Олово, свинец и их сплавы. Структура и свойства олова и свинца. Сплавы олова и свинца, страница 2

При описании структуры и свойств сплавов 1-й группы (Б93, Б90, Б83) можно руководствоваться двойной диаграммой состоя­ния Sn — Sb (рис. 112), так как медь в этом случае связывается с оловом, образуя с ним тугоплавкое химическое соединение Cu₃Sn (возможно CuSn), кристаллизующееся первично, и не вно­сит существенных изменений в фазовое равновесие. На этой диа­грамме область промышленных сплавов заштрихована.

В сплаве Б93 твердой составляющей является соединение CuSn. Структура сплава показана па рис. 135 атласа.

Основой сплава Б90 является твердый раствор, но вследствие неравновесной кристаллизации в нем появляется некоторое коли­чество нерастворившихся первичных кристаллов β(SnSb)-фазы. Структура сплава представлена на рис. 136 атласа, где светлые, правильной формы кристаллы β(SnSb)-фазы.

Сплав Б83 находится в двухфазной области ά+β(SnSb)
(рис, 112). Структура его аналогична предыдущему сплаву и со­
держит только большее количество фазы β(SnSb) (рис.137 ат
ласа).                                                                            

Сплавы данной группы являются лучшими антифрикционными материалами и применяются для наиболее ответственных  подшипников. Широкому их применению препятствуют высокая  стоимость и дефицитность олова.

Сплавы на основе свинца

Антифрикционные сплавы на основе свинца являются в ря­де случаев хорошими заменителями оловянных сплавов. Наиболь­шее распространение получили сплавы свинца с сурьмой и не большими добавками меди (БС), свинца с кальцием и натрием (БК)   (см. табл. 44).    

Сплав БС является заэвтектическим сплавом системы РЬ — Sb (рис. 113). Структура его состоит из первичных крис­таллов β-твердого раствора (практически чистая сурьма), иголь­чатых кристаллов химического соединения меди с сурьмой (Cu₂Sb) и эвтектики, построенной из твердых растворов, на основе свинца и сурьмы (ά(Pb) + β(Sb)] (рис. 138 атласа).

В этом сплаве кристаллы сурьмы (β-фаза) и частицы хими­ческого соединения Cu₂Sb являются твердой составляющей баб­бита, а эвтектика, содержащая в своем составе приблизитель­но 87% РЬ, 13% Sb, выполняет роль мягкой основы. Включения сурьмы, находящиеся в эвтектике, так же как ее первичные крис­таллы, выполняют функции твердой составляющей подшипнико­вого сплава.

Сплав БС имеет небольшую твердость и прочность при повы­шенных температурах его рекомендуется применять в тех слу­чаях, когда температура работы подшипника не превышает 60°.

Кроме этого, сплав имеет повышенную износоустойчивость вследствие большой хрупкости сурьмы и ее выкрошивания. При­меняется в основном для малонагруженных и неответственных подшипников.

Сплав БК, согласно диаграмме состояния РЬ — Са (рис. 114), относится к сплавам перитектического типа. Положе­ние сплава на диаграмме показано   заштрихованной   областью.Таким образом, мягкой основой сплава является ά-твердый раствор кальция и натрия в свинце. Натрий, согласно диаграмме состояния РЬ — Na (рис. 115), обладает значительной растворимостью в свинце (1,9% при 280° и 0,4% при комнатной темпе­ратуре). Кристаллы химического соединения РЬ₃Са являются твердой составляющей. Микроструктура сплава показана на рис. 139атласа.

Добавки кальция, натрия и некоторых других металлов, об­разующих со свинцом твердые растворы, способствуют повыше­нию его твердости (рис. 116). Кроме натрия и кальция, весьма эффективной присадкой

 является литий. Литий в сотых долях процента повышает твердость свинца более чем в два раза. По этой причине литий иногда присаживается к сплавам для даль­нейшего повышения их твердости.              Кальциевонатриевые баббиты, обладают хорошими антифрик­ционными свойствами, достаточной твердостью при низких и по­вышенных температурах, они менее хрупки, чем баббиты типа БС, и хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации. Они хоро­шо сопротