В паяных изделиях применяют коррозионно-стойкие стали: ферритные, легированные хромом; аустенитные и аустенитно-фер­ритные, легированные хромом и никелем; мартенситные и аусте­нитно-мартенситные, легированные ферритообразующими эле­ментами — алюминием, титаном, молибденом и т. п.

На поверхности этих сталей образуются оксиды, химически более стойкие из-за растворенного в них хрома [16]. При нагреце в вакууме на поверхности обнаружены только оксиды типа шпи­нели (Fe0-Me203), тогда как при нагреве на воздухе выявляются, как правило, два вида оксидов Ме203 и Fe0-Me203. Оксиды Ме203, появляющиеся при более высоких температурах, обога­щены хромом, а на поверхности сталей, особенно богатых хро­мом, образуется оксид хрома СггОз.. Поэтому при низкотемпе­ратурной пайке таких сталей необходимо применять более актив­ные флюсы. При пайке легированными припоями в этом случае непригодны обычные канифольно-спиртовые флюсы, активиро­ванные ZnCb и NH4CI, а также хлоридные флюсы ZnCb и NH4CI, их смеси и растворы. В качестве флюса пригоден раствор орто - фосфорной кислоты плотностью 1,6—1,7 г/см3.

Ортофосфорная кислота вызывает сильную коррозию стали; для ослабления коррозионного действия она обычно раство­ряется в смеси спирта (этиленгликоля, этилового) с защитными составляющими флюсов, в частности с канифолью. Рекомендо­ван следующий состав флюса (ЛМ1): 100 мл ортофосфор - кислоты, 300—500 мл винного спирта или этиленгликоля и 20— 100 г канифоли. Оптимальный состзД(флюса: 100 мл ортофосфор - ной кислоты, 4О0мл спирта или этиленгликоля и 30 г канифоли. Такой флюс слабокоррозионный и применим при пайке в интер­вале температур 280—320 °С; при температуре 350 °С и выше флюс улетучивается, а спирт воспламеняется. При нагреве орто - фосфорной кислоты до температуры 200—300 °С она превра­щается в пирофосфорную кислоту Н4Р2О7. В температурном ин­тервале образования пирофосфорной кислоты флюс наиболее активен.

После пайки с флюсом ЛМ1, содержащим ортофосфорную кислоту, промывка паяного соединения в щелочи необязательна; достаточно удалить флюс протиркой. Ввиду возможного улету­чивания составляющих флюса нагрев при пайке проводят паяль­ником или погружением в жидкий припой. При пайке с перегре­вом в газовом пламени и в печи прочность паяного шва может оказаться пониженной (табл. 46).

При низкотемпературной пайке коррозионно-стойких сталей 12Х18Н10Т флюсы в порядке возрастания активности можно рас­положить в ряд ЛМ1; 38Н; 25.

Припои ПОС 61, ПОС 40 и олово плохо затекают в зазор при пайке стали 12Х19Н9Т с флюсами ЛК2, НИСО, КЭ, а олово также и с флюсами: водным раствором ZnCl2, ЛМ1.

Применение флюса ЛМ1 и флюса с 40 % Н3РО4, Н2О осталь­ное при пайке оловянно-свинцовыми припоями приводит, кроме

Таблица 46. 'Механические свойства соединений йз стали 12Х18Н9Т, паянных паяльником с флюсом Л Ml Припой Tcf, нахлесточных соединений, МПа <тв стыковых соединений, МПа без перегрева с перегревом на 100 °С Олово 02 30,9 ПОС 30 28,4 — — ПОС 40 29,4 39,2 25,5 ПОС 61 — 59,8 40,2

того, к образованию значительной пористости в капиллярном участке шва. Припой ПСр 2,5 при пайке с флюсом ЛМ1 совсем не растекается и не затекает в зазор на образцах из стали 12Х18Н10Т. При пайке стали 10 кадмиевыми припоями ПСр ЗКд, ПСрК5ЦН с флюсами ЛМ1, 40 % Н3РО4 и флюсом № 3 обнару­жено весьма слабое затекание их в зазоры и значительная пори­стость в шве.

Наиболее активны и удобны при пайке коррозионно-стойкой стали припоем ПОС 61 флюс Ф25, а при пайке стали 10— флюсы Ф10 и «Прима 2». Флюсы Ф10 и Ф25— реактивного действия; при их контакте со сталью на ее поверхности высаживаются олово и кадмий, которые образуют легкоплавкий подслой, облегчающий растекание припоя. Остатки этих флюсов необходимо после пайки тщательно смывать.

