При изучении свойств паяных соединений определя­ют микротвердость, термоэлектрические свойства, кор­розионную стойкость паяных соединений, а также про­водят высокотемпературный микроанализ структур.

Микротвердость в микрообъемах позво­ляет изучать свойства отдельных структурных составля­ющих или сложных соединений, которые трудно или нецелесообразно получать в больших количествах. При этом можно определить влияние отдельных составляю­щих сплава при нагреве, отжиге, деформации или других изменениях состояния структуры сплава. Распределение микротвердости в зонах паяного соединения показано на рис. 130.

Высокая локальность метода позволяет оценить свойства тончайших прослоек или мельчайших выделе-

Рис. 130. Распределение микротвердости при пайке армко-железа:

а — паста иа основе галлия, температура пайки 300° С, выдержка 1 ч в среде водорода, Х340; б — паста на основе галлия, температура пайкн 600° С, выдержка 15 мин в среде водорода, Х340

ний, часто определяющих механические свойства соеди­нений.

На базе прибора ПМТ-3 сконструированы приборы, позволяющие одновременно деформировать металличе­ские образцы и замерять деформирующие усилия [23].

Для исследования микротвердости при повышенных температурах анализируемые образцы нагревают. Ал­мазная пирамида, если она зачеканена в стальной оп­равке, а не залита легкоплавким припоем, допускает нагрев до 750° С [24].

Оригинальное устройство, предназначенное для оп­ределения микротвердости абразивных материалов при нагреве в вакууме до 1300°С (нагрузки 50—300 г), приведено в работе [25]. Этот прибор может быть ис­пользован для анализа металлических материалов.

Для определения микротвердости в вакууме при на­греве от комнатной температуры до 1100° С могут быть использованы приборы, разработанные под руководством М. Г. Лозинского [8,9].

Прибор ПМТ-3 может быть использован для опреде­ления микротвердости при минусовых температурах (до—55°С) [26]. В качестве охлаждающей среды ис­пользуют охлаждающую жидкость в сочетании с жидким азотом [27]. Этот же метод дает возможность измерять микротвердость и при нагреве; интервал измерений от —200 до +200° С.

Как показала практика эксперимента, использование прибора ПМТ-2 или ПМТ-3 ограничено минимальным размером отпечатка, порядка 5 мкм. При этом возможна значительная погрешность, что делает ненадежными ре­зультаты экспериментов. Для повышения разрешающей способности вместо оптического можно использовать электронный микроскоп [28]. При этом применяют че­тырехгранную пирамиду с квадратным основанием и уг­лом при вершине между противоположными гранями 136° и трехгранную правильную пирамиду с углом при вершине между ребром и высотой 65°.

С измеряемой поверхности делают реплику, а с реп­лики, оттененной хромом,— снимки на электронном мик­роскопе, по которым определяются размеры отпечатков.

При использовании трехгранной пирамиды всегда получается отпечаток с острой вершиной, что делает це­лесообразным использование трехгранных пирамид для получения отпечатков малых размеров. В случае исполь­зования трехгранной пирамиды подсчет микротвердости осуществляется по выведенной для этих условий фор­муле.

Значения микротвердости некоторых металлов при­ведены в табл. 29.

Значения микротвердости отдельных фаз и структур­ных составляющих сталей и чугуна мартенсита и карби­дов приведены соответственно в табл. 30—32.

Метод распределенной микротвердо­сти. Практика изучения свойств паяных соединений по­казала, что в отдельных случаях общепринятая методи­ка измерения микротвердости не дает возможности оце­нить специфические особенности паяного соединения. Так, при исследовании спаев, полученных путем сращи­вания однородных металлов (пайка магниевых сплавов [29]), обычная методика измерения микротвердости не

Микротвердость некоторых металлов

Название металла илн сплава и его состояние

Нагрузка, г

Глубина про­никновения пирамидки, мм

Диагональ,

мм

J3

ар

V* о.—.

g <t) CJ

5. н «

Алюминий литой (зеркальная

5

0,0030

21,9

19,0

поверхность получена путем от-

10

0,0040

30,0

20,0

ливки на полированную плиту)

