SU1489929A1 - Method of gas-shielded steel soldering - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к высокотемпературной пайке и может быть использовано при изготовлении конструкций из малоуглеродистых легированных сталей. Цель изобретени  - повышение качества па ных узлов из малоуглеродистых легированных сталей путем улучшени  растекани  припо  за счет полной очистки поверхностей деталей от окислов и карбидов. Детали па ют в печи с изменением состава среды на прот жении термического цикла пайки. В начальной стадии нагрев производ т в науглероживающей среде, в интервале температура закалки па емой стали - температура пайки поддерживают обезуглероживающую среду, а охлаждение осуществл ют в науглероживающей среде. На первой стадии нагрева избыточный углерод, введенный в поверхностный слой деталей, вступает в реакцию с окислами железа, марганца и др., а образующа с  окись углерода удал етс  с поверхности. На второй стадии удал етс  избыток углерода /сажистых отложений и карбидов/, а на третьей стадии восстанавливаетс  количество углерода, необходимое дл  работоспособности конструкции. 1 з.п. ф-лы.The invention relates to high-temperature brazing and can be used in the manufacture of structures from low carbon alloyed steels. The purpose of the invention is to improve the quality of solder joints from low carbon alloyed steels by improving the spreading of solder due to the complete cleaning of the surfaces of parts from oxides and carbides. Parts are burned in a furnace with a change in the composition of the medium during the thermal soldering cycle. In the initial stage, heating is performed in a carburizing medium, in the quenched steel quenching temperature range — the brazing temperature maintains the decarburizing medium, and cooling is carried out in the carburizing medium. In the first stage of heating, the excess carbon introduced into the surface layer of the parts reacts with oxides of iron, manganese, etc., and the carbon monoxide formed is removed from the surface. In the second stage, an excess of carbon (carbon deposits and carbides) is removed, and in the third stage, the amount of carbon required for the performance of the structure is restored. 1 hp f-ly.

Description

Изобретение относитс  к высокотемпературной пайке и . может быть использовано при изготовлении конструкций из малоуглеродистых легированных сталей.This invention relates to high temperature brazing and. can be used in the manufacture of structures of low carbon alloy steels.

Цель изобретени  - Тювьшение качества па ных узлов из малоуглеродистых легированных сталей путем улучшени  растекани  припо , за счет полной-очистки поверхностей деталей от окислов и карбидов.The purpose of the invention is the quality of soldered joints from low-carbon alloyed steels by improving the flow of solder due to the complete cleaning of the surfaces of parts from oxides and carbides.

Способ реализуетс , следующим образом .The method is implemented as follows.

Детали из малоуглеродистой стали па ют в .печи с изменением состава среды на прот жении термического цикла пайки. Е начальной стадии нагрев производ т в науглероживающей среде, . в интервале температура закалки па емой стали - температура пайки нагрев производ т ь обезуглероживающей среде , а охлаждение с температуры пайки осуществл ют в науглероживающей среде .Parts of mild steel are falling in furnaces with a change in the composition of the medium during the thermal soldering cycle. At the initial stage, the heating is carried out in a carburizing environment,. In the interval, the quenching temperature of the steel to be cast is the soldering temperature, heating is produced by a decarburizing medium, and cooling from the brazing temperature is carried out in a carburizing medium.

При пайке малоуглеродистых хромистых сталей изменение среды с науглеWhen soldering low-carbon chromium steels, the environment changes from coal

0000

соwith

роживающей на обезуглероживающую производ т при 850-880°С.giving birth to the decarburizing agent is performed at 850-880 ° C.

Сущность изобретени  заключаетс  в следующем. The essence of the invention is as follows.

В процессе нагрева под пайку на первой стадии (в науглероживающей среде) избыточный углерод, введенный в поверхностный слой деталей, вступает в реакцию ,с окислами железа, мар- ганца и др., наход щимис  на поверхности легированных сталей. В результате этой реакции образуетс  окись углерода, котора  удал етс  с поверхности деталей и, кроме того, разрушает не восстановленные к тому времени поверхностные окиси хрома,никел  и их комплексы.In the process of heating for brazing in the first stage (in a carburizing medium), the excess carbon introduced into the surface layer of the parts reacts with oxides of iron, manganese, etc., located on the surface of the alloyed steels. As a result of this reaction, carbon monoxide is formed, which is removed from the surface of the parts and, moreover, destroys surface chromium oxides, nickel and their complexes that have not been reduced by that time.

Количество углерода в поверхност- ном слое деталей должно быть таким, чтобы, обеспечив разрушение окисной пленки, не допустить образовани  пре п тствующих растеканию припо  сажистых осадков и карбидов, а также не .увеличить его . содержание в па емой стгши и тем самым не изменить ее физико-химических свойств. В частности избыток углерода в хромистых стал хThe amount of carbon in the surface layer of the parts must be such as to ensure the destruction of the oxide film, to prevent the formation of obstructive spreading of solder sediments and carbides, and also not to increase it. the content in the soldered string and thus does not change its physicochemical properties. In particular, the excess carbon in chromium became x

Кроме Того, проведение пайки в обез- углероживакхцей среде обеспечивает лучшее качество поверхности па ных деталей. Содержание углерода в поверхностном слое деталей при этом может стать ниже номинального. Переход к третьей стадии - воз- .врат деталей снова в науглероживающу среду - осуществл ют сразу по окончании выдержки. Этот переход нужен дл  компенсации потерь углерода ,в пог,;,. верхностном слое деталей на второй стадии нагрева, а также дл  обеспечени  требуемой гtoвepxнocтнoй концентрации углерода, необходимой дл  дальнейшей термической обработки па ных деталей и обеспечени  механических свойств легированных сталей, из которых эти детали изготовлены. При медленном .охлаждении в печи с науглероживающей газовой средой концентрацию углерода в поверхностном слое сталей удаетс  подн ть; в 1,7- 2,2 раза.In addition, soldering in a carbon-free de-carboning environment provides the best surface quality of the soldered parts. The carbon content in the surface layer of the parts may be lower than the nominal. The transition to the third stage — the return of the parts again to the carburizing medium — is carried out immediately after the end of the exposure. This transition is needed to compensate for the loss of carbon, in pog,;,. the surface layer of the parts in the second stage of heating, as well as to provide the required total carbon concentration necessary for further heat treatment of the paved parts and to ensure the mechanical properties of the alloyed steels from which these parts are made. With slow cooling in a furnace with a carburizing gaseous medium, the concentration of carbon in the surface layer of the steel can be raised; 1.7 2.2 times.

Выполнение всех трех стадий пайки по предлагаемому способу осуп ествл - етс  перемещением па емых деталей с нанесенным на них припоем через разThe performance of all three stages of soldering in accordance with the proposed method is achieved by moving the submerged parts with solder deposited on them through

3535

может существенно снизить их корро- 30 личные камеры (зоны ) методической зионную стойкость, т.е. весь углерод, введенный при науглероживании, должен удалитьс  из стали вместе с продуктами восстановительной реакции.can significantly reduce their corrosive chambers (zones), methodical zion resistance, i.e. all carbon introduced during carburization should be removed from the steel along with the products of the reduction reaction.

Дл  удалени  избыточного углерода и окисных остатков с поверхности де- оталей непосредственно перед плавлением припо  переход т к второй стадии нагрева в обезуглероживающей среде. Так как растворимость углерода в аустените больше, чем в феррите, науглероживание следует производить до температуры закалки, чтобы введен- ньш углерод не растворилс  в стали.вIn order to remove excess carbon and oxide residues from the surface of the waste, immediately before melting, the solder is transferred to the second heating stage in a decarburizing medium. Since the solubility of carbon in austenite is greater than that in ferrite, carburization should be carried out up to the quenching temperature so that the carbon injected does not dissolve in steel.

