наносят хорошо растворяемые в припоях технологические покрытия, в качестве которых нашли применение медь, никель, серебро и др. Например, при пайке нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов серебряными, никелевыми, медноникеле-марганцовыми припоями в качестве технологического покрытия широкое распространение получили никель и медь. Назначение покрытия — улучшить процесс смачивания, поэтому в процессе пайки они должны полностью раствориться в расплавленном припое.
Для каждого припоя и покрытия при принятом режиме пайки с учетом плотности припоя и покрытия, а также растворимости покрытия в припое можно построить зависимости толщина покрытия — величина зазора, по которым выбрать зазор при пайке при условии, что покрытие полностью растворяется в расплавленном припое. На рис. 76 показана зависимость толщины никелевого покрытия от величины зазора при пайке сталей медью при температурах 1150 и 1200° С. Полное растворение покрытия соответствует значениям, лежащим в заштрихованной области [15]. Растворимость металла покрытия в припое можно оценить по диаграммам состояния или на основе микрорентгеновского анализа зоны сплавления.
