Олово, свинець і їх сплави - студопедія

Олово і свинець - пластичні, легкоплавкі метали, з підвищеною стійкістю проти корозії в атмосферних і в деяких кислотних умовах.

Свинець є металом з гранецентрованной кубічної гратами, аллотропических перетворень в твердому стані не відчуває. Температура плавлення свинцю 327 ºС.

Олово може перебувати в двох кристалічних модифікаціях: a-Sn (сіре олово) з алмазної гратами - нижче +13 ºС і b-Sn (біле олово) з об'ємно-центрованої тетрагональной гратами. На морозі пластичне b-олово розсипається в сірий порошок a-Sn. Це явище називається олов'яної чумою. Температура плавлення олова 232 ºС.

Розрахунок температурного порога рекристалізації відповідно до правила А.А. Бочвара (Тр = 0,4 Тпл) дає цифри -123 і -147 ºС, тобто температурний поріг рекристалізації лежить значно нижче 0 ºС. Таким чином, пластична деформація свинцю і олова при кімнатній температурі є гарячою деформацією. Наклепу при такій деформації в цих металах не спостерігається.

Основна область застосування чистого олова - лудіння жерсті. Чистий свинець застосовується для футерування апаратів сірчанокислотного виробництва і контейнерів для соляної кислоти. Застосовується свинець і для кабельних оболонок для захисту їх від грунтової корозії.

Важливою сферою застосування свинцю і олова є припої, а також сплави для друкарських шрифтів, анатомічних зліпків, плавких запобіжників. Ці сплави містять крім свинцю і олова також вісмут і кадмій. Попарно всі ці елементи утворюють між собою системи з легкоплавкіевтектики без проміжних фаз і хімічних сполук, тобто утворюють прості евтектичних системи (малюнок 8.8). В потрійних системах між цими елементами утворюються потрійні евтектики, ще більш легкоплавкі, ніж подвійні. Температура плавлення цих евтектики 90-100 ºС. У четверний системі цих компонентів утворюється четверная евтектика з температурою плавлення 70 ° С. Практично застосовується сплав Вуда за своїм складом близький до евтектичних (50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn і 12,5% Cd).

Як припоев для пайки мідних, сталевих і багатьох інших виробів застосовуються як чисте олово, так і сплави свинцю з оловом, що містять олово від 3 до 90% і невелика кількість сурми (до 2% Sb).

Температура плавлення припоїв залежить від змісту олова і може бути орієнтовно визначена за подвійною діаграмі Pb-Sn. Найбільш легкоплавким припоєм є сплав з 61% Sn, маркується ПОС 61. Розрізняють сплави ПОС 18, ПОС-40, ПОС-61, ПОС 90 і тд. Сплави свинцю з сурмою і миш'яком (10-16% Sb і 1-4% As) застосовують для друкарських шрифтів.

0,28 (0,005) 0,27 (0,006) 0,44 (0,004)

Особливістю роботи підшипників ковзання є та обставина, що матеріал вкладиша підшипника повинен добре прірабативала до валу, тобто він повинен бути порівняно м'яким, і в той же час, він повинен володіти високою зносостійкістю, щоб він передчасно не виходив з ладу. Таким чином, матеріал вкладиша підшипника повинен бути і твердим і м'яким одночасно. Така умова може бути задоволено, якщо сплав виявиться двофазним або багатофазним, одна з фазових складових якого (основа) виявиться м'якою, а друга (включення) - твердої, що перешкоджає зносу підшипника при роботі.

Такими сплавами є бабіти, наприклад, сплав на основі олова, легований до 12% Sb і до 6% Cu (бабіт Б83). Мікроструктура таких сплавів визначається, в основному, діаграмою рівноваги Sn-Sb (рисунок 8.9).

Мікроструктура сплаву Б83 складається з основи a-фази (темна) і деякої кількості b - кристалів (рисунок 8.10).

Сплави на основі свинцю є замінниками олов'яних підшипникових сплавів. Типовим представником підшипникового сплаву на основі свинцю є бабіт Б16, содержащій16% Sb, 16% Sn, 1,5-2% Cu, решта - Pb. У цьому сплаві при кристалізації в якості надлишкової фази виділяється не сурма, а суміш кристалів b і d на основі сурми. Темна складова - м'яка евтектична суміш.

Для зменшення ліквації по питомій вазі в сплав введена мідь, яка утворює дрібні голчасті виділення Cu2 Sb. У сплав Б16 для поліпшення антикорозійних властивостей вводять Ni, Cd, Al (до 1%), Te (до 0,1%). Телур, крім того, призводить до зміцнення сплаву.

При кристалізації кристали b-твердого розчину утворюються в першу чергу. Так як b-фаза містить значно більше Sb, вона виявляється легше рідкого металу і спливає на поверхню, утворюючи ликвацию за питомою вагою. Для усунення цього явища в сплав вводять мідь (до 5%). При цьому в структурі сплавів з'являються розгалужені кристали сполуки: Cu3 Sn і Cu6 Sn5. які затримують ці спливання кристалів сурми.

Малюнок 8.10. Мікроструктура бабіту Б83

Як підшипникових сплавів застосовують кальцієвий бабіт (БК) складу: 0,85-1,15% Ca і 0,6-0,9% Na. Кальцій може утворювати зі свинцем (при 6% Ca) проміжну фазу складу Pb3 Ca. М'якою основою є твердий розчин натрію в свинці. Розчинність натрію зменшується з пониженням температури, в зв'язку з чим кальцієвий бабіт може зміцнюється при старінні. Твердість кальцієвого бабіту по Брінеллю 34 HB, тобто трохи вище ніж розглянутих вище бабітів, тому він найбільш широко застосовується у випадках високих питомих навантажень, наприклад, для підшипників рухомого складу залізничного транспорту. Однак кальцієвий бабіт забезпечує високу працездатність тільки в умовах багатою мастила. В умовах сухого тертя працездатність підшипників з кальцієвого бабіту значно гірше.