Все металлы и сплавы можно паять, если применять надлежащий
способ пайки. Некоторые металлы и сплавы имеют свои металлургические
особенности, требующие применения специальных процессов для получения паяных
соединений удовлетворительного качества.
Ниже вкратце описаны некоторые
металлургические явления, наблюдающиеся в процессе пайки.
Водородная
хрупкость. Водород имеет способность очень быстро диффундировать в
кристаллическую решетку многих металлов вследствие того, что его атомы малы. При
повышении температуры скорость диффузии возрастает. При диффузии водорода в
металл, который не полностью раскислен (содержит кислород), может происходить
восстановление окислов, если температура достаточно высока. Конечным продуктом
этой реакции являются металлическая губка и водяной пар.
Так как размер
молекул паров воды слишком велик, то диффузия их в поверхность металла, подобно
диффузии водорода, произойти не может. Вследствие этого внутри металла
развивается давление, которое для вязкой медной сердцевины составляет 63 кг/мм2.
Это чрезвычайно высокое давление буквально разрывает металл с образованием
большого количества маленьких трещин или раковин, главным образом по границам
зерен, что приводит к резкому снижению прочностных характеристик
металла.
Электролитическая вязкая медь, серебро и палладий при наличии в них
кислорода подвергаются водородному охрупчиванию, если их нагревать в присутствии
водорода. Следовательно, чтобы спаять вязкую медь без охрупчивания, атмосфера, в
которой происходит нагрев, не должна содержать водорода. Поэтому для деталей,
выполняемых пайкой, хорошо применять раскисленную или бескислородную медь.
Бескислородная медь может окисляться и подвергаться водородному охрупчиванию в
том случае, когда применяется неправильный режим нагрева. Практически медь,
обладающую водородной хрупкостью, невозможно восстановить до нормального
состояния.
Стали также подвергаются водородному охрупчиванию, но другим
путем. Водород диффундирует в сталь так же, как и в медь, но он имеет тенденцию
скапливаться в небольших пустотах, которые образуются вокруг неметаллических
включений и по границам зерен. При этом не образуются водяные пары, как в меди,
но иногда развивается высокое давление, так как водород диффундирует в форме
атомов, которые при взаимодействии в металле превращаются в молекулы, имеющие
меньшую подвижность и создающие по мере накопления определенное
давление.
Сталь, подвергшаяся водородному охрупчиванию, имеет низкую
вязкость. Однако механические свойства такой стали и содержащих железо сплавов
можно восстановить, если заставить водород диффундировать наружу при длительном
нагреве стали в печи только до температур 8G—100° или, если хранить сталь долгое
время до восстановления вязкости.
К счастью, большинство других металлов и
сплавов, окислы которых можно восстановить при помощи водорода, содержат в себе
избыток раскисляющих элементов и не подвергаются водородному
охрупчиванию.