4040

печи, содержшдие либо различные по составу азотоуглеводородные газовы среды, либо одинаковые по составу, но отличающиес  углеродным потенци лом.furnaces that contain either different in composition nitrogen-hydrocarbon gases, or the same in composition, but differing in carbon potential.

Пример. Предлагаемый спосо использовали при пайке штуцеров и фланцев из сталей 12хНЗА, 2х2Н4А. Пайку производили латунным припоем при 1040-1060°С в методической печ типа СКЗ-4.20.1,5/11,5 в среде энд газа (34% , 18% СО, остальное N Путем регулировани  углеродного поExample. The proposed method was used when brazing fittings and flanges from steel 12xNZA, 2x2H4A. Brazing was performed with brass solder at 1040–1060 ° C in a method furnace of type SKZ-4.20.1.5 / 11.5 in medium and gas (34%, 18% CO, the rest N By adjusting the carbon

Пример. Предлагаемый способ использовали при пайке штуцеров и фланцев из сталей 12хНЗА, 2х2Н4А. Пайку производили латунным припоем при 1040-1060°С в методической печи типа СКЗ-4.20.1,5/11,5 в среде эндо газа (34% , 18% СО, остальное N) Путем регулировани  углеродного поизбытке и не осталс  в ней необрати- тенциала газовой среды в форкамере.Example. The proposed method was used when brazing fittings and flanges from steel 12xNZA, 2x2H4A. Brazing was made with brass solder at 1040–1060 ° C in a method furnace of SKZ-4.20.1.5 / 11.5 type in an endo gas medium (34%, 18% CO, the rest N) By adjusting the carbon surplus and did not remain in it - the gaseous gas medium in the prechamber.

5050

МО. Поэтому, как показала экспериментальна  проверка, .наилучшей границей перехода от первой к второй стадии  вл етс  верхний перед температуры закалки, который дл  большинства малоуглеродистых легированных сталей расположен в пределах 850-880 С.MO Therefore, as shown by experimental testing, the best limit of the transition from the first to the second stage is the upper one before the quenching temperature, which for most low-carbon alloyed steels is located within 850-880 ° C.

Выдержку при пайке можно производить как в наугле.роживающей, так и в обезуглероживающей среде (на качестве соединени  это мало отражаетс , од-- нако второй вариант предпочтительнееSoldering can be carried out both in the corrosive and decarburizing medium (this does not reflect much on the quality of the joint, but the second option is preferable to

так как позвол ет избежать мелких графитовых включений в галтел х шва.because it avoids small graphite inclusions in the fillet weld.

1-ой гор чей зоне и камере охлаждени  бьша создана науглероживающа  а мосфера, а в 2-й гор чей зоне - обе углероживающа . Таким образом, дета в процессе пайки прошли три стадии: нагрев до 850-860 С в науглероживаю щей среде; нагрев до плавлени  припо  и выдержка при температуре пайк в обезуглероживающей среде; охлажде ние в науглероживаюпдей среде. В результате пайки были получены 100%-н качественные детали без дефектов па  ных швов и галтелей, со светлой не требующей зачистки поверхностью.The first hot zone and the cooling chamber were created in a carbon-carburizing sphere, and in the 2nd hot zone, both carbon-forming. Thus, in detail during the soldering process, three stages passed: heating up to 850–860 ° C in a carburizing environment; heating to melting the solder and holding it at soldering temperature in a decarburizing medium; cooling in a carbonized environment. As a result of soldering, 100% high-quality parts were obtained without defects in the joints and fillets, with a light surface that does not require stripping.

личные камеры (зоны ) методической personal cameras (zones) methodical

печи, содержшдие либо различные по составу азотоуглеводородные газовые среды, либо одинаковые по составу, но отличающиес  углеродным потенциалом .furnaces that contain either different in composition nitrogen-hydrocarbon gas media, or the same in composition, but differing in their carbon potential.

