ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ИНТЕРВАЛЫ ПЛАВЛЕНИЯ ПРИПОЕВ
30 марта, 2016 
admin Для сохранения требуемых механических и других свойств ’паяемого металла после нагрева при пайке согласно температурному критерию совместимости Мк и ТРП необходимо прежде всего ориентировочно выбрать температурный интервал плавления припоя. При этом следует учитывать, что рабочая температура пайки обычно превышает температуру ликвидуса припоя. Рабочая температура пайки корректируется впоследствии с учетом выбранного способа пайки по формированию паяного шва, способу удаления окненой пленки при пайке, характеру фнзнко-хнмнческого взаимодействия Мк и Мп и другим параметрам. Например, рабочая температура
|
Таблица 4. Температура критических точек At и Лз конструкционных сталей
|
|
Среднелегированные термически обрабатываемые стали [14
|
|
Высокопрочные стали
* Наблюдается склонность к отпускной хрупкости, у двух других высокопрочных сталей такая склонность не наблюдается. |
Молибденовые
Циркониевые
Титано
ванадиевые
Платиновые
Кобольтовые
Титановые
Циркониевые
Маргонцевые
Никелевые
Серебряные
Медно-никелевые
Алюминиевые
Магниевые
Оловянно -цинковые
Оловянно - свинцовые
Свинцово-оловянные с серебром
Многокомпонентные на свинцово-оловяннои основе Висмутовые
фузионной зоне соединения. Эти изменения в зависимости от характера фнзнко-хнмнческого взаимодействия Ми н Мп могут быть незначительными нлн весьма существенными. Онн возникают в процессе пайкн, а также после пайки прн гомогенизирующем отжиге паяного соединения илн при высокотемпературной эксплуатации.
Изменение химического состава припоя в шве вызывает, в частности, изменение его температур солндуса н ликвидуса н ширины интервалов твердожндкого н жндкотвердого состояния, которые во многих случаях могут существенно отличаться от температуры солидуса и ликвидуса припоя в исходном состоянии.
|
Таблица 5. Критические температурные об.
|
іастн нержавеющих сталей [16]
|
Характер и причина ухудшения свойств |
Условия ухудшения свойств |
Условия улучшения свойств |
|
Резкое снижение вследствие образования хрупкой о-фазы Склонность к межкрнстал - лнтиой коррозии вследствие диффузии хрома с границ в зерно |
Длительный нагрев или медленное охлаждение от более высокой температуры Длительный нагрев (>30 мни) |
Быстрый нагоев >900 °С и быстрое охлаждение для перевода о-фазы в твердый раствор Закалка на аустенит с 1000—1100 °С в воде |
|
То же |
То же |
То же |
|
Ухудшение коррозионной стойкости в результате связывания титана в соединения с азотом |
Длительный нагрев на воздухе |
- |
|