20

0,0060

42,3

21,0

50

0,010

70,0

18,0

100

0,015

107,7

16,0

Алюминий литой (шлифован-

5

0,0020

15,9

37,0

ный на наждачной бумаге и по-

10

0,0030

24,4

32,0

лированный пастой ГОИ)

20

0,0050

34,2

32,0

50

0,0080

59,0

25,0

100

0,011

96,0

24,0

Алюминий деформированный,

5

0,003

22,0

19,0

затем отожженный при темпе-

10

0,0038

27,0

25,0

ратуре 400° С в течение 4 ч,

20

0,0057

39,6

23,0

неполированный

50

0,009

65,0

21,0

100

0,014

97,0

19,0

Медь электролитическая (пере-

5

0,0021

15,0

35,0

плавленная и неполированная)

10

0,0030

21,0

42,0

20

0,0040

30,0

41,0

50

0,0077

53,0

32,0

100

0,011

80,0

28,0

Медь электролитическая (пере-

5

0,0015

10,5

85,0

плавленная и механически от-

10

0,002

14,0

94,0

полированная)

20

0,003

20,9

84,0

50

0,005

35,1

75,0

100

0,008

53,4

62,0

Медь электролитическая (де-

5

0,0018

13,0

55,0

формированная, затем отож-

10

0,0025

17,0

66,0

женная при температуре 700° С

20

0,0034

24,0

59,0

в течение 1 ч, шлифована на

50

0,0057

40,0

56,0

наждачной бумаге и электроли­тически отполирована)

100

0,008

59,0

53,0

Цинк литой (неполированный)

5

0,002

13,2

55,0

10

0,0025

18,24

57,0

20

0,004

26,5

54,0

50

0,006

43,8

47,0

100

0,009

63,3

46,0

Название металла или сплава и его состояние

Нагрузка, г

Глубина про­никновения пирамидки, мм

Диагональ,

мм

Мнкро — твердость, кг с/мм2

Цинк литой (механически от-

5

0,0019

13,5

51,0

полированный)

10

0,0025

17,4

61,0

20

0,0030

24,0

64,0

50

0,0057

40,0

58,0

100

0,0080

60,6

51,0

Олово литое (неполированное)

2

0,003

20,0

9,0

5

0,004

29,7

10,0

10

0,006

44,0

9,0 .

20

0,008

61,5

9,0

50

0,014

101,4

9,0

Олово литое (механически от-

2

0,003

22,0

7,0

полированное)

5

0,004

32,0

9,0

10

0,006

45,6

9,0

20

0,009

62,7

9,0

■50

0,014

100,0

9,0

Свинец литой (неполирован-

2

0,004

28,0

4,4

ный)

5

0,005

39,6

5,8

10

0,008

55,5

6,0

20

0,011

79,8

5,8

50

0,019

132,0

5,3

Свинец литой (механически от-

2

0,0035

26,0

5,5

полированный)

5

0,0050

38,7

6,1

10

0,0070

51,3

6,8

20

0,011

78,3

6,0

50

0,019

134,4

5,3

Кадмий литой (неполирован-

5

0,002

16,8

32,0

ный)

10

0,003

23,3

34,0

20

0,005

33,5

34,0

50

0,007

50,1

37,0

100

0,01

75,0

33,0

Кадмий литой (механически от-

5

0,002 ‘

14,7

44,0

полированный)

10

0,003

20,2

46,0

20

0,004

28,5

46,0

50

0,007

49,2

38,0

100

0,01

75,6

33,0

Название металла или сплава и его состояние

Нагрузка, г

Глубина про­никновения пирамидки, мм

1———————————

Диагональ,

мм

А

Н

, О «я

О о,2

Я О."-. я й> о

—< Д U

5, н *

Латунь (Л68), а-фаза (элект-

5

0,0017

12,0

65,0

ролитически отполированная)

