Способ пайки сталей в газовой среде

 

Изобретение относится к высокотемпературной пайке и может быть использовано при изготовлении конструкций из малоуглеродистых легированных сталей. Цель изобретения - повышение качества паяных узлов из малоуглеродистых легированных сталей путем улучшения растекания припоя за счет полной очистки поверхностей деталей от окислов и карбидов. Детали паяют в печи с изменением состава среды на протяжении термического цикла пайки. В начальной стадии нагрев производят в науглероживающей среде, в интервале температура закалки паяемой стали - температура пайки поддерживают обезуглероживающую среду, а охлаждение осуществляют в науглероживающей среде. На первой стадии нагрева избыточный углерод, введенный в поверхностный слой деталей, вступает в реакцию с окислами железа, марганца и др., а образующаяся окись углерода удаляется с поверхности. На второй стадии удаляется избыток углерода /сажистых отложений и карбидов/, а на третьей стадии восстанавливается количество углерода, необходимое для работоспособности конструкции. 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 4 В 23 К 1/00, 35/38 (g-„" Я И

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И GTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 433)106/25-27 (22) 13.10,87 (46) 30,06.89. Вюл. 1 - 24 (72) А.Е.Папиро, Г.Я. Кержнер, ; B. К. Струнец и A. П. Пучаг (53) 621. 791. 364 (088 ° 8) (56) Патент Японии 1 58-3792, кл. В 23 К 1/00, 1983.

Заявка Японии 1 - 58-107264, кл. В 23 К 1/00, 1983.

Заявка Японии ) - 59-76697, кл. В 23 К 1/00, 1984. (54) СПОСОБ ПА1 .КИ СТАЛЕЙ В ГАЗОВОЙ

СРЕДЕ (57) Изобретение относится к высокотемпературной пайке и может быть использовано при изготовлении конструкций из малоуглеродистых легированных сталей. Цель изобретения — повышение качества паяных узлов из малоуглеродистых легированных сталей путем улучшения растекания припоя за счет

Изобретение относится к высокотемпературной пайке и . может быть использовано при изготовлении конструкций из мэрлоу глеродистых легированных сталей.

Цель, изобретения — повышение качества паяных узлов из малоуглеродистых ле гир о в анных ст алей путем улучшения растекания припоя за счет полной очистки поверхностей деталей от окислов и карбидов.

Способ реализуется следукщим образом. полной очистки поверхностей деталей от окислов и карбидов. Детали паяют в печи с изменением состава среды на протяжении термического цикла пайки,.

E начальной стадии нагрев производят в науглероживающей среде, в интервале температура закалки паяемой стали — температура пайки поддерживают обезуглероживающую среду, а охлаждение осуществляют в науглероживающей среде. На первой стадии нагрева избыточный углерод, введенный в поверхностный слой деталей, вступает в реакцию с окислами железа, марганца и др., а образующаяся окись углерода удаляется с поверхности. Иа второй стадии удаляется избыток углерода (сажистых отложений и карбидов), а на третьей стадии восстанавливает— ся количество углерода, необходимое для работоспособности конструкции.

1 3 ° и, ф лы, Детали из малоуглеродистой стали паяют в .печи с изменением состава среды на протяжении термического цикла пайки. В начальной стадии нагрев производят в науглероживающей среде, в интервале температура закалки паяемой стали — температура пайки нагрев производят ь обезуглероживающей среде, а охлаждение с температуры пайки осуществляют в науглероживающей среде.

При пайке малоуглеродистых хромистых сталей изменение среды с наугле1489929 роживающей на обезуглероживающую производят при 850-880 C.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В процессе нагрева под пайку на первой стадии (в науглероживающей среде ) избыточный углерод, введенный в поверхностный слой деталей, вступает в реакцию,с окислами железа, марганца и др., находящимися на поверхности легированных сталей. В результате этой реакции образуется окись углерода, которая удаляется с поверхности деталей и, кроме того, разруша- 5 ет не восстановленные к тому времени поверхностные окиси хрома, никеля и их комплексы.

Количество углерода в поверхностном слое деталей должно быть таким, чтобы, обеспечив разрушение окисной пленки, не допустить образования препятствующих растеканию припоя сажистых осадков и карбидов, а также не 25 .увеличить его содержание в паяемой стали и тем самым не изменить ее физико-химических свойств. В частности, избыток углерода в хромистых сталях может существенно снизить их корро- 30 зионную стойкость, т.е. весь углерод„ введенный при науглероживании, должен удалиться из стали вместе с продуктами восстановительной реакции.

