7. Припои

Сплавы, применяемые для пайки металлов, называют припоями. Припои должны обладать сравнительно невысокой температурой плавления и в расплавленном состоянии хорошо смачивать пая­емый металл.

Припои бывают двух видов: мягкие и твердые. Мягкие оло­вянные припои имеют низкую температуру плавления 200— 300 °С и обеспечивают лишь герметичность спая без высоких механических свойств (б_в = 50-70 МПа). Из-за низкой проч­ности соединения паяная деталь не должна подвергаться высоким механическим нагрузкам. В качестве мягких припоев чаще всего применяют сплавы свинца и олова, обозначаемые ПОС-60, ПОС-40, ПОС-30 и т. д., где цифры указывают на содержание олова в про­центах.

Твердые припои имеют высокую температуру плавления, их применение для пайки сложнее, но спай имеет значительно более высокие механические свойства. При пайке медных сплавов свойства припоев близки к свойствам основного металла. В каче­стве твердых припоев используют латуни Сu—Zn или сплавы Сu—Zn—Ag, так называемые серебряные припои с тем­пературой плавления 800—900 °С. Серебряные припои обычно применяют тогда, когда электрическая проводимость спая должна быть близка к проводимости основного металла.

Глава 14

ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1. Общие сведения

Современное машиностроение широко использует детали из по­рошковых материалов. Методы порошковой металлургии поз­воляют создавать принципиально новые материалы, которые сложно или даже невозможно получить другими способами. С помощью этих методов можно получать многослойные компози­ции, различные комбинации металлических и неметаллических компонентов, пористые материалы с широким диапазоном кон­тролируемой пористости, изделия из тугоплавких металлов и т. д. Порошковая металлургия дает возможность свести к минимуму отходы металла в стружку, упростить технологию изготовления деталей и снизить трудоемкость их производства.

Технологический процесс изготовления изделий из порошков включает получение порошков, подготовку шихты, формование, спекание, горячее прессование и штамповку. Иногда применяют дополнительную обработку, состоящую из пропитки деталей смазками, термической и химико-термической обработки, калиб­ровки и обработки резанием.

Размеры частиц порошка обычно составляют 0,1 мкм—0,1 мм. Бо­лее крупные фракции называют гранулами, а более мелкие —пудрой. Металлические порошки получают физико-механическими и химико-металлургическими способами. В основе физико-меха­нических способов получения порошков лежат методы механи­ческого измельчения металлов в твердом и жидком состояниях. К ним относятся дробление и размол стружки в мельницах, рас­пыление расплавленного металла струей сжатого воздуха, газа или жидкости, грануляция при литье расплавленного металла в жидкость и пр.

К химико-металлургическим методам относятся способы восстановления металлов из оксидов, электролитическое осажде­ние металлов из водных растворов их солей, термическая диссо­циация карбонильных соединений металлов.

При формовании заготовками из порошков определенного химического состава прессованием придают форму и размеры готовых деталей, после чего их направляют на спекание. При спекании непрочные прессованные заготовки превращаются в прочное спеченное тело со свойствами, приближающимися к свойствам беспористого компактного материала. Температура спекания деталей из конструкционных материалов на основе железа с добавками графита, никеля и других компонентов со­ставляет 1100—1200°С. Температура спекания изделий анти­фрикционного назначения на основе железа составляет 1000— 1050 °G, на основе бронзы — 850—950 °С. Спекание проводят в течение 0,5—1,5 ч в нагревательных печах, как правило, в защитной атмосфере или в вакууме для предотвращения окисления частиц порошка. Для получения более высоких характеристик механических и служебных свойств материалов и повышения точности размеров после формования и спекания дополнительно производят горячее прессование, штамповку, прокатку.

Термической обработке порошковых деталей присущи не­которые специфические особенности. Пористость повышает окис-ляемость порошковых материалов, вследствие чего их нагрев целесообразно производить в защитной атмосфере. Поры, за­полненные газом, снижают теплопроводность, что ухудшает про-каливаемость по сравнению с компактными материалами. Для пористых деталей целесообразно применение закалки с резким охлаждением — в струе воды или с энергичным перемешиванием для ускорения срыва паровой рубашки, затрудняющей охлажде­ние. После закалки детали должны подвергаться обязательной просушке до полного удаления влаги из пор.

В ряде случаев дополнительно проводят химико-термическую обработку деталей из порошковых материалов. Цементацию и нитроцементацию применяют с целью повышения твердости и износостойкости поверхностного слоя. Азотирование позволяет получать высокую твердость, усталостную прочность и корро­зионную стойкость деталей.

Сульфидирование применяется с целью уменьшения коэффи­циента трения для повышения износостойкости и твердости же­лезных и железо-графитовых изделий. Наиболее простым способом сульфидирования является пропитка серой путем погружения пористых изделий в расплавленную серу при 140—160 °С (вы­держка 10—15 мин) с последующим нагревом до 400—500 °С в герметизированной печи с азотоводородной атмосферой.

Оксидирование обработкой паром применяется для повышения износостойкости и коррозионной стойкости порошковых деталей на железной основе. Обычно используется обработка паром при 550 °С в течение 1 ч с последующим охлаждением в масле. При взаимодействии паров воды с железом на поверхности деталей и на поверхности открытых пор образуется прочная коррозионно-стойкая пленка.

Порошковые материалы находят применение во многих отрас­лях народного хозяйства.

Методами порошковой металлургии изготавливают конструк­ционные детали машин и механизмов, фильтры для очистки жидко­стей и газов, твердые сплавы и быстрорежущие стали, антифрик­ционные, фрикционные, уплотнительные материалы и другие изделия.