10

0,0020

15,6

76,0

20

0,0030-

22,5

74,0

50

0,0050

35,4

75,0

100

0,0075

53,0

66,0

Латунь (Л68), а-фаза (меха-

5

0,0013

9,7

94,0

нически отполированная)

10

0,0015

11,4

144,0

20

0,0020

15,9

144,0

50

0,0035

25,5

143,0

100

0,0050

36,6

139,0

Латунь, |3-фаза (электролити-

5

0,0013

9,3

108,0

чески отполированная)

10

0,0017

12,6

118,0

20

0,0033

16,5

136,0

50

0,0035

26,4

135,0

100

0,0050

37,5

132,0

Латунь, P-фаза (механически

5

0,0012

8,4

133,0

отполированная)

10

0,0015

10,8

160,0

20

0,0019

13,2

214,0

50

0,0031

22,0

191,0

100

0,0045

31,0

193,0

позволяет оценить влияние различных припоев на свой­ства паяемых материалов. Зона сращивания имеет вклю­чения припоя в количествах, которые не обнаруживают­ся наиболее чувствительным методом анализа — микро — рентгеноспектральцым. В этом случае может быть ус­пешно использован метод распределенной микротвердо­сти. В зоне сращивания делают порядка 100 отпечатков пирамиды. Далее строят кривые в координатах диаметр отпечатка — количество замеров. Полученные данные сравнивают со значениями распределенной микротвердо­сти основного металла, что позволяет оценить свойства зоны сращивания в зависимости от используемого при­поя (рис. 85).

Термоэлектрические исследования яв-

Значения микротвердости некоторых фаз и структурных составляющих

Наименование фазы или структурной составляющей

Марка стали

Мнкротвердость,

кгс/мм2

Феррит

08

20

30

45

1 ОЧ

200—275

275—315

255

Сорбит (феррит с зернистыми кар­бидами)

20ХН

ШХ15

Х12

Х12М

95X18

(ЭИ229)

275—325

215—285

295—340

275—310

300—312

Пластинчатый перлит

20

30

У7

Чугун

275—320

325—345

275—330

300—365

Карбидная фаза

Чугун

Х12М

Х12

РК18

1095—1150

1156—1250

1156—1370

1300

Аустенит

Тип 18-8 Х12М Чугун

175

520

425—495

Ледебуритная эвтектика

Х12

Чугун

750—850

1000—1125

ляются надежными методами оценки физико-химических свойств металлических систем.

Использование специального приспособления к опти­ческой системе прибора ПМТ-3 дало возможность прово­дить прицельные измерения микро — т. э. д. с. на шлифах исследуемого материала (рис. 131) [30]. Микрообъемы по порядку величин соответствовали размерам, на кото­рых измерялась микротвердость. Электрическая схема установки для измерения микротермоэлектрических свойств приведена на рис. 132.

/— цанговый зажим; 2 — вольфрамовая иг­ла; 3 — фарфоровая трубка; 4 — вітулка; 5 — монтажная плита (текстолит); 6 — тер­мопара; 7 — микро­печь

Значения микротвердости карбидов

Таблица 32

Карбид

Мнкротвер-

дость,

кгс/мм2

ТІС

2850

ТаС

1547

ZrC

2836

NbC

2055

VC

2094

wc

• 1730

Mo2C

1470

Вместо втулки с алмазной пирамидой это устройство предусматривает применение иглы с контролируемым нагревом микропечью. При соприкосновении нагретого конца иглы с поверхностью шлифа возникает т. э. д. с При прочих равных условиях величина т. э. д. с. опреде­ляется свойствами материала, с которым соприкасается

игла. Этот метод исследований используется в сочетании с микроструктурным анализом. Аналогично методу из­мерения микротвердости, он дает возможность произ­водить измерение в любом месте мйкрошлифа. Резуль­таты измерений показывают сравнительные величины

Рнс. 133. Классификация методов высокотемпературной вакуумной ме­таллографии

т. э. д. с. отдельных составляющих структуры или ликва — ционной неоднородности. Возможны и абсолютные изме­рения, для чего необходим подбор определенных пар ма­териалов игла —образец и соответствующая градуи­ровка.