Охрупчивание и склонность к межкристаллитной коррозии вследствие выделения о-фазы Резкое снижение ударной вязкости и коррозионной стойкости вследствие перехода в аустенитное состояние |
Длительный нагрев Отпуск |
- |
|
Не склонна к отпускной хрупкости вследствие повышенного содержания хрома |
|
Класс стали |
Марка стали |
Д&. °С |
|
Ферритные |
15Х25Т, 15X28 |
500—700 |
|
Ферритные |
12X17, 08Х17Т |
500-700 |
|
Мартенситного класса |
20X13, 3X13, 4X13 |
400—550 |
|
Ферритные |
12X17 |
>950 |
|
15X28; 15Х25Т |
>850 |
|
|
Те же марки при большом содержании в структуре ферритйой составляющей |
>1000 |
|
|
Ферритные с 25-30% Сг |
700-750 |
|
|
475 |
||
|
Ферритные с 25% Сг (и титаном) |
15Х25Т |
>1000 |
|
Характер и причина ухудшения свойств |
Условия ухудшения свойств |
Условия улучшения свойств |
|
Склонность к межкристал - литвой коррознв |
Длительный нагрев |
Закалка с 950— 1000 °С в воде иля при обдуве воздухом |
|
Ухудшение коррозионной стойкости |
Длительный нагрев |
Отжиг при 720—760 ®С с охлаждением на воздухе |
|
Ухудшение коррозионной стойкости вследствие выпадения карбидов |
Отпуск после закалки при температуре 351000 вс |
|
|
Снижение пластичности в |
Нагрев н быстрое |
При последующей |
|
коррозионной стойкости нз-за роста зерен |
охлаждение |
термической обработке свойства не улучшаются |
|
Увеличение хрупкости нз - за роста зерен |
Длительный нагрев |
При последующей термической обработке хрупкость не устраняется |
|
Высокая склонность к меж- |
Пониженная кор- |
Нагрев при 760—780 °С |
|
кристаллнтной коррозии |
розиониая стой- |
(хрупкость при этом |
|
вследствие образования гетерогенной крупнозернистой структуры |
кость |
не устраняется) |
|
Повышение хрупхости вследствие выделения о-фазы Повышение хрупкости и снижение коррозионной стойкости при увеличении содержания хрома |
Нагрев |
Кратковременный на- грев+кратковременяый отжиг при 760—780 °С для получения мелкозернистой структуры. Для стаяв с 27% Сг отпуск при 600 °С для устранеивя хрупкости |
|
Снижение ударной вязкости |
Нагрев |
При последующей термической обработке свойства ие восстанавливаются |
|
In,. *c |
' |
||||||
|
ВІ |
Sn |
Cd |
РЬ |
Другие |
СОЛИ- дуса |
ликви дуса |
Примечание |
|
40,6 |
10,8 |
8,2 |
22,4 |
In 18,0 |
46,5 |
46,5 |
|
|
— |
10—20 |
1—10 |
Ост. |
In 20—50 |
50,0 |
55,0* |
— |
|
49,4 |
11,6 |
— |
18,0 |
In 21,0 |
58,0 |
58,0 |
— |
|
50,0 |
12,5 |
12,5 |
25,0 |
— |
60,5 |
60,5 |
Сплав Вуда |
|
49,5 |
13,1 |
10,1 |
27,3 |
— |
71,0 |
— |
— |
|
57,0 |
17,0 |
— |
— |
In 26,0 |
78,8 |
78,9 |
ч — |
|
45,5 |
9,2 |
45,1 |
79,0 |
79,0 |
Сплав Д’Арсен- валя |
||
|
— |
45—48 |
— |
— |
In 50—53; Ga 2—3 |
90,0 |
95,0** |
|
|
51,65 |
17,0 |
8,15 |
40,2 |
— |
91,5 |
91,5 |
_____ |
|
50,0 |
25,0 |
25,0 |
94,0 |