Коррозионно-стойкие стали различных типов паяют припоями на основе серебра, меди, никеля с флюсами, содержащими буру, борный ангидрид, или с флюсами, содержащими фториды метал­лов или смесь буры, борного ангидрида с фторборатами. При пайке при температуре 600—800 °С наиболее широкое применение полу­чили флюсы ПВ209, ПВ284 и 18В. При температуре выше 800 °С обычно паяют с флюсами ПВ200 и ПВ201.

При пайке в пламени горелок деталей из коррозионно-стойкой стали флюсы ПВ200 и ПВ201 необходимо наносить на паяемую поверхность в виде пасты, замешанной на воде, до начала ее нагре­ва, а во время нагрева и пайки продолжать обильное флюсование; флюс ПВ209 наносят при пайке; предварительное нанесение флюса ПВ209 на детали из коррозионно-стойких сталей приводит к «при­кипанню» флюса, что затрудняет смывку его остатков после пайки. Остатки флюса ПВ200 после пайки необходимо удалять в том случае, если изделие изготовлено из стали 09X15Н8Ю.

Все эти флюсы в пламени горелок из-за взаимодействия с газами быстро теряют активность; время их контакта с пламенем горелок ограничивают 4—5 мин. Детали предварительно подо­гревают до температуры 400—450 °С.

Пайку в печах стальных изделий с флюсом ведут только при возможности удаления со стали окалины и при наличии припусков на обработку резанием. При печной пайке в контейнере с аргоном с потоком последнего может быть занесен воздух. Поэтому паяе­мые изделия экранируют стальными экранами типа крышек или колпаков. При пайке в вакууме, во избежание окисления стальных деталей при охлаждении, откачку продолжают до температуры 150—200 °С.

Дозирование флюса облегчает процесс удаления его продук­тов после пайки. Остатки флюсов ПВ209 и ПВ284 вызывают кор­розию; они рыхлые и легко растворяются в воде в течение несколь­ких минут. Их удаляют промывкой в проточной холодной воде мягкой металлической щеткой. Флюсы ПВ200 и ПВ201 образуют после пайки твердую стекловидную корку, растворимую в 10 %- ном растворе кислого сернокислого натрия или калия (при 20 °С в течение 1 —1,5 ч или при 40—45 °С в течение 15—20 мин; при 70—80 °С в течение 10 мин с последующей промывкой в воде и сушкой). Возможно удаление остатков флюсов также путем ки­пячения в водном хромпиковом растворе (0,3—0,5 г/л) в течение 5—6 ч или кипячения в ванне для оксидирования стальных изделий в растворе, содержащем 500—600 г/л NaOH, 200—250 г/л NaNCb, при температуре 140 °С в течение 1—2 ч или погружения в 10 %-ный раствор серной кислоты и хромовой кислоты (200 г/л) при температуре 20 °С в течение 10—15 мин.

Для пайки коррозионно-стойких сталей применяют серебряные припои, медь и медные припои: латунь, нейзильбер, медь с мар­ганцем и никелем (главным образом самофлюсующиеся припои ВПр-2, ВПр-4), припои медь—никель — кремний (ВПр-1), (ПЖ45), палладиевые припои и припои с золотом.

Температура смачивания припоями стали 12Х18Н10Т при на­греве в печи в течение 15 мин, изотермической выдержке зависит и от способа удаления оксидной пленки (табл. 47).

Таблица 47. Температура смачивания стали 12Х18Н10Т, °С, в различных условиях печной пайки Припой Вакуум (р= (2,66- -6,65) 10“2 Па) Вакуум (р = 2,66-10“2 Па) + -(-пары Li Среда BF3 Никелевое покрытие Sn 748 368 700 668 Pb 500 223 — — ПСр 2 215 780 — 780 Си 1183 — 1183 — Си — 10 % Ni 1150 — — —

При пайке соединений с вертикально расположенными швами припои, богатые серебром, вследствие большой жидкотекучести стекают к нижним участкам швов; в этом случае целесообразна пайка композиционными припоями. Серебряные припои весьма слабо растворяют коррозионно-стойкие стали в процессе пайки, не проникают по границам зерен и не образуют прослоек хрупких интерметаллидов.