Высокотемпературная металлография обеспечивает возможность иссследования свойств метал­лов и сплавов при высоких температурах. Этот вид ис­следований осуществляется с применением специальных нндентеров и приспособлений для деформирования.

Использование вакуумной техники позволяет произ­водить ряд исследований методами, приведенными на рис. 133 [30].

Стандартные электродные потенциалы металлов для электродных реакций Ме->-Ме’,++пе при 25° С

Электрод

Потен­циал, В

Электрод

Потен­циал, В

Электрод

Потен­циал, В

Ей /Еи2+

—3,40

Lu/Lu3+

—2,25

Ni/Ni2+

—0,250

Li/Li+

—3,045

Sc/Sc3+

—2,08

Mo/Mo3+

—0,20

Rb/Rb+

—2,925

Pu/Pu3+

—2,07

Sn/Sn2+

—0,136

К/К+

—2,925

Th/ThH-

—1,90

Pb/Pb2+

—0,126

Cs/Cs+

—2,923

Np/Np3+

—1,86

Fe/Fe3+

—0,036

Ra/Ra2+

—2,92

Be/Be2+

— 1,85

H,/H-

0,000

Ba/Ba2+

—2,90

U/U3+

—1,80

Sn/SnH-

+0,007

Sr/Sr2+

—2,89

Щ/НР+

—1,70

Bi/Bi3+

+0,226

Ca/Ca2+

—2,87

A1/A13+

—1,66

Sb/Sb3+

+0,24

Yb/Yb2+

—2,80

Ti/Ti2+

— 1,63

As/As3+

+0,3

Na/Na+

—2,714

Zr/Zr3+

— 1,53

Cu/Cu2+

+0,337

Ac/Ac3+

—2,6

Np/Np4+

—1,354

Co/Co3+

+0,418

La/La3+

—2,52

Mn/Mn2+

—1,18

Cu/Cu+

+0,521

Ce/Ce3+

—2,48

Nb/Nb3F

— 1,1

Rh/Rh2+

+0,60

Pr/Pr3+

—2,47

V/V3+

— 1,18

TI/T13+

+0,723

Nd/Nd3+

—2,44

Zn/Zn2 +

—0,762

Pb/Pb*+

+0,784

Pm/Pm3+

—2,42

Cr/Cr3+

—0,74

Hg/Hg2+

+0,789

Sm/Sm3+

—2,41

Ga/Ga3+

—0,53

Ag/Ag2+

+0,779

Eu/Eu3+

—2,41

Ga/Ga2+

—0,456

Rh/Rh3+

+0,80

Co/Co3+

—2,40

Fe/Fe2+

—0,440

Hg/Hg2+

+0,854

Tb/Tb3+

—2,39

Cd/Cd2+

—0,402

Pd/Pd2+

+0,987

Mg/Mg2+

—2,37

In/In3+

—0,342

Ir/Ir3+

+ 1,000

Ho/Ho3+

—2,32

Te/Te+

—0,336

Pt/Pr2+

+ 1,19

Am/Ams+

—2,32

Mn/Mn3+

—0,283

Au/Au3+

+ 1,50

Er/Er3+

—2,30

Co/Co2+

—0,277

Au/Au+

+ 1,68

Коррозионная стойкость паяных соединений наряду с прочностью является основной характеристи­кой паяного соединения.

Основной причиной коррозионного разрушения паяно­го соединения является различие электродных потенциа­лов паяемого металла и припоя. Стандартные электрод­ные потенциалы металлов приведены в табл. 33.

Пайка осуществляется с использованием в качестве припоев преимущественно более легкоплавких сплавов. Следовательно, самой природой процесса заложено на­личие контакта отличных по составу сплавов. При со­здании припоев руководствуются одним из основных

требований — обеспечением коррозионной стойкости со­единений, Для этого в качестве основ припоев предпо­чтительно выбирают паяемые металлы. Особенно важно это соблюдать при разработке припоев для пайки метал­лов и сплавов с низким электродным потенциалом — алюминия и магния.