94,0 |
Сплав Розе |
||
|
50,0 |
18,75 |
— |
31,25 |
_____ |
96,0 |
96,0 |
— |
|
50,0 |
19,0 |
— |
31,0 |
— |
95,0 |
100 |
_ |
|
50,0 |
22,0 |
— |
28,0 |
— |
— |
100 |
Для пайки свинца |
|
54,0 |
26,0 |
20,0 |
— |
— |
103 |
103 |
— |
|
50,0 |
— |
7,0 |
43,0 |
— |
91,5 |
115 |
— |
|
40,0 |
20 |
40,0 |
— |
95,0 |
120 |
— |
|
|
50,0 |
22 |
— |
28,0 |
— |
95,0 |
120 |
— |
|
50,0 |
25 |
— |
25,0 |
— |
95,0 |
125 |
— |
|
55,0 |
— |
— |
43,0 |
Ga 2 |
124 |
124 |
— |
|
33,3 |
33,4 |
— |
33,3 |
— |
130 |
130 |
поев 33 |
|
56,0 |
40,0 |
— |
— |
Ga 4 |
130 |
130 |
— , |
|
58,0 |
42,0 |
-і- |
— |
— |
139 |
139 |
— |
|
_ |
47,0 |
17,0 |
36,0 |
— |
142 |
142 |
ПОСК 47 |
|
60,0 |
— |
40,0 |
— |
— |
144 |
144 |
— |
|
— |
49,8 |
18,2 |
32,0 |
— |
145 |
145 |
ПОСК 50 |
|
* Припой для пайки изделий криогенной тбхиики (Н. С. Баранов, Е. И. Огорчай, А. В. Соколова). *• Припой для пайки золотых или серебряных покрытий (Л. И. Андреева, М. А. Македонцев, А. И. Южин). |
|
Таблица 7. Состав, %• нестандартных особолегкоплавких и легкоплавких припоев с интервалом плавления*1
|
|
МИ |
РЬ |
Sn |
Cd |
Zn |
Ge |
їп, |
t, ° |
С |
|
СОЛИ Дуса |
ЛИКВН дуса |
|||||||
|
ПВГ-50*2 |
4,0 |
45,7 |
0,6 |
0,5 |
89 |
135 |
||
|
ПВ-50*2 |
15,0 |
10,0 |
15,0 |
10,0 |
— |
85 |
100 |
|
|
ПВ50-5*2 |
16,0 |
12,0 |
15,0 |
2,0 |
_ |
_ - |
85 |
95 |
|
ПВ-40*2 |
14,0 |
11,0 |
8,0 |
8,0 |
_ |
18 |
46 |
50 |
|
— |
37,5 |
37,5 |
— |
— |
— |
25 |
134 |
181 |
|
— |
— |
— |
82,5 |
17,5 |
— |
_ |
— |
265 |
|
— |
Ост.*3 |
---------- ---------- |
11— |
— |
---------- ---------- |
0,01— |
240 |
250 |
|
50 |
0,02 Mg |
*' Применяют для ультразвуковой пайки алюминиевых сплавов ниже 150 °С, а также для устранения течей в швах емкостей, так как припои с висмутом, германием, кремнием при затвердевании расширяются. *! Остальное висмут. ** Припой для пайки изделий криогенной техники (Е. И. Огорчай, Л. И. Соколова, Н. С. Баранов).
|
Таблица 8. Состав*1, %• температурный интервал плавления оло - вянио*свиицовых припоев (по ГОСТ 1499—70)
|
|
Бессурьмянистые
|
|
Малосурьмянистые
*• Остальное свинец. *2 1,5—2,0 % Си, *а 17—19 % Cd. |
SO
|
<дл. °С |
||||||||
|
Мд |
Ag |
Си |
Zn |
Sn |
Sb |
Cd |
СОЛИ- дуса |
ликви дуса |
|
ПСрС2—58“ |
2,0±0,3 |
_ |
58,8± 1,0 |
0,5±0,3 |
183 |
183 |
||
|
ПСрОСЗ—58»' |
3,0±0,4 |
— |
— |
57,8± 1,0 |
0,5 ±0,3 |
_ |
180 |
190 |
|
ПСрОСЗ,5—95 |
3,5±0,4 |
— |
— |
Ост. |
_ |
_ |
220 |
224 |
|
ПСрОЗ—97 |
3,5±0,3 |
— |
— |
» |
_ |
_ |
221 |
225 |
|
ПСр1*' |
1,0±0,2 |
— |
— |
35,0±1,0 |
0,9±0,4 |
2,5±0,5 |
225 |
235 |
|
ПСр2®' |
2,0±0,3 |
— |
— |
30,0±1.0 |
_ |
5,0±0,5 |
235 |
?<38 |
|
ПСрМ05 |
5,0±0,5 |
— |
— |
Ост. |
1,0±0,2 |
235 |
250 |
|
|
ПСрОСув |