По данным С. X. Систера и других исследователей, соединения из хромистых ферритных сталей, паянные серебряными припоями, не содержащими никеля, склонны к щелевой коррозии во влажном воздухе или в потоке воды. Щелевая коррозия не возникает при пайке серебряными припоями, содержащими 2—2,5 Ni.

Наиболее пригодны для пайки хромистых ферритных сталей припои следующих составов, %: 1) 40 Ag, 30 Си, 28 Zn, 2 Ni; тем­пература растекания 783 °С; 2) 40 Ag, 30 Си, 25 Zn, 5 Ni; темпе­ратура растекания 850 °С; 3) 50 Ag; 15,5 Си, 16 Cd, 15,5 Zn, 3 Ni; температура растекания 690 °С.

Серебряные припои непригодны для пайки ядерных энерге­тических установок из-за легкой повреждаемости паяных соеди­нений и повышенной облучаемости персонала атомных электро­станций радиоактивными изотопами серебра и цинка. Наилучшими припоями в этом случае являются припои на основе золота и пал­ладия, а также припои системы Fe—Мп—Сг—Ni—Си. Для пре­дотвращения химической эрозии стали в припоях этой системы на ее поверхность перед пайкой наносят порошок никеля. Паянные таким образом соединения, по данным А. В. Орлова, надежно эксплуатируются в коррозионно-активных теплоносителях в те­чение (10—100) 103 ч.

При пайке нестабилизированных коррозионно-стойких аусте­нитных сталей следует учитывать их возможную склонность к интеркристаллитной коррозии после нагрева в интервале темпе­ратур 500—750 °С; поэтому припои с температурой пайки в этом интервале малопригодны для таких сталей. Серебряные припои с температурой растекания 620—750 °С применяют для пайки сталей, содержащих малое количество углерода или стабилизи­рованных карбидообразующими элементами (Ті, Zr), устраняю­щими склонность их к интеркристаллитной коррозии после на­грева.

Пайка серебряными припоями сталей с содержанием 13 % Сг (ферритных) не снижает коррозионной стойкости паяемого метал­ла, так как эти стали склонны к интеркристаллитной коррозии только после закалки от температуры свыше 900 °С. Заполнение зазора припоем ПСр 40 и образование паяного шва происходит быстро, но для прочного сцепления шва с основным металлом необходим контакт стали с жидким припоем в течение не менее 2 мин.

Медные припои используют для пайки коррозионно-стойких сталей в интервале'температур 950—1150 °С. Медь в качестве при­поя применяют при пайке сложных изделий, металл которых при сборке подвергался значительной нагартовке, а припой перед пайкой был уложен в зазор. В этом случае при применении сереб­ряных припоев и латуней с температурой пайки ниже 1000 °С су­ществует опасность хрупкого разрушения паяемого металла в контакте с жид§й'Мсоірипоем. Применение меди и припоев с темпе­ратурой пайки,4выш£ 1100 °С вызывает отжиг стали и устраняет внутренние растягивающие напряжения в ней раньше, чем рас­плавится припой, что предотвращает растрескивание основного металла.

До недавнего времени наиболее распространенными медными припоями для пайки коррозионно-стойких сталей были латуни. Латуни хорошо растекаются по стали, хорошо затекают в капил­лярные зазоры и образуют достаточно прочные паяные швы. Однако латуни, как и серебряные припои, обладают существен­ными недостатками: в жидком состоянии они проникают в сталь по границам зерен и способствуют хрупкому разрушению нагарто - ванных сталей. Самопроизвольное разрушение отожженных аусте­нитных сталей в контакте с жидкой латунью Л63 наступает при индукционной пайке или при пайке в газовом пламени, т. е. когда из-за быстрого и неравномерного нагрева и малой теплопровод­ности стали в ней могут создаваться большие местные растяги­вающие напряжения.

Образование трещин в отожженных сталях при контакте с жидкой латунью практически устраняется при пайке в печах или соляных ваннах, где обеспечивается достаточно равномерный нагрев паяемых деталей. При пайке в пламени газовой горелки или в индукционных установках следует максимально ограничи­вать продолжительность контакта стали с жидкой латунью, не допускать возникновения растягивающих напряжений в паяемых деталях и повторной перепайки.