Одной из причин коррозии паяных соединений явля­ется наличие коррозионной среды, образуемой остатка­ми флюса. Существует значительная группа флюсов, со­держащих хлориды тяжелых металлов (типа 34А, 143 и т. п., используемых для пайки алюминиевых и магниевых сплавов). При использовании этих флюсов в процессе пайки происходит высаживание металла на поверхности паяемых металлов. Этот высадившийся металл создает очаги электрохимического разрушения.

Возможны две разновидности коррозионного разру­шения паяных соединений без учета влияния остатков флюсов:

1. Потенциал паяемого металла более электрополо­жительный, чем припоя, поэтому корродирует шов. По­скольку объем металла в шве незначителен, то может происходить довольно быстрое разрушение паяного сое­динения.

2. Потенциал паяемого металла более электроотрица­телен в сравнении с металлом шва. этом случае кор­родирует основной металл.

Первый тип взаимодействия припоя с основным ме­таллом характерен для паяных соединений многих кон­струкционных материалов. Оценка коррозионной стой­кости соединений при таком характере взаимоотношений припоя и основного металла производится при испыта­нии паяных соединений в различных коррозионноактив­ных средах.

При разработке припоев обычно используют ускорен­ные методы испытаний — во влажной камере (при одно­временном взаимодействии влаги и нагрева), с частич­ным или полным погружением паяных образцов в раз­личные жидкие среды. Этот вид испытания может про­водиться как в состоянии покоя, так и в движении, т. е. при перемещении жидкости или при попеременном по­гружении в жидкость и извлечении из нее образца в раз­личных коррозионноактивных средах. Для этой цели ис­пользуют 3%-ный раствор хлористого натрия в воде (ус­

ловное название «морская вода»); используют также различные активные среды, соответствующие конкрет­ной активной среде, в которой эксплуатируется паяное изделие.

Для гарантии службы паяного соединения с выбран­ным припоем проводят длительные коррозионные испы-

/ —• цинк — припой ПОСК-51; 2 — сплав А (алюминий с 5% цника) — припой ПОСК-51; 3 — сплав П-300 — припой ПОСК-31

тания. Критерием оценки коррозионной стойкости соеди­нений является снижение прочности соединений в про­цессе испытаний. При этом наблюдается, по каким со­ставляющим припоя или зонам происходит разрушение. Наиболее желательная структура соединения — гомо­генная, подвергающаяся равномерному разрушению.

Ускорение процесса коррозии наблюдается в том слу­чае, когда в шве корродируют тончайшие интерметалли­ческие прослойки, выделившиеся по границе припоя с основным материалом.

Второй тип взаимодействия присущ главным обра­зом паяным соединениям магниевых сплавов [31]. Про-1 веденные ускоренные испытания паяных соединений маГ­

ниевых сплавов в различных коррозионноактивных сре­дах с использованием припоев на основе магния показа­ли, что шов не подвергается разрушению. Эта картина наблюдается при испытании во всех применяемых сре­дах, включая 3%-ный раствор хлористого натрия.

При этом типе взаимодействия между швом и основ­ным металлом последний защищает шов от растворения. Значительная площадь анодного участка способствует тому, что целостность шва практически не нарушается. Коррозионную стойкость таких паяных соединений не представляется возможным оценить на основании про­ведения общих испытаний на коррозию паяных соедине­ний [32].

Для количественной оценки коррозионной стойкости паяных соединений можно использовать электрохимиче­ский метод ускоренных коррозионных испытаний [33]. Схема установки приведена на рис. 134.

При этом методе определяют величины микротоков, возникающих в паре припой — основной металл. Кривые, характеризующие величины коррозионных токов в паре покрытие — припой, приведены на рис. 135.

Из полученных экспериментальных кривых путем из­мерения площади, заключенной между осями координат и кривой коррозионный ток — время, могут быть рассчи­таны коррозионные потери анода за цикл увлажнения — высыхания, что позволяет дать сравнительную оценку скорости коррозии. Такая оценка имеет относительный характер, однако на основании данных можно ориенти­ровочно рассчитать интенсивность коррозионного про­цесса за длительный период времени. Предпочтение ока­зывается припою, который в паре с основным металлом дает минимальный микроток.

