Пайка сталей и чугуна
Пайка углеродистых и низколегированных сталей. Пайка низкоуглеродистых и низколегированных сталей не вызывает трудностей и может быть осуществлена всеми известными способами. В паяных конструкциях и изделияз используют углеродистые стали обыкновенного качества группы А, Б, В марок Ст0-Ст6 (ГОСТ 380-71), низколегированные, применяемые в судостроении, химическом и нефтяном машиностроении, стали с карбидным упрочнением: 16Г2АФД, 15Г2АФД, легированные Si, V, Ni, Cu: например стали 10ХСНД, 09Г2С, 09Г2Д, 15ГФД и другие.
Среди основ или компонентов припоев слабое химическое сродство с железом имеют: Ag, Bi, Pb, Cd, Cu, Au, Pd, Ga, Ni, более сильное – Sn, образующее с железом химическое соединение с закрытым минимумом и монотектику.
Сильным химическим сродством с железом обладают Al, P, Si, Ni, Zr, Zn, образующие с ним диаграммы состояния с одним или несколькими химическими соединениями.
Низкотемпературная пайка: низкотемпературная пайка припоями Sn – Pb основы с использованием флюсов – водных растворов ZnCl2 (припои ПОССу 40-0,5; ПОС – 61; олово).
При пайке возможно образование прослойки интерметаллида FeSn2 - хрупкой, снижающей пластичность шва, поэтому не следует допускать перегрева припоя, т. к. увеличивается толщина интерметаллидной прослойки, повышается пористость швов, снижается прочность.
Цинковые припои: мало пригодны из-за плохого смачивания поверхности, низкого предела прочности паяных соединений т. к. по границе раздела фаз образуются хрупкие интерметаллидные соединения.
Кадмиевые припои: плохо растекаются, не дают прочных соединений.
Кадмиево-серебряные припои, легированные цинком, дают прочные соединения (припой состава 82Cd, 16Zn, 2Ag): предел прочности sв = 160Мпа.
Высокотемпературная пайка: высокотемпературная пайка выполняется медным, медно-цинковыми и серебряными припоями. Меднофосфорные припои не рекомендуются, т. к. образуют хрупкие фосфиды железа по границе спая. Возможно использование меднофосфорных припоев только для соединений, не работающих при вибрационных и динамических нагрузках.
В качестве флюса используется бура Na2B4O7, флюсы ПВ – 200, ПВ – 201, ПВ – 209, ПВ – 284Х.
Пайка выполняется в газовых средах, в атмосфере водорода, диссоциированного аммиака, в продуктах неполного сгорания смесей воздуха с газами: пропаном, генераторным городским.
Окисная плёнка на поверхности низкоуглеродистых и низколегированных сталей нестойкая, легко восстанавливается в газовых средах и растворяется во флюсе.
При выборе Тп и способа нагрева следует учитывать возможность отжига сталей, превращений остаточного аустенита в мартенсит, распад мартенсита, развитие отпускной хрупкости. Пайку ведут при температуре высокого отпуска (6200С) припоем ПСр40.
Таким образом: низколегированные стали можно паять всеми известными способами, следует учитывать только то, что некоторые легирующие элементы (Al, Cr) образуют стойкие окислы. Тогда применяют более активные флюсы, либо газовые среды- азот или Ar +BF3.
Композиционные припои используют при пайке соединений с зазорами a>2мм: используют порошковый припой с добавлением до 30% тугоплавкого наполнителя.
Паста: 70% порошка припоя (62%Cu + 30%Mn + 8%Ni)
20% наполнителя (порошки Cu и C0 в соотношении 1:1
10% флюс (80%Na2B4O7 + 20%H3BO3).
При больших сборочных зазорах прочность паяных соединений резко падает: появляется усадочная пористость, снижается эффект упрочнения шва.
При зазорах a < 1мм: для пайки используется композиционный следующего состава: припой 68%, наполнитель сталь 20-12%; флюс-стекло-10%, флюс ПВ 201-10%; температура пайки Тп =11800С, время пайки - tп=120с. Тугоплавкий наполнитель добавляют в пасту в зависимости от величины соединительного зазора.