Наиболее технологичны при пайке коррозионно-стойких сталей самофлюсующие медно-марганцево-никелевые припои ВПр-2 и ВПр-4, легированные небольшим количеством лития или лития и бора, хорошо затекающие в капиллярные зазоры при нагреве в среде проточного аргона. При пайке самофлюсующим припоем ВПр-2 в печах в среде проточного аргона или в вакууме (р = 1,33*10^-1,33 Па) деталей из коррозионно-стойких сталей 12Х18Н9Т, 09Х15Н8Ю, 08Х17Н5МЗ и других образуются плотные швы с плавными галтельными участками светлого цвета. Поверх­ность галтельных участков швов, выполненных припоем ВПр-4, более темного цвета. Эрозионное воздействие этих припоев на сталь 12Х18Н9Т весьма слабое. С повышением температуры пайки площадь основного металла, облуженная припоями ВПр-2 и ВПр-4, рядом с галтельными участками увеличивается.

Скорость химической эрозии стали 12Х18Н9Т в припое ВПр-2 (как наименее активного в этом отношении припоя среди извест­ных самофлюсующих припоев ПМ17, ПМ17А, ВПр-13, ВПр-4 и ВПр-2) существенно зависит от температуры и при ее повыше­нии растет. В процессе выдержки при постоянной температуре скорость развития химической эрозии по мере насыщения припоя компонентами паяемого сплава уменьшается. Насыщение жидкого припоя в галтельных участках шва, имеющего больший объем, требует более длительной выдержки, чем в капиллярных участках шва, имеющих меньший объем жидкого припоя.

Легирование припоя ВПр-2 порошком никеля при компози­ционной пайке снижает степень химической эрозии стали 12Х18Н9Т, заметно повышает прочность паяного шва и не ухуд­шает коррозионной стойкости паяных соединений.

Технологический процесс композиционной пайки соединений типа трубка — трубная доска (рис. 54) состоит из следующих операций: подготовки поверхности, сборки, нанесения порошка на горизонтальную деталь, укладки дозированной порции припоя между трубками над трубной доской и нагрева по заданному тер­мическому режиму. Использование композиционной пайки пред­отвращает образование непропаев, скопления припоя у зазора, интенсивной химической эрозии в галтельных участках шва. До­
пустимый температурный перепад по трубной доске при пайке соединений такого типа ^25—30 °С при т^ 1 мин.

В качестве наполнителя при композицион­ной пайке сталей может быть использован поро­шок никеля, а при пайке латуни со сталью — медный порошок. Дисперсность порошков в пре­делах 30—50 мкм. При необходимости полного растворения порошка наполнителя в процессе пайки его количество не должно превышать 20%.

Детали из стали 12Х18Н9Т паяют припоями ВПр2 и ВПр-4 при индукционном нагреве на воздухе с небольшой подфлюсовкой, например, флюсом ПВ200. Соединения, паянные припоями ВПр-2 и ВПр-4, могут работать кратковремен­но примерно при температуре до 500 °С.

Припои системы Си—Ni—Si, например ВПр-1, ПЖ45, имеющие температуру растека­ния выше 1100 °С, как и медь, применяют для пайки деталей из нагартованных (напри­мер, при сборке) коррозионно-стойких сталей,, а также для пайки конструкций, в материале которых в результате теплового цикла пайки могут возникнуть внутренние растягивающие на­пряжения.

Припой ВПр-1 способствует повышению стойкости против хи­мической эрозии стали 12Х18Н9Т при пайке в печи с флюсом ПВ201 в интервале температур 1200 + 50 °С. Для формирования хороших галтельных участков швов с обратной стороны телеско­пических соединений применяют поддув холодного аргона внутрь паяемых труб. Соединения, паянные припоями ВПр-1 и ПЖ45, теплостойки до температуры ~700 °С.

Замена сварки пайкой при изготовлении трубопроводов из стали 12Х18Н9Т позволяет повысить их сопротивление усталости.

Пайка в печи сталей высокотемпературными припоями с нагре­вом на воздухе возможна с применением солевых флюсов 209, 200, 201, 18В, буры.