2,0±0,5 8,0±0,5 |
__ |
___ |
» |
7,5±0,5 |
235 |
250 |
|
|
пері,5*' |
1,5±0,3 |
— |
— |
1.5± 1,0 |
___ |
273 |
280 |
|
|
ПСрОЮ—90 |
10,0±0,5 |
— |
— |
Ост. |
___ |
_ |
221 |
280 |
|
ПСр2,5*' |
2,5±0,3 |
— |
— |
5,5±0,5 |
___ |
_ |
304 |
306 |
|
ПСр2,5С*' |
2,5±0,2 |
— |
_ |
— |
___ |
304 |
306 |
|
|
ПСрЗКд |
2,5±0,2 |
— |
1,0±0,5 |
— |
___ |
_ |
314 |
342 |
|
ПСр40*2 |
3,0±0,5 |
— |
17,0±0,8 |
— |
___ |
Ост. |
590 |
610 |
|
ПСрМЦКд45—15 16-24 |
16,7±0,7 45±0,5 |
Ост. |
16,0±1,0 |
24,0±1,0 |
615 |
615 |
||
|
ПСрКдМ50-34—16 |
50,0±0,5 |
» |
— |
— |
г — |
34,0± 1,0 |
630 |
685 |
|
ПСрМОбв—27—5 |
68,0±0,5 |
» |
— |
5,0±0,5 |
_ |
655 |
765 |
|
|
ПСр70 |
70,0±0,5 |
26,0±0,5 |
Ост. |
_ |
_ |
_ |
715 |
770 |
|
ПСр37,5*3 |
37,5±0,5 |
Ост |
5,5±0,5 |
_ |
_ |
_ |
725 |
810 |
|
ПСр25 |
25,0±03 |
40{Ы,0 , |
Ост:------- ■—* |
— |
_ |
..-7,40 |
775 |
|
|
ПСр72 |
72,0±0,5 |
Ост. |
— |
— |
_ |
779 |
779 |
|
|
ПСр71*4 ПОр25Ф*5 |
71,0±0,5 |
» |
_ |
_ |
_ |
__ |
645 |
795 |
|
25,0±0,5 |
» |
_ |
_ |
_ |
_ |
645 |
725 |
|
|
ПСр15*5 |
15,0±0,5 |
» |
— |
— |
_ |
640 |
810 |
|
|
ПСр12М |
12,0±0,3 |
52,0± 1,0 |
Ост. |
_ |
_ |
_ |
793 |
830 |
|
ПСрЮ |
10,0±0,3 |
53,0±1,0 |
» |
— |
_ |
822 |
850 |
|
|
ПСр50 |
50,0±0,5 |
— |
— |
— |
— |
779 |
860 |
|
“Остальное сривеЦ - *а 0,3% N), « 3,2*0,3% Мп. *4 1,0*0,2% Р, *5 5,0=fc 0,5Р., |
|
Мд |
Cd |
Ag |
Zn |
Другие |
t, солидуса |
°С ликвидуса |
|
ПСрбКЦН |
91 |
Б |
2 |
.Ni 2 ' |
315 |
355 |
|
ПСрвКЦН |
84 |
8 |
6 |
Ni 2 |
330 |
380 |
|
ПЦА8М |
— |
— |
85 |
A1 8; Cu 5; P 1,4; |
. 360 |
410 |
|
Sn 0,6 |
||||||
|
ПАКЦ |
— |
— |
80 |
A1 20; Si<0,15 |
410 |
480 |
|
П425 |
— |
— |
65 |
A1 20; Cu 15 |
415 |
. 425 |
|
П300 |
40 |
— |
60 |
— |
266 |
350 |
|
— |
— |
— |
95 |
A1 5 |
380 |
380 |
|
Таблица 11. Состав, %, и температурный интервал плавления магниевых припоев [1]
|
|
t, |
•c |
||||||
|
Мд |
А1 |
Zn |
Си |
S1 |
Другие |
плавления |
пайки |
|
В62 |
52,5—50,5 |
24 |
20 |
3,5 |
Мп 1,5 |
490—500 |
505—510 |
|
Германиевый 1 |
64,5 |
— |
— |
4,5 |
Ge 3,1 |
460—480 |
530—550 |
|
Германиевый 2 |
66,'5 |
— |
— |
5,5 |
Ge 28 |
440—460 |
— |
|
Германиевый 3 |
Ост. |
— |
— |
4,0 |
Ge 34 |
455—485 |
— |
|
Германиевый 4 |
» |
-- . |
— |
3,'5 |
Ge 36 |
422—486 |
— |
|
34А |
68—65 |
— |
27—*29 |
6 |
— |
525 |
1530—550 |
|
ГО50А |
67 |
— |
27 |
— |
— |
— |
550 |
|
П124А |
53 |
— |
10 |
7 |
_ |
530 |
540—580 |
|
П575А |
80 |
20 |
-- ■ |
—<1 |
— |
575 |
600 |
|
П590А |
89 |
— |
10 |
1 |
— |
590 |
610—620 |
|
Эвтектические |
88,3 |
— |
— |
4,7 |
— |
577 |
600—610 |
|
силумины |
Ост. (1) |
7—16 |
15—22 |
1—5 |
480—560 |
||
|
_ |
» (2) |
— |
— |
4-ili2 |
Mg 4—6 |
— |
566—635 |
|
_ |
» (3) |
----------- |
— |
5—12 |
