книги из ГПНТБ / Долгов Ю.С. Вопросы формирования паяного шва

Исследования по влиянию старения на структуру и свойства оловянносвинцовых припоев и паянных ими соединений выпол­ нены А. С. Медведевым [39].

Результаты исследований показали, что естественное старе­ ние (при комнатной температуре) оловянносвинцовых припоев, содержащих 18, 30 и 40% Sn, в течение 450 суток приводит к снижению их прочности на 25—30%- Интенсивное изменение твердости происходит в первые 20—50 ч после отливки сплавов. Твердость стабилизируется по истечении 300 суток выдержки. Характеристики пластичностиэтих припоев (ударная вязкость,

цовыми припоями, после длительной выдержки при температуре до 170° С снижается. Как было установлено металлографически­ ми исследованиями паяных швов, это снижение вызвано ростом слоя интерметаллида CueSns на границе раздела основной ме­ талл — припой.

В работе [10] приведены результаты исследований старения припоев ПОС 40 и ПОС 61, а также паяных ими соединений никелированного сплава АМгб. Интервал исследованных тем­

ПОС 40 в результате старения по различным режимам. Наи­

Влияние старения на свойства паяных соединений исследо­ вали на соединениях сплава АМгб, паяных припоями ПОС 61 и ПОС 40 по никелевому гальванопокрытию. Механические испы­ тания паяных соединений после старения при температурах в

ционная зона паяных швов, выполненных припоем ПОС 40, в исходном состоянии состоит из дендритов р-фазы (твердый рас­ твор на основе свинца) на фоне эвтектики. Старение при 150° С приводит к распаду р-фазы с выделением твердого раствора на основе олова. Одновременно происходит сфероидизация р-фазы и коагуляция фазовых составляющих эвтектики. Скорость этих процессов тем выше, чем выше температура старения. В резуль­

ПОС 61 в шве, которая снижается в результате распада твер­

можных условиях эксплуатации паяных изделий из никелиро­ ванного сплава АМгб.

Как следует из рис. 77, где представлены результаты меха­ нических испытаний при 20° С нахлесточных паяных соединений сплава АМгб, состаренных при различных температурах, ста­ рение вызывает снижение прочности швов на 20—25%. Наиболее

Распределение элементов по ширине кристаллизационных зон показано на рис. 78. Центральные объемы зерен твердого раствора имеют повышенное содержание железа и никеля, пе­

редине кристаллизационных зон, как правило, уменьшается от­

150 кгс/мм2. Общее повышение микротвердости отмечается в ре­ зультате 100-часового старения при 400°С. Аналогично микротвердости изменяется и микро- т. э. д. с. Повышение микротвер­ дости в центре зерен после старения при 300°С, а также на на­ чальных этапах старения при 400 и 500°С, вероятно, связано с выделением здесь фазы на основе у-железа. Такой характер вы-

твердости сплава [78]. Ввиду малой концентрации железа в се­ редине кристаллизационных зон упрочнение от распада твердо­ го раствора здесь невелико.

Увеличение микротвердости медного сплава, происходящее после старения при 400° С в течение 100 ч, характерно для вы­ деления упорядоченной 0-фазы типа NiMn [62]. Термо-э. д. с. оказывается не чувствительной к распаду твердого раствора с выделением фазы на основе железа, однако значительно силь­ нее, чем микротвердость реагирует на образование 6-фазы.

яных соединений в зависимости от режима старения при темпе­ ратурах испытаний +20 и —196°С одинаков.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что длительный нагрев соединений нержавеющей стали Х18Н10Т, паянных припоем ПМцЮ, при температурах до 500° С не вызы­ вает заметного снижения их прочности. В связи с этим припой ПМцЮ может быть использован для пайки конструкций из нер­

Кристаллизационные зоны паяных швов, образующихся при пайке стали Х18Н10Т припоем Г40НХ, имеют в исходном со­ стоянии 'структуру однофазного твердого раствора на никелевой основе. При зазоре под пайку около 0,1 мм по ширине кристал­ лизационных зон расположено, как правило, два зерна твердого раствора. Ликвационные явления при затвердевании никелевого

сплава приводят к возникновению в шве зональной химической неоднородности. В результате этого характер и кинетика изме­ нения свойств в мнкрообъемах, а также структурные превраще-

Рис. 81. Влияние старения на микротвердость и термо-э. д. с. в микрообъемах кристаллизационных зон, соответствующих центру шва (а) и периферийным участкам (б). Основной металл — сталь Х18Н10Т, припой Г40НХ

ния, происходящие в результате старения, оказываются различ­ ными в центре и на периферии кристаллизационных зон (т. е. в центре зерен твердого раствора).

Так, в результате старения при температуре 300° С структур­ ные изменения, характерные для распада твердого раствора с ' выделением второй фазы, наблюдаются лишь по границам зе­ рен в середине кристаллизационных зон. Микротвердость здесь изменяется незначительно в результате старения до 500 ч, затем

126

І

центре зерен твердого раствора 'монотонно снижается от 200 до

зон по границам зерен. Микротвердость здесь увеличивается на 50% после выдержки 10 ч, уменьшается после 1000 ч до зна­ чений даже меньших, чем в исходном состоянии, а затем вновь увеличивается (см. рис. 81, а). Аналогично, но в меньшей сте­ пени изменяется микротвердость в центре зерен твердого раство­

сколько снижается при большей выдержке.

Наиболее значительные изменения в структуре кристаллиза­ ционных зон паяных швов и свойств соединений происходят в

стадиях старения фаза выделения имеет дисперсное строение и расположена геометрически регулярным образом, образуя видманштеттову структуру (см. рис. 83, а). В дальнейшем общий объем выделений увеличивается и образовавшаяся фаза приоб­ ретает структуру грубого конгломерата (см. рис. 83, б). Изме­ нение микротвердости в центре кристаллизационных зон, проис­

паяных соединений, состаренных при температуре 500° С, разру­ шение образцов происходит без остаточного прогиба и имеет межкрнсталлитный характер. Следов пластической деформация в микроструктуре швов при этом не наблюдается.

Полученные результаты свидетельствуют о сложном, много­ стадийном характере процесса распада твердого раствора в кристаллизационной зоне паяных швов. Вследствие химической неоднородности сплава в кристаллизационных зонах интенсив­ ность старения различна в центре шва и на его периферии. Наиболее сильно на механические свойства соединений влияет старение при температуре 500° С. В связи со значительным охрупчиванием швов припой Г40НХ нельзя рекомендовать для пайки изделий из стали Х18Н10Т, работающих в условиях до­ статочного длительного нагрева при температурах около 500° С.