Стали перлитного класса паяют припоями, позволяющими пос­ле пайки проводить соответствующую термообработку, обеспечи­вающую сохранение механических свойств паяемого материала. Например, образцы из стали 12Х1МФ, нагретые по ТРП предва­рительно до 1065, 1120, 1175 °С в течение 5 мин и охлажденные до 150 °С со скоростью 90°С/ч в водороде, а затем на воздухе после термообработки по режиму: нагрев до 999 °С в течение 30 мин, охлаждение в аргоне; выдержка при 840 °С в течение 30 мин с последующей закалкой в соли; отпуск на воздухе при 580 °С в течение 2 ч, не обнаруживали влияния процесса пайки на свойства паяемого материала. Перед пайкой образцы очищают

Припой	Состав припоя, %	Температура,°С	Вид
ликви­ дуса	пайки	припоя
Ag —Си — Zn	50 Ag; 15,5 Си; 15,5 Zn; 16 С; 3 Ni	685	960	Проволока
Ag —Мп —Li	84,8 Ag; 15 Мп; 0,2 Li	970	1035	Фольга
Ni — Сг — Si — В	83.5 Ni; 6 Сг; 5 Si; 3 В; 2.5 Fe	1000	1065	Порошок
Мп — Ni — Со	67,5 Мп; 16 Ni; 16 Со; 0,5 В	1025	1120	У>
Ni —Сг —Si	70 Ni; 20 Сг; 9 Si; 1 Fe	1080	1175	»

погружением на 5—10 мин в 50 %-ный раствор гидрохлорной кислоты при температуре 20 °С. При пайке используют припой сис­темы Ag—Си—Li, обладающий высокой пластичностью; припой системы Ag—Мп с хорошей смачивающей способностью; припой системы Мп—Ni—Со, обеспечивающий высокую пластичность швов, и припой Ni—Сг—Si—В, обладающий высокой прочностью и жаростойкостью. Состав припоев, применяемых при пайке этой стали, приведен в табл. 48.

Припой в виде фольги закладывают в зазор; в виде проволо­ки крепят к месту акриловым цементом или прихватывают точеч­ной сваркой; порошок припоя применяют в виде суспензии с ак­риловой смолой. Количество припоя зависит от вида его нанесе­ния: порошкообразный припой используют в четырехкратном объеме по сравнению с объемом капиллярного зазора, проволоку лишь в двухкратном объеме. После травления шлифов паяных соединений было обнаружено, что сталь в состоянии поставки имеет ферритно-перлитную структуру, в термообработанном по термическому режиму пайки — закалочную мартенситную струк­туру. Повышение температуры пайки не привело к значительному снижению прочности и пластичности стали. Самая высокая плас­тичность паяных швов обнаружена в соединениях, выполненных припоями Мп—Ni—Со, Ag—Си—Zn и Ag—Мп—Li (табл. 49).

С увеличением зазора пластичность швов снижается.

Коррозионно-стойкие и жаропрочные материалы, содержащие хром, оксиды которого трудно восстанавливаются, паяют в сухом чистом водороде или диссоциированном аммиаке с точкой росы от —55 до —70 °С.

Поверхности контейнеров, приспособлений и деталей при пай­ке в водороде, вакууме и других средах должны быть предвари­тельно очищены от оксидов. Температура восстановления оксидов при нагреве в защитной атмосфере должна быть близкой к темпе­ратуре плавления припоя, но не ниже. На поверхности сталей,

Таблица 49. Относительное удлинение в зависимости от ширины зазора в паяных швах из стали 12Х1МФ после пайки и термообработки Ширина Удлинение, %, при использовании припоев системы зазора, мм Ag — Си — Zn Ag — Mn — Li Ni —Сг —Si — В Mn — Ni — Со Ni — Сг — Si 0,05 8,1/18 6/15,8 5,7/9,5 8,3/18,9 7/18,2 0,15 7,8/18 6,4/16,6 5,4/8,5 7,2/15,4 6,9/13,1 0,25 5,4/9,6 6,9/14,8 4,8/6,8 6,1/12,5 6,9/13,2 Примечание. В числителе приведены показатели при базе измерений 50 мм, в знаме­нателе — 12 мм.

содержащих никель, хром, кремний, бор, температура восстанов­ления оксидов в сухом водороде 900—990 °С, а при пайке медью — 1020 °С.

Низкая точка росы выходящего из контейнера газа является показателем того, что оксиды на поверхности детали восстанов­лены.

Пайка в невысоком вакууме с разрежением 1,33-10—1,33 Па требует предварительного электролитического покрытия стали ни­келем и медью. Пайка коррозионно-стойких сталей в активных га­зовых средах (смесь аргона с фтористым водородом или фто­ристым бором) возможна только при тщательной их сушке, осо­бенно если температура пайки ниже 1000 °С. В смеси аргона с фтористым водородом паяют, например, стали, содержащие более 18 % Сг или легированные несколькими процентами алюминия и титана.