Ni 2—6 |
— |
— |
|
_ |
» (4) |
10—(15 . |
5—12 |
Ge 5—10 |
— |
— |
|
|
_ |
» (5) |
5-15 |
15—10 |
3—12 |
Mg 1—6 |
— |
— |
|
_ |
7>т-16 |
15—22 |
1—5 |
Mg 1—10 |
480 |
560 |
|
|
30—315 |
10-20 |
5—10 |
400 |
600 |
|||
|
— |
0,5—495 |
0,5 |
0,5—14 |
— |
400 |
540 |
|
Примечание. Припой (1) пригоден для пайки стеклянных отражателей с алюминиевой подложкой (К. Дж. Миллер); припой (2) — имеет повышенную коррозионную стойкость по сравнению с припоем (1) (К. Н. Башков); припой (3)—имеет пониженную эрозионную активность по отношению к алюмкиию (А. А. Суслов); припой (4)—имеет повышенную коррозионную стойкость и низкое электросопротивление в паяных соединениях; припой (5)—образует прочные и коррозионностойкие паяные швы, пригодные для анодирования. |
|
Р |
Zn |
<, солидуса |
"С ликвидуса |
і р, г/см» |
|
|
Медно-фосфоритные (ГОСТ 4515- |
-81) |
||||
|
МФ1 |
9,5—11,0 |
— |
714 |
900 |
— |
|
МФ2 |
7,5—9,5 |
— |
714 |
750 |
— |
|
Медно-фосфоритные (ГОСТ 4515- |
-81) |
||||
|
ПМцЗб |
— |
34—38 |
800 |
825 |
7,7 |
|
ПМц48 |
— |
46—58 |
850 |
865 |
8,2 |
|
ПМц54 |
— |
52—56 |
876 |
880 |
8,3 |
|
Л63 |
— |
62—64 |
906 |
905 |
— |
|
• Остальное медь. |
|
Таблица 14. Состав, %, медно-цинковых припоев, содержащих кремний [1]
* <сол=905°С. « <ЛНКВ=900°С; <ГОЛ=905°С. « /соа-900'С. |
|
t. |
•с |
||||||
|
Мд |
Мп |
Ni |
Si |
Fe |
Другие |
СОЛИ- дуса |
ЛИК вндуса |
|
ПМ38МЛ |
30-40 |
4—6 |
1,5—2,5 |
_ |
Li <0,2 |
880 |
900 |
|
ВПр2 ' |
22—26 |
5—6 |
— |
0,8—1,2 |
Li 0,5-0,25 |
960 |
980 |
|
ВПр4 |
27—30 |
28—30 |
0,8—1,2 |
1,0—1,5 |
Со 4—6; Li 0,15—0,3; В 0,15-0,25; К 0,01—ОД; Na 0,05-0,15; Р 0,1—0,2 |
940 |
980 |
|
ПЖ45—81 |
.2,0—3,0 |
20—35 |
1,5—2,0 |
2,5—3,0 |
Сг 2,5—3,5 |
1120 |
1200 |
|
ПМН-10 |
— |
10 |
— |
— |
Сг 2—3 |
1110 |
1140 |
|
ГПФ |
4,2—5 |
10—1,4 |
1,0—1,8 |
18—(14 |
' — |
1190 |
1280 |
|
КП |
22 |
61,5 |
0,2 |
— |
Си 25; Сг 0,5; Мо 0,9; А1 0,05; В 0,2 |
— |
-1070 |
|
— |
Д5—30 |
0—10 |
— |
— |
Zn 15—30 |
815і |
830*1 |
|
— |
28—32 |
3—5 |
— |
1-1,4 |
Ni 0,25—0,75 |
870 |
890*2 |
|
19—28 |
Zn 29—31; Bi 1,2—1,4; Si 0,4—0,8 |
950 |
980*3 |
|
*» Припой для пайки стали и чугуна в эндогазе (П. Дж. Кэскон). *2 Припой для пайки стали в инертных газах и вакууме при зазорах до 0,5 мм. *3 Л. В. Парфенова. А. С. Екатова, Н. С. Шиякнн. |
СП
сп
|
Таблица 16. Состав, %, и температурный интервал плавления марганцевых и железных припою [6]
Примечание. Марка последнего припоя ВЗМИ-49. |
|
Таблица 17. Состав и температурный интервал плавления стандартных золотых припоев (по ГОСТ 6835—72)
*• Остальное платина. •* Остальное палладий. *s 30,0±0,5 Pd, остальное платина. |
