Показано распределение железа, марганца и никеля при пайке
стали многокомпонентным припоем типа твердого раствора системы Fe - Мn, из которого можно видеть,
что по ширине шва имеет место равномерное распределение компонентов.
Необходимо отметить, что равномерное распределение
компонентов в шве можно достигнуть при пайке металлами-припоями, обладающими
высокой активностью диффузионного взаимодействия. Так, несмотря на то что в
системах Сu - Ga, Fe - Al, Fe -
Be и др. взаимодействующие металлы дают ограниченные
твердые растворы, в условиях пайки происходят интенсивное растворение основного
металла и активная диффузия атомов расплава припоя в основной металл.
В результате даже при кратковременных выдержках исчезает
резкая граница между основным металлом и зоной сплавления, а при длительных
выдержках образуется непрерывная структурная связь. Процесс заращивания зазора
при этом происходит в результате локального повышения интенсивности
рекристаллизационных процессов в основном металле под влиянием диффузии припая.
Принято считать, что если в структуре присутствуют тонкодисперсные частицы
второй фазы, то границы зерен имеют тенденцию удерживаться на этих частицах,
что затрудняет их миграцию. Диффузия атомов Be, Al, Ga в процессе пайки железа,
по-видимому, ускоряет миграцию границ зерен и процессы перехода деформированных
зерен в термодинамическое равновесие.
Представлены микроструктуры шва при пайке меди галлием,
выдержка 3 мин и 1 ч, при пайке железа алюминием и бериллием, которые
показывают, что при длительных выдержках граница основной металл - зона
сплавления не просматривается.
Равномерное распределение компонентов в шве при образовании
растворно-диффузионных спаев независимо от состава припоя можно достигнуть при
пайке с очень малыми зазорами (менее 0,1 мм). В этом случае кристаллизация в
очень узком слое происходит без разделения компонентов с образованием одного
ряда плоских зерен.
Такая структура шва характеризуется высокой прочностью
соединения.
При образовании растворно-диффузионных спаев во многих
случаях можно наблюдать не равномерные растворно-диффузионные процессы на
границе твердой и жидкой фаз, а избирательные. В результате происходит или
растворение отдельных зерен основного металла в расплаве припоя, как это
наблюдается при пайке никеля бериллием, или декорирование зерен основного
металла, контактирующих с расплавом припоя в результате избирательной диффузии.
Наиболее нежелательным процессом при взаимодействии
основного металла с расплавом припоя является нтенсивное проникновение последнего
по границам зерен. При этом происходит снижение прочности основного металла,
особенно опасное при пайке тонколистовых конструкций.