Коррозионно-стойкие стали в сухом аргоне и невысоком ва­кууме паяют главным образом самофлюсующими припоями на основе серебра или меди, легированными литием или литием и бором. Однако стали, содержащие ^18 % Сг и легированные алюминием, кремнием, титаном, плохо смачиваются самофлю - сующим припоем ПСр 72ЛМН по поверхности, свободно обте­каемой струей аргона. Растекание припоя ПСр 72ЛМН по таким сталям происходит только в экранированных от потока аргона полостях изделия. При пайке таких сталей может быть использо­ван припой ПСр 72ЛМН, активированный небольшими добавками титана (0,12%) или циркония (~1 %) [12].

Введение в серебряный припой ПСр 72ЛМН (легированный для самофлюсуемости литием или литием и бором) титана или цирко­ния активирует его растекание по стали 12Х18Н9Т в среде про­точного чистого аргона [12]. Для этого достаточно ввести в него 0,12 % Ті или 1 % Zr. Температура начала плавления и расте­кания припоя по стали повышается от 880 до 960 °С при введения 0,12 % Ті и до 1040—1080 °С при введении 1 % Zr.

Добавка циркония в самофлюсующий припой ПСр 72ЛМН при пайке в печи способствует повышению прочности соединения при испытании на срез по сравнению с прочностью соединения, паян­ного припоем ПСр 72ЛМН (табл. 50). Прочность шва при срезе

Таблица 50. Сопротивление срезу соединений из стали 12Х18Н9Т, паянных в среде проточного аргона Припой Ширина нахлестки, мм Площадь спая, мм2 Сопротивле­ние срезу, МПа Способ нагрева ПСр 72ЛМН 2,6 31,2 330—370 В печи ПСр 72ЛМН (0,12 % Ті) 2,9 36,0 310—401 ПСр 72ЛМН (1 % Zr) 2,9 36,3 418—520 ПСр 72ЛМН 3,0 36,0 161—220 Электросо­ ПСр 72ЛМН (0,12 % Ті) 2,6—3 31,2—36 165—216 противле­ ПСр 72ЛМН (1 % Zr) 3,0 26,0 215—235 нием

соединений из стали 12Х18Н9Т, паянных в печи припоем ПСр 72ЛМН, активированных 1 % Zn, на 30—40 % выше, чем при пайке припоем ПСр 72ЛМН. При пайке электросопротивле­нием в среде проточного аргона применение активированного цирконием или титаном припоя ПСр 72ЛМН приводит также к относительному повышению прочности паяного шва.

В патентах и других публикациях широко подтверждено акти­вирующее и упрочняющее действие титана и циркония при пайке коррозионно-стойких сталей, а также меди и ее сплавов между собой. Учитывая особенно высокую химическую активность титана и циркония по отношению к меди, можно полагать, что такое уп­рочнение обусловлено образованием в пластичной матрице припоя или по его границам зерен первичных кристаллов химических соединений меди с титаном или цирконием. При введении 1 % Zr упрочнение паяного шва намного выше, чем при легировании при­поя меньшим количеством титана (0,12 % Ті). Можно полагать, что до некоторого критического количества этих элементов, пока первичные кристаллы не образуют сплошного хрупкого каркаса, пластичность шва заметно не снижается и упрочнение паяного шва может происходить без существенного снижения его пластич­ности.

В табл. 51 представлены средние (из пяти образцов) данные о временном сопротивлении разрыву стыковых соединений из коррозионно-стойких сталей, паянных серебряными припоями.

Припои системы Ag—Cd—Си—Zn и ее подсистем пригодны для паяных соединений, работающих до температуры 200 °С. Повышение температуры работы их до 300 и 400 °С достигается применением сплавов на основе системы Ag—Си—Zn, дополни­тельно легированных марганцем и никелем. Среди этих припоев выделяется двойной однофазный сплав, содержащий 85 % Ag и 15 % Мп, тогда как все остальные припои многофазны, вклкь чают эвтектическую структуру.

