Качегтпо паяного изделия существенно зависит не только от свойств пниных соединений, но и от того, как изменяются свойства паяемого (оснонпога) материала под действием нагрева при пайке и мате­риала деталей, не подвергаемых непосредственно пайке, но нагревае-

ц*

мых в процессе ее выполнения. Ухудшение свойств конструкцион­ного материала и прежде всего его механических и коррозион­ных свойств под действием нагрева в процессе пайки связано с его структурными изменениями, проходящими при этом: снятие эффектов нагартовки и термической обработки, ростом зерна н изменением состояния сплава по границам зерен. Поэтому при вы­боре припоев по температуре их плавления и при разработке ре­жима и термического цикла пайки необходимо учитывать критиче­ские температуры, выше и ниже которых в конструкционном ма­териале начинают развиваться упомянутые процессы. Необходимо ограничивать температурный режим и термический цикл пайки в соответствии с условиями сохранения эксплуатационных свойств.

Разупрочнение деформированного металла или сплава при на­греве является результатом процессов возврата, первичной и соби­рательной рекристаллизации, а в некоторых случаях н вторичной рекристаллизации [13, 14].

При нагреве холоднодеформированного металла до температуры 0,2ТПЛ идет первая стадия — возврат или отдых; при этом вакан­сии перемещаются к границам зерен с межузельными атомами, что приводит к уменьшению количества дислокаций и снижению микронапряжепий в металле и, следовательно, к понижению проч­ности и повышению пластичности металла.

При нагреве слабодеформированных железа, алюминия и нх сплавов до температуры ~0,3 Т'пл в них наступает вторая стадия возврата — полигонизация; при этом формируется ячеистая струк­тура, являющаяся следствием образования субзерен с угловыми границами, и пластичность металла еще более повышается.

При иагреве слабо холоднодеформированного металла в интер­вале температур 0,4—0,5 ТПп в местах наибольшей концентрации дис­локаций (на границах старых деформированных зерен) зарожда­ются и растут новые равновесные зерна (первичная рекристаллиза­ция). При достаточной выдержке или при дальнейшем повышении температуры текстурированная структура металла заменяется рав­ноосными зернами рекристаллизованной структуры. Все это при­водит к снижению прочности и дальнейшему повышению пластич­ности металла.

Величина рекрнсталлизованного зерна зависит от степени де­формации, температуры и времени рекристаллизации исходного раз­мера зерна. Максимальный размер зерна характерен для рекри­сталлизации металла, подвергнутого критической степени деформа­ции (3—15%). Прн этом в металле при рекристаллизации обра­зуется ограниченное число зародышей рекристаллизованных зе­рен.

Дальнейшее повышение степени деформации приводит к уско­рению роста числа центров рекристаллизованных зерен по степенно­му, а повышение температуры нагрева — по экспоненциальному за­кону. При дальнейшем повышении температуры рост зерен вслед­ствие усиления диффузионных процессов резко возрастает.

Температура рекристаллизации сильно деформированных чистых металлов по правилу А. А. Бочвара составляет 0,3—0,4 Тил, 3 у сплавов и сталей она существенно выше. Данные о такой темпе­ратуре для сплавов могут быть определены по их диаграммам ре­кристаллизации, представляющим зависимость температуры начала и конца этого процесса от степени деформации при заданной дли­тельности иагрева, или по трехмерным диаграммам рекристаллиза -

цин, представляющим собой зависимость средней площади зерна от степени деформации и температуры [15].

У таких металлов, как молибден и хром, рекристаллизация при­водит к снижению их пластичности при комнатной температуре и предела ползучести при повышенных температурах.

Уже после первичной рекристаллизации изменяются также электрическое сопротивление, удельный объем, Т. 3. д. с. и другие физические свойства металлов и сплавов, приближаясь к таковым для отожженного состояния.

Собирательная рекристаллизация характеризуется дальнейшим ростом зерен, возникающих в результате первичной рекристаллиза­ции. При этом происходит аномальный рост крупных зерен за счет мелких, уменьшение общей длины границ зерен, понижение поверх­ностной энергии металла, образование, тронных стыков зерен под углом 120°. -

Собирательная рекристаллизация протекает тем интенсивнее, чем выше температура иагрева. Включения дисперсных фаз тормо­зят первичную и собирательную рекристаллизацию. При еще более высокой температуре нагрева металлов и сплавов может получить развитие вторичная рекристаллизация, при которой. происходит ано­мальный рост некоторых крупных зерен и образование разнозереи - ной грубой структуры металла.

Изменение коррозионной стойкости н разупрочнение состарен­ных нли закаленных сплавов при нагреве происходит в результате искусственного (£»20°С) илн естественного 20°С) распада пе­ресыщенных твердых растворов. Такой распад может происходить прерывисто (локально) или непрерывно (однородно).

Для прерывистого распада пересыщенных твердых растворов ха­рактерно протекание его сначала по дефектным местам решетки, на­пример по границам зерен. В этих местах начинается образование областей распада твердого раствора. Это приводит к формирова­нию так называемой ячеистой структуры сплава. Такой процесс ста­рения характерен для твердых растворов сплавов систем меди с ггребром, бериллием, индием, никеля с бериллием, евница с оловом, железа с углеродом н происходит сразу с образованием выделений ЧІІСТНЦ новой фазы. Старение с выделением частиц новой фазы но границам зерен сплава может приводить к его охрупчиванию (на­пример, к отпускной хрупкости в сталях); чаще всего подобное яв­ление имеет место при распаде твердых растворов внедрения.

Распад твердых растворов по всему объему характерен для случая, когда фаза выделения когерентна, т. е. близка по парамет­рам н структуре, твердому раствору. Примером служат твердые растворы на основе никеля с алюминием, титаном, кремнием, хро­мом, медью, кобальтом, алюминия с медью и т. п. При этом за­рождение центров новой фазы происходит в результате межатом­ного взаимодействия с образованием новой фазы через промежу- шчпые метастабильные фазы.

Изменение состояния метамов и сплавов по границам зерен может быть следствием перегрева или пережога. При перегреве в металлах и сплавах образуется крупнокристаллическая структура, п результате чего ухудшаются их механические, особенно динами­ческие, свойства. К перегреву не склонны наследственно мелко - н'риистые стали, содержащие 0,03—0,04% А1. или 0,1—0,4% Ті, но склонны стали с наследственно крупным зерном. Структурные [НМСМСШІЯ материала при перегреве могут быть устранены после­дующей нормализацией п сплавах, не испытывающих фазового на­клепа.

Пережог сплавов независимо от их исходного состояния насту­пает вследствие оплавления или окисления границ зерен при на­греве их вблизи температуры солидуса, что существенно снижает их пределы прочности, усталости, пластичность и вязкость.

Пережог в сталях н сплавах протекает в три стадии. На пер­вой стадии происходит обогащение границ зерен легирующими эле­ментами. На второй стадии по границам зерен возникают пусто­ты без признаков окислення металла. На третьей стадии происхо­дит окисление границ зерен. Исправление структуры конструкцион­ных материалов после пережога возможно только после первой его стадии путем последующей гомогенизации н отжига. Структурные изменения на второй н третьей стадиях пережога — неустраняемый дефект.

При определении совместимости паяемого материала с терми­ческим режимом пайки необходимо учитывать также влияние тем­пературы пайки на предел текучести паяемого материала, так как при резком его снижении и достаточно малой толщине стенок воз­можна потеря устойчивости или возникновения тепловых дефор­маций н изменения вследствие этого формы и размеров изделия.