Этот метод исследований успешно применяется и для оценки коррозионного процесса в тех случаях, когда шов является анодным участком.

Для обеспечения коррозионной стойкости паяных со­единений прежде всего необходимо при пайке использо­вать такие присадочные материалы, которые создавали бы гальваническую пару с основным металлом при ми­нимальной разнице потенциалов. Кроме того, необходимо создавать такие защитные покрытия, которые предотвра­тили бы возможность контактирования коррозионноак­тивных сред с паяным соединением. Это особенно важно

для материалов с низким электродным потенциалом (алюминия, магния и сплавов на их основе).

Для устранения различия в потенциалах контактиру­ющих материалов часто используют технологические приемы. Так, например, для соединения ответственных изделий используют изотермическую выдержку изделий в процессе пайки. Помимо увеличения прочности соеди­нений, это способствует выравниванию потенциалов кон­тактирующих материалов в зоне паяного соединения. В ряде случаев, где нецелесообразно применять изотер­мические выдержки, например при пайке алюминиевых сплавов легкоплавкими припоями, на паяемый материал наносят барьерные покрытия, имеющие значительно меньшую разность потенциалов с материалом припоя.

К числу мероприятий, снижающих коррозионное раз­рушение паяных соединений, можно отнести замену флюсовой пайки пайкой в контролируемых средах.

В тех случаях, когда использование флюсов неизбеж­но, стремятся применить композиции, имеющие мини­мальную активность и продукты реакции которых при комнатной температуре мало химически активны (на­пример, во флюсах на основе гидразина химически ак­тивный компонент — соляная кислота — при охлаждении переходит в связанное состояние).

Среди способов, уменьшающих активное воздействие остатков флюсов на паяемый металл, известно также ис­пользование ингибиторов коррозии [33].

[1] Иногда для сварки электродами с такими покрытиями применяют термин «сварка полуоткрытой (полузакрытой) дугой».

[2] Более подробно эти формулы рассмотрены в работе Н. Н. Рыкалина «Расчеты тепловых процессов при сварке» М., Машгиз, 1951.

[3] В ряде примеров для простоты будем считать температуру плавления низкоуглеродистой стали равной 1500° С.

10 Заказ № 269

[4] Иногда к понятию сварочная ванна присоединяют область плавления до бавочного металла. Введение такого обобщенного термина вряд ли целесообразно.

[5] Некоторые закономерности по средней температуре сварочной ванны см. гл. VI.

[6] В сварочных условиях металл может реагировать и с атомарным кислородом nMe-f-0=mMe^m0,^w, однако этими процессами для упрощения можно пренебречь.

[7] Экспериментальные формулы, используемые для расчетов здесь и далее, основаны на опытах, ограниченных температурой около 1800’ С. Расчетные значения при более высоких температурах получены экстраполяцией и менее точны.

[8] Практически только в связи с незавершенностью реакций раскисления (например, NiO-f-Fe -»■ FeO^-Ni) той части никеля, который мог быть окислен на какой-то стадии воздействия кислорода на сплав.

[9] При расчете можно пользоваться и формулой (V-22). При этом равновесное отношение Н20/Н2 при 0,5% FeO и 1600° С получается 0,426, а соответственно газовая фаза состоит из Н2^69% и Н20«31 %, Некоторое различие в результатах является следствием ^погрешности расчетных формул или определения констант.

[10] Обычно содержание кислорода в швах, выполненных газовой сваркой, составляет от 0,03 до 0,07 вес. %.

[11] Изучение этого процесса затруднено, так как плавление осуществляется в полости, закрытой флюсом. Изучение осуществляется в основном посредством просвечивания рентгеновскими лучами.

[12] В процессе разделения металла и шлака важную роль играют и другие процессы (см. гл. VI).