Нахлесточное соединение из отожженной аустенитной стал», паянное припоем системы Ni—Сг—Si—В—С в среде водорода с точкой росы —68 °С, при испытании на усталость при темпера-

Состав припоя, %	c	iB, МПа,	при температуре,	°С
Ag	Си	Zn	Cd, Ni	Mn, P	20	100	200	300	400
40	19	21	20 Cd		450	420	380	200	60
30	28	21	21 Cd	—	450	400	300	160	ЗО
20	40	25	15 Cd	—	420	400	300	120	20
44	30	26	—	—	500	440	440	300	100
25	41	34	—	—	500	500	440	300	120
49	16	23	4,5 Ni	7,5 Mn	600	600	600	400	120
27	38	20	5,5 Ni	9,5 Mn	580	580	560	380	200
15	80	—	—	5 P	600	500	300	160	50
85	—	—	—	15 Mn	360	340	320	300	180

туре 20 °С на базе 5-Ю7 циклов оказалось равнопрочным с паяе­мой сталью. Пределы выносливости стали и паяного соединения при температуре 592 °С соответственно равны 212,6 и 186,1 МПа (при ширине нахлестки, равной трем толщинам паяемого листа).

Для сталей нашла применение контактно-реактивная пайка с прослойками или порошками компонентов припоя — меди, мар­ганца и никеля. Прослойки этих компонентов наносят термова­куумным напылением на участки стальных деталей, подлежащие пайке. Смесь порошков с флюсом укладывают в зазор. Смесь порошков марганца и никеля (10—20 % Ni), смешанная с бурой в количестве 20—50 % массы припоя, может быть применена для пайки среднеуглеродистой стали с композиционным абразивным материалом, состоящим из медной матрицы с вкраплениями ал­мазной крошки.

После контактно-реактивной пайки электросопротивлением на трехфазной установке с графитовыми нагревателями по режи­му 0 = 6 В, / = 400 А, в течение т=1 мин стыковое соединение имеет ав = 205304 МПа. Паяный шов содержит медь, попадаю­щую в него из паяемой медной детали. При большем содержании в смеси порошка никеля температура пайки оказывается слишком высокой, а при большем содержании марганца происходит охруп­чивание паяного шва. Дисперсность порошков ~80 мкм.

Соединение соприкасающихся деталей из коррозионно-стой­кой стали и меди может быть успешно осуществлено с использо­ванием контактно-реактивной пайки. Например, детали из стали 12Х18Н9Т покрывают гальваническим методом слоем серебра, которое в месте контакта с медью при нагреве ^779 °С образует эвтектику, выполняющую роль припоя. Процесс может быть осу­ществлен без флюса в невысоком вакууме (р = 1,33- 10-f-1,33 Па) вследствие высокой смачивающей способности образующейся эвтектики Ag—Си. Характерно, что при пайке тех же материалов и в тех же условиях готовым припоем эвтектического состава ПСр 72 удовлетворительное качество паяных соединений полу­чить не удается. Для этого требуется вакуум (p=l,33-10_l— 1,33-КГ2 Па).

Если при контактно-реактивной пайке изделий из соприкасаю­щихся деталей происходит стекание образующейся жидкой эвтек­тики, необходима замена общего нагрева изделия нагревом участ­ков, на которых перетекание припоя не развивается вследствие равновесия между силой тяжести и капиллярными силами, зави­сящими от ширины зазора [29].

Экспериментально подтверждена возможность контактной твердогазовой пайки ферритных и аустенитных сталей в парах марганца при температурах ниже температуры их автономного плавления и несколько выше температуры плавления наиболее легкоплавкого твердого раствора. Пайка сталей 20 и 12Х18Н9Т в парах марганца возможна в вакууме (р = 4,85-10 Па) с пред­варительно уложенными у зазора проволокой или порошком меди, или смесью порошков меди и никеля и обеспечивает хорошую коррозионную стойкость паяных соединений во всех климатических условиях.

Пайка коррозионно-стойких сталей и высоколегированных жа­ропрочных никелевых сплавов в вакууме со степенью разрежения 1,55-10~2 Па требует применения диффузионных вакуумных на­сосов и применения припоев, не содержащих компонентов с вы­сокой упругостью испарения.

Как показали исследования С. Якиро и других, низкое содер­жание примесей в атмосфере вакуумной печи, характерное для вакуума (р= 1,55-10~2 Па), может быть достигнуто и при низком вакууме (р = 1,55-10 Па), создаваемом с помощью механических насосов при условии непрерывной подачи в вакуумную камеру печи очень чистого аргона. Такой способ пайки обеспечивает воз­можность применения припоев с высокой упругостью испарения, позволяет заменить более дорогостоящие диффузионные насосы более дешевыми — механическими.

