ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Понижение прочности металлов под действием припоев и флюсов из "Физико-химические процессы при пайке" работающих при высоких температурах, с явлениями разрушения деталей под действием расплавов легкоплавких металлов стали сталкиваться значительно чаще. Необходимо отметить, что эффект понижения прочности и разрушения твердых металлов под действием расплавов более легкоплавких металлов проявляется далеко не всегда, что зависит от многих факторов и прежде всего от соотношения физико-химических свойств взаимодействующих металлов. Для понижения прочности и хрупкого разрушения, например, цинка под действием ртути необходимо всего 0,1% ртути [12]. Закаленные стали, латунь ЛС59-1, литейный алюминиевый сплав АЛ9 также сильно реагируют на наличие на их поверхности расплавленных металлов. Но аустенитная сталь, медь, кадмий, свинец, деформируемый алюминиевый сплав АМЦ не реагируют на металлические покрытия при температурах несколько выше их точки плавления. [c.182] Прочность, пластичность, упругость и другие свойства металлов связаны с их кристаллическим строением. Эти свойства могут изменяться в зависимости от очень многих факторов, значительное место среди которых занимают условия внешней среды. [c.182] Внешняя среда (газообразная, жидкая и твердая) может воздействовать на твердые металлы в условиях, когда они не находятся под нагрузкой или когда происходит их нагружение и наблюдается в той или иной степени деформирование металлов. В последнем случае изменение механических свойств под действием внешней среды происходит более интенсивно. [c.182] Действие этих активных сред, за исключением радиационных, начинается с адсорбции на границе раздела фаз. Взаимодействие по поверхности металла или проникание в объем металла является уже вторичным процессом, результатом которого в определенных условиях может быть хрупкое разрушение, характерное зеркальным сколом по плоскостям спайности кристаллов. В пластичных металлах часть энергии, освобождаемой при раскрытии трещины, расходуется на создание новой свободной поверхности, а другая часть — на пластическое течение металла. Поэтому в зоне разрушения, наряду с хрупким сколом, может происходить и пластическая деформация. [c.183] проведенные на образцах из 2п, Сё и 5п с применением расплавов Hg, Оа и 5п — РЬ, показали, что обычная диффузия в процессе воздействия расплавов на твердые металлы не играет заметной роли. Основное значение приобретают проникание расплава в дефекты на твердом металле и связанное с этим уменьшение свободной мажфазной энергии на поверхности первоначальных трещин. [c.184] Для зарождения первоначальной трещины требуется слияние дислокаций, скапливающихся перед препятствием в плоскости скольжения. Границы зерен являются наиболее трудными препятствиями для сдвига, поэтому по ним наиболее вероятно возникновение трещин. Кроме того, границы зерен являются своеобразными каналами, по которым происходит диффузия атомов расплава в глубь образца. Поэтому, если в обычных условиях, особенно при наличии выраженной анизотропии механических свойств, разрушение при сравнительно низких температурах происходит по телу зерна, то прн наличии адсорбционно-активной среды в виде расплавленного металла положение резко меняется. Снижение межфазной энергии по границам зерен возможно значительно большее по сравнению с зерном, поэтому энергетически более выгодным становится разрушение по границам зерен. Кроме того, под нагрузкой между зернами поликристаллических тел возникают наибольшие концентрации напряжений, что в присутствии расплава еще больше ослабляет твердый металл. [c.185] При очень сильном, снижении скорости деформирования эффект адсорбционного понижения прочности также исчезает. Это происходит потому, что в условиях очень малой скорости растяжения не накапливаются дислокации для создания концентрации напряжений, необходимой для образования зародышевой трещины. Влияние расплавов, проявляющееся при действии растягивающих нагрузок, не сказывается при действии сжимающих нагрузок. [c.186] С увеличением времени контакта воздействие расплава на твердый металл усиливается. Снижение прочности по мере снижения межфазной энергии, по-видимому, неограниченно возрастает, так как межфазная энергия определяет работу образования первичных зародышевых сдвигов или дефектов при деформировании. Поскольку этот процесс имеет кинетический характер, то наибольшее влияние расплавы будут оказывать ири длительной выдержке. В этом случае, наряду с растеканием расплава по поверхности основного металла, большое значение имеет его впитывание стенками образующейся трещины. [c.186] Чем меньше расплав впитывается основным металлом, тем на большее расстояние он течет по основному металлу и тем протяженнее образующаяся трещина. [c.187] Влияние температуры на процесс адсорбционного понижения прочности металлов зависит от физико-химиче-ских свойств основного металла и припоя. При снижении температуры ниже точки плавления припоя эффект понижения прочности твердого металла практически исчезает. В то же время для некоторых металлов и сплавов действие металлических покрытий, находящихся на их поверхности в твердом состоянии, проявляется весьма заметно. Это в первую очередь относится к сталям высокой прочности. Твердое металлическое покрытие в этих случаях как бы облегчает образование поверхностной трещины, дальнейшее же распространение трещины происходит так же, как и на непокрытых образцах. При повышении температуры воздействие расплавленных металлических покрытий на твердый металл возрастает. Ряд металлов (отожженная сталь ЗОХГСА, аустенитная сталь), не реагирующие на расплавленные покрытия при температуре, несколько превышающей точку их плавления, существенно изменяют свои свойства в результате действия расплавленных покрытий при повышенных температурах. [c.187] Термическая и химико-термическая обработка основного металла оказывает значительное влияние на эффект адсорбционного понижения прочности. [c.189] Как видно из табл. 34 [15], на свойства отожженного железа расплавы оказывают незначительное влияйие. Цементированные и азотированные образцы значительно снижают механические свойства под действием расплавов. Причем, чем выше твердость, тем сильнее проявляется эффект снижения прочности и пластичности. При этом олово действует более интенсивно, чем свинец. [c.189] В опытах, проведенных при высоких температурах, свинец оказывает более активное воздействие на армко-железо (рис. 56, а), чем олово (рис. 56, б) [16]. Как видно из микроструктур, свинец более интенсивно разрушает основной металл. [c.189] Введением в расплавленные металлы добавок других металлов можно изменять их способность адсорбционно понижать прочность твердых металлов. Данное обстоятельство особенно необходимо учитывать при разработке припоев. На рис. 57 показана зависимость прочности цинка в контакте с ртутью, содержащей различное количество индия. Из рисунка видно, что при добавках к ртути индия прочность цинка вначале уменьшается, а затем начинает возрастать [17]. [c.189] Кокрыта сплошным слоем их расплавов. Если же поверхность металла была смочена ими и затем нагревалась без защиты расплавленным флюсом, то также происходит образование трещин. Причиной более интенсивного проникания по границам зерен тетраборнокислого натрия, как можно судить на основании косвенных данных, является образующаяся при разложении его окись натрия. Аналогично влияют указанные флюсы на поверхность основного металла при пайке малоуглеродистых сталей. Воздействие флюсов усиливается с увеличением температуры пайки и выдержки при этой температуре. [c.192] При нанесении на основной металл покрытий следует учитывать, что прочность паяного соединения в этих случаях в значительной мере зависит от прочности сцепления покрытия с основным металлом. В свою очередь, прочность сцепления покрытия с основным металлом зависит от целого ряда факторов и в том числе от режима пайки. На рис. 58 показана зависимость прочности сцепления барьерных гальванопокрытий благородных металлов с титаном от температуры пайки при постоянной выдержке [18]. Как видно из рисунка, термообработка покрытия при определенных температурах способствует повышению сцепления покрытия с основным металлом и, следовательно, повышению прочности паяного соединения. [c.193] Вернуться к основной статье