Дпя удаления избыточного углерода и окисных остатков с поверхности де,талей непосредственно перед плавлением припоя переходят к второй стадии нагрева в обезуглероживающей среде ° TaK как p acTBopHMo cT h углеро- 40 да в аустените больше, чем в феррите, науглероживание следует производить до температуры закалки, чтобы введенный углерод не растворился в стали в избытке и не остался в ней необрати— мо. Поэтому, как показала экспериментальная проверка, наилучшей границей перехода от первой к второй стадии является верхний перед температуры закалки, который для большинства малоуглеродистых легированных сталей о расположен в пределах 850-880 С.

Выдержку при п айке можно произ водить как в науглероживающей, так и в обезуглероживающей среде (на качестве соединения это мало отражается), од-.

55 нако второй вариант предпочтительнее, 1 так как позволяет избежать мелких графитовых включений в галтелях шва.

Кроме того, проведение пайки в обеэуглероживающей среде обеспечивает лучшее качество поверхности паяных деталей. Содержание углерода в поверхностном слое деталей при этом может стать ниже номинального.

Переход к третьей стадии — возврат деталей снова в науглероживающую среду — осуществляют сразу по окончании выдержки. Этот переход нужен для компенсации потерь углерода .в пот,, верхностном слое деталей на второй стадии нагрева, а также для обеспечения требуемой поверхностной концентрации углерода, необходимой для дальнейшей термической обработки паяных деталей и обеспечения механических свойств легированных сталей, из которых эти детали изготовлены.

При медленном .охлаждении в печи с науглероживающей газовой средой концентрацию углерода в поверхностном слое сталей удается поднять в 1,72,2 раза.

Выполнение всех трех стадий пайки по предлагаемому способу осуществляется перемещением паяемых деталей с нанесенным на них припоем через различные камеры (зоны ) методической печи, содержащие либо различные по составу азотоуглеводородные газовые среды, либо одинаковые по составу, но отличающиеся углеродным потенциалом.

Пример, Предлагаемый способ использовали при пайке штуцеров и фланцев из сталей 12хН3А, 12х2Н4А.

Пайку производили латунным припоем при 1040-1060 С в методической печи о типа СК3-4.20.1,5/11,5 в среде эндогаза (34% Н; 187 СО, остальное N ) .

Путем регулирования углеродного потенциала газовой среды в форкамере, 1-ой горячей зоне и камере охлаждения была создана науглероживающая атмосфера, а в 2-й горячей зоне — обеэуглероживающая. Таким образом, детали в процессе пайки прошли три стадии: нагрев до 850-860 С в науглероживающей среде; нагрев до плавления припоя и выдержка при температуре пайки в обезуглероживающей среде; охлаждение в науглероживающей среде. В результате пайки были получены 1007.-но качественные детали без дефектов па- яных швов и галтелей, со светлой не требующей зачистки поверхностью, 2» Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что при пайке малоуглеродистых хромистых сталей изменение

1. Способ пайки сталей в газовой 20 среды с науглероживающей на обезуглесреде, при котором на протяжении тер- роживающую производят при 850-880 С.

Формула изобретения

Составитель Л. Абросимова

Техред Л.Сердюкова Корректор С. Черни

Редактор Н. Киштулинец

Заказ 3621/18

Тираж 894

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

1489929 6

После пайки узлы были подвергнуты мического цикла пайки изменяют конзакалке и отпуску. центрацию углерода в поверхностном

Детали из этих же сталей, паянные . слое паяемых деталей; о т л и ч а юдля сравнения только в науглероживаю- шийся тем, что, с целью повыше.5 щей или"в нейтральной по углероду ния качества паяных узлов" из малоугсредах, имели в первом случае: не- - леродистых легированных сталей путем пропаи в швах, плохо сформированные улучшения растекания припоя эа счет галтели, сажистые налеты, пониженную полной очистки поверхности деталей плас™ность; а во втоРом случае — 10 от окислов и карбидов, нагрев до темотсутствие растекания припоя и, сле- пературы закалки паяемой стали произдовательно, паяного соединения. водят в науглероживакицей среде, дальПредлагаемый способ обеспечивает нейший нагрев до температуры пайки — . сУщественное повышение качества паЯ- в обезуглероживающей среде, а охлажных соединений из легиРованных ста- 15 дение — в науглероживающей среде. лей.