[13] При сварке алюминия и его сплавов дуга открыта и горит над флюсом, покрывающим металл. Этот процесс называется сварка по флюсу.

[14] При больших толщинах покрытия (больших тЭш п/тэ_ с), по данным А. А. Ерохина, не все покрытие взаимодействует с металлом электродного стержня.

[15] В этой работе сопоставлялись размеры сварочной ванны при сквозном про­плавлении металла, с расчетом по Н Н — Рыкалину, по схеме линейного источ­ника на пластине.

[16] В связи с тем, что фактический ввод тепла в изделие при сварке обычно отклоняется от расчетных схем, А. А. Ерохиным предложен для расчета площади проплавления поправочный коэффициент (названный им эффективным т)Эф). При различных способах дуговой сварки он составляет от 0,5 до 0,9.

[17] Фактически температурный коэффициент линейного расширения изменяется с температурой, причем особенно сильно при изменении кристаллической решетки металла, имеющего аллотропные превращения.

Рис. VTI.7

снижает прочность такой стали при одновременном улучшении ее пластичности.

Склонность стали к получению закаленных неравновесных струк­тур при распаде аустенита может характеризоваться диаграммами изотермического распада аустенита (S-образными кривыми). Такие зависимости определяют структуру продуктов распада аустенита при различных постоянных температурах (при изотермическом рас­паде). Наиболее типичные S-образные кривые приведены на рис.

[19] 1.8, а: І—для стали с малой устойчивостью аустенита, напри­мер среднеуглеродистой; 2—для стали с высокой устойчивостью аустенита, например хромомолибденовой (цифры у семейства кри­вых / указывают долю распавшегося аустенита).

Верхняя часть S-образной кривой характеризует распад устой­чивого аустенита по диффузионному механизму с получением более равновесных структур. Так, например, для углеродистых сталей такой распад аустенита происходит с образованием феррито-цемен — титной структуры. При малых переохлаждениях аустенита (отно­сительно высокой температуры его распада) выделяются зерна пер­лита. По мере снижения температуры распада уменьшается инку­бационный период (время существования устойчивого аустенита — левее кривой с 0°о превращения) и уменьшается расстояние между частицами выделившегося цементита. Структура становится более дисперсной и носит название сорбита.

Распад аустенита ниже характерной для каждой стали темпе­ратуры Тм осуществляется бездиффузионно и конечная мартенсит­ная структура получается при перестройке кристаллической ре­шетки посредством сдвигов.

Превращения ниже температуры минимальной устойчивости аус­тенита Tmln, но выше температуры начала мартенситного превра-

[20] Уточнения см. в § 55.

[21] ИіМЕТ — Институт металлургии нм. А. А. Байкова.

[22] ГГ ГТ І TllflTTTTt ГГ I □ мов). Пластины, на кото­рые производится наплав­ка, могут быть составными (рис. V1II.9), т. е. собран­ными из брусков в спе­циальном зажимном при­способлении. Это облег­чает последующее изготов­ление образцов. После на­плавки и воздушного охлаждения валики сострагивают заподлицо с поверхностью основного металла и бруски в слесарных тисках отделяют друг от ‘друга. Из брусков изготавливают образцы для испытания на ударный и ста­тический изгиб, замеров твердости, металлографических исследо­ваний.

В результате испытаний определяют оптимальный диапазон ско­ростей охлаждения околошовной зоны при сварке, в котором свой­ства металла благоприятны: сохраняется высокая стойкость против трещинообразования и перехода в хрупкое состояние.

Методы проверки служебных характеристик металла шва, околошовной зоны и сварного соеди­нения заключаются в определении прочности, пластичности, кор­розионной стойкости, износостойкости и других свойств.

Механические испытания позволяют установить предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, относительное сужение, ударную вязкость и другие показатели механических свойств.

Для выявления характера изменения свойств в отдельных участ­ках сварного соединения широко пользуются определением твердости. Определение твердости производят на макрошлифах приборами типа Виккерса или Роквелла, либо на микрошлифах на приборе для определения микротвердости.