Существенным технологическим параметром при такой разно­видности вакуумной пайки в печи является скорость подачи высо­кочистого аргона в печь. Заполнение капиллярного зазора при­поем Ni—15 Сг—3,5 В при нахлесточном типе соединения деталей из хромомолибденотитановой стали в низком вакууме при ско­рости подачи аргона 90 м/мин такое же, как и при пайке в вакууме (р = 1,33• 10 —2 Па).

Снижение парциального давления кислорода в инертной за­щитной атмосфере или в вакууме и снижение температуры сма­чивания припоем возможно также в результате поглощения его остатков парами элементов с высокой упругостью испарения (Mn, Li, Р, Zn, Bi, Cd). Это позволяет снижать степень разреже­ния вакуума при температуре смачивания паяемого материала жидким припоем. Особенно эффективно действие таких паров, если при этом возможно контактное твердогазовое плавление паяемого металла в контакте с парами через несплошности в оксидной пленке. При этом существенно, что дозирование паров определяется оптимальностью навески испаряющегося металла.

При этом способе пайки существенно оптимальное количество испаряющегося металла для выбранного режима пайки и режима откачки. Это количество также зависит от скорости испарения металла.

После пайки изделие вместе с контейнером охлаждают до температуры 50—60 °С.

Наибольшее влияние на прочность паянного соединения порош­ком меди или меди и никеля (5 %) в парах марганца оказывают температура и время выдержки при пайке: с их увеличением по­вышается сопротивление срезу паяных соединений. Дисперсность порошка меди и никеля в пределах 70—210 мкм на прочность паяных соединений существенно не влияет. Однако с уменьше­нием дисперсности до 70 мкм и выше прочность паяного соедине­ния несколько увеличивается. Оптимальный режим пайки стали порошком меди в парах марганца: tn= 1000-=- 1200 °С; x = 35-f - 45 мин.

Стали, легированные хромом, окисляются при нагреве в ва­кууме с образованием шпинели Ре-СггОз, которая располагается во внутреннем, плотном защитном слое, выше которого нахо­дится пористый незащищающий сталь оксид, состоящий в основ­ном из РегОз. В сталях, содержащих кроме хрома никель, шпинель состоит из сложного соединения РегОз-СггОз. Оксид СГ2О3 начи­нает заметно испаряться только при температуре выше 1000 °С. Коррозионная стойкость обнаружена у соединений, паянных при­поями ПОС 61 и ПОС 40 с флюсом 38Н. Соединения, выполнен­ные с флюсом ЛМ1, имели вполне удовлетворительную корро­зионную стойкость: потеря прочности (тср) за шесть месяцев составляла не более 5—10 %.

В полупромышленной атмосфере соединения, выполненные припоями ПОС 61 и ПОС 40 с обоими флюсами, обнаружили повышенную склонность к коррозии, особенно соединения, паян­ные припоем ПОС 40 с флюсом 38Н.

Соединения из коррозионно-стойких сталей паяли в вакууме (р = 6,65-10~2 Па) палладиевыми припоями (табл. 52) в виде ленты толщиной 0,1; 0,2; 0,3 мм встык в приспособлении при ши­рине зазора 0,08—0,18 мм. Размеры паяных образцов 5Х10Х ХЗО мм.

Таблица 52. Составы и режимы пайки палладиевыми припоями коррозионное

стойких сталей

Припой	Состав припоя, %	Режим пайки *
Pd	Си	Ag
В Pd-2	10,04	31,10	58,86	900/10
В Pd-5	19,84	28	52,16	880/10
В Pd-7	4,96	—	95,04	1005/10

* Числитель — температура пайки, °С; знаменатель — время пайки, мин.

После пайки образцы подвергали обработке резанием. Наи­лучшим смачиванием обладают припои В Pd-7 и В Pd-5. Вклю­чений прослоек химических соединений в шве не обнаружено. При температуре 400 °С максимальную прочность имеют соеди­нения, паянные припоем В Pd-5, а при 600—800 °С соединения, паянные припоем В Pd-7.

Часть паяных стальных образцов подвергали коррозионным испытаниям в течение шести месяцев в различных условиях: в камере морского тумана, в тропической камере и в промышленной атмосфере.

Наиболее высокой коррозионной стойкостью в камере морского тумана, тропической камере и промышленной атмосфере обладают паяные соединения из стали 12Х18Н10Т, выполненные припоями ВПр-3, Г40ХН и Г70 (пайка в вакууме) и припоем ВПр-4 (пайка в аргоне). Сопротивление срезу таких соединений в указанных условиях испытаний осталось неизменным, и следов коррозии не обнаружено.