Характер изменения температуры солидуса паяного шва по сравнению с температурой солидуса припоя определяется характером его физико-химического взаимодействия с паяемым металлом, а 'также режимом и способом пайки СП1. Если основы и легирующие элементы паяемого материала н припоя образуют эвтектики или непрерывный ряд твердых растворе с минимумом, то при пайке с затвердеванием паяного шва при охлаждении температура распайки обычно понижается. Температура распайки повышается после диффузионной пайки. Если припой н паяемый металл имеют слабое химическое сродство и не растворяются друг в друге в твердом состоянии, то температура распайки шва обычно находится в тем - Нературнрм интервале плавлення припоя.
|
Рис 12 Схема установки для определения температуры распайки шва: / — печь; 2 — паяный образец; 3 — груз |
Стандартная методика определения температуры распайки паяных соединений по ГОСТ 20487—75 состоит в том, лто образец, паянный внахлестку по заданному режиму, подвешивают в установке (рнс. 12), обеспечивающей требуемую скорость нагрева до температуры испытания и газовую среду, т. е, условия нагрева соединения при эксплуатации, ремонте нлн ступенчатой пайке.
Температуру шва регистрируют с помощью термопары, горячий спай ■ которой предварительно крепят в глухом отверстии одной из половин образца с внешней стороны нахлестки. Термопару под-, ключают к регистрирующему потенциометру КСП4. Температуру распайки образца, находящегося под напряжением при постоянной
статической нагрузке 10 кПа (с учетом веса нижней половины образца)-, «определяют в процессе его нагрева.
Образцы из стали 12Х18Н10Т толщиной 2 мм (зазор 0,10 мм), паянные внахлестку в чистом проточном аргоне самофлюсующнмся припоем ВПр2 по режиму 1050 °С, 5 мин, подвергали распайке при нагреве в чистом проточном аргоне в электропечи со скоростью нагрева 20°С/с. Температуру распайки фиксировали при киносъемке показаний потенциометра ЭПВ и сигнальной лампочки. Испытания показали, что температура распайки 1150—1195 °С (fp»cn. ep= = 1168°С), температура ликвидуса припоя 970°С.
Температура распайки швов нахлесточных соединений нз алюминия, плакированного силумином (АПС), паянных без флюса на воздухе, с предварительным лужением паяемой поверхности припоем П200А (Sn—10% Zn) при слое полуды 10 мкм находится в пределах 583—600 °С, а образцов нз того же материала, выполненных - способом контактно-реактивной пайки в проточном аргоне через термовакуумиое медное покрытие, толщиной 10 мкм — в интервале 570—598 °С.
К настоящему времени имеется ограниченное число систематических данных о температуре распайки соединений. Некоторые из них приведены в табл. 18, 19.'
Опубликовано в Проектирование технологии пайки металлических изделий