Коррозионная стойкость сварных соединений является весьма важной характеристикой, определяющей надежность эксплуатации конструкции в условиях контакта с агрессивной средой Различают два основных вида коррозии: общую и межкристаллитную

Общая коррозия является результатом химического взаимодей­ствия металла с контактирующей средой (жидкой или газообразной). Она может быть как равномерной, так и сосредоточенной, распола-

[23] К компактним относятся сплошные сечения с отношением сторон, близким к единице. К пластинам относятся сплошные сечения с отношением сторон //5′<3, где I — ширина склршысмых нл. істин (длина шва).

[24] При сварке тонколистового металла допускается уменьшение до 5.

[25] Фазами называются однородные части сплава, обладающие определенной совокупностью физико-химических и термодинамических свойств и отделенные от других фаз границей раздела.

[26] Значительное внимание этой проблеме уделено в работе Н. <£>. Лашко и С. В. Лашко [3].

[27] В работе £5] правомерно предлагается оказывать предпочтение флюсам данной системы. На основе флюсующих свойств оксидов созданы флкЗсы для пайки магниевых сплавов, в которых активным флюсующим компонентом ив — лялись оксиды цинка и алюминия {.6].

** Плотность в г/см®.

[29]2 Температура электролита 45—70 °С,

[30] В заготовительных цехах коэффициент использовании материала подсчи­тывается как отношение массы заготовки к нормам расхода на ее изготовление, в механических цехах — как отношение массы детали к массе заготовки.

Потери на унос., испарение, разбрызгивание, распыление не должны превышать 1.0% от расхода флюса.

Нормы расхода флюсов при пайке в зависимости от типа соеди­нения приведены в табл. 13.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[32] Инструкция по нормированию расхода материалов в основном произвол — стве машиностроения (типовая). М.: Экономика, 1971. 423 с.

2. Инструкция по нормированию расхода драгоценных металлов М • Мин- станкинпром, 1980, 68 с.

3. Нормирование расхода материальных ресурсов в машиностроении. Т. 2/ Под ред. Г. М. Токарева М.: Машиностроение, 1984. 440 с.

[33] Справочник по редким металлам. Пер. с англ. М., «Мир», 1965.

[34] Энергией активации называется избыточная энергия молекул по сравнению со средним ее значением. Чем больше энергия актива­ции, тем медленнее при данной температуре протекает химическая реакция.

[35] Фазовый переход первого рода связан со скачкообразным из­менением внутренней энергии и плотности (испарение, плавление, суб­лимация, многие переходы кристаллического тела из одной модифи­кации в другую). Фазовые переходы второго рода не связаны со скачкообразным изменением внутренней энергии и плотности, они со­провождаются скачкообразным изменением теплоемкости и термо­динамических коэффициентов расширения и сжимаемости (переход в сверхтекучее состояние, переход в точке Кюри и др.).

[36] Флуктуациями называют временные, случайные отклонения в системе от состояния равновесия.

[37] Хемосорбция, или активированная адсорбция, характерна тем, что количество тепла, выделяемое при этом процессе, то же, что и при химической реакции.

[38] Ближним порядком называется упорядочеииое относительное расположение (или взаимная ориентация в жидких кристаллах) со­седних частиц жидкости внутри малых ее объемов.

[39] Для жидкостей поверхностная энергия, приходящаяся на еди­ницу поверхности, н коэффициент поверхностного натяжения совпа­дают не только по размерности, но и по числовому значению,, поэто­му между поверхностной энергией на единице поверхности и коэф­фициентом поверхностного натяжения жидкостей не делают разли­чия. Поверхностная же энергия на единицу поверхности и коэффи­циент поверхностного натяжения твердых тел могут значительно от­личаться по величине. Это связано с анизотропией в свойствах кри­сталлов твердых тел.

[40] Рассматривается граница раздела между? чистыми фазами.

[41] Кривая 1 получена расчетом по формуле [28]: /г2

4РЮ ’

где h — толщина прослойки жидкого металла в зазоре; Р — безразмерный коэффициент;

D — коэффициент диффузии