Пример. Предлагаемый способ использовали при пайке штуцеров и фланцев из сталей 12хНЗА, 2х2Н4А. Пайку производили латунным припоем при 1040-1060°С в методической печи типа СКЗ-4.20.1,5/11,5 в среде эндо- газа (34% , 18% СО, остальное N). Путем регулировани  углеродного потенциала газовой среды в форкамере.Example. The proposed method was used when brazing fittings and flanges from steel 12xNZA, 2x2H4A. Brazing was performed with brass solder at 1040–1060 ° C in a method furnace of SKZ-4.20.1.5 / 11.5 type in an endogas medium (34%, 18% CO, the rest N). By adjusting the carbon potential of the gaseous medium in the prechamber.

00

1-ой гор чей зоне и камере охлаждени  бьша создана науглероживающа  атмосфера , а в 2-й гор чей зоне - обезуглероживающа . Таким образом, детали в процессе пайки прошли три стадии: нагрев до 850-860 С в науглероживающей среде; нагрев до плавлени  припо  и выдержка при температуре пайки в обезуглероживающей среде; охлаждение в науглероживаюпдей среде. В результате пайки были получены 100%-но качественные детали без дефектов па-  ных швов и галтелей, со светлой не требующей зачистки поверхностью.The first hot zone and the cooling chamber were created by a carburizing atmosphere, and in the second hot zone, a decarburizing atmosphere was created. Thus, the parts in the soldering process went through three stages: heating up to 850-860 С in a carburizing environment; heating to melting the solder and holding it at a soldering temperature in a decarburizing medium; cooling in a carbonized medium. As a result of soldering, 100% high-quality parts were obtained without defects in the welded joints and fillets, with a light surface that does not require cleaning.

После пайки узлы были подвергнуты закалке и отпуску.After soldering the knots were subjected to quenching and tempering.

Детали из этих же сталей, па нные дл  сравнени  только в науглероживающей или в нейтральной по углероду средах, имели в первом случае: не- пропаи в швах, плохо сформированные галтели, сажистые налеты, пониженную пластичность; а во втором случае - отсутствие растекани  припо  и, следовательно , па ного соединени .Parts made of the same steel, paired for comparison only in carburizing or carbon neutral media, had in the first case: non-seams in the seams, poorly formed fillets, black deposits, low ductility; and in the second case, the absence of flow of the solder and, therefore, of the solder joint.

Предлагаемьй способ обеспечивает существенное повьшение качества па ных соединений из легированных сталей .The proposed method provides a significant improvement in the quality of alloyed steel joints.

Claims (1)

1. Способ пайки сталей в газовой среде, при котором на прот жении термического цикла пайки измен ют концентрацию углерода в поверхностном слое па емых деталей-, отличающийс  тем, что, с целью повьшеНИН качества па ных узлов из малоуглеродистых легированных cfaлeй путем улучшени  растекани  припо  за счет полной очистки поверхности деталей1. A method of brazing steels in a gaseous environment in which, during a thermal cycle, brazing changes the concentration of carbon in the surface layer of the soldered parts, characterized in that, in order to improve the quality of the low-carbon alloyed nodes, by improving the spreading of the solder account for complete cleaning of the surface of parts от окислов и карбидов, нагрев до температуры закалки па емой стали производ т в науглероживающей среде, дальнейший нагрев до температуры пайки - . в обезуглероживающей среде, а охлаждение - в науглероживающей среде.from oxides and carbides, heating up to the hardening temperature of molded steel is carried out in a carburizing environment, further heating to the soldering temperature -. in a decarburizing environment, and cooling in a carburizing environment. 2-,, Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что при пайке малоуглеродистых хромистых сталей изменение среды с науглероживающей на обезуглероживающую производ т при 850-880 С.2-. Method POP1, characterized in that during brazing of low-carbon chromium steels, the change from the carburizing to the decarburizing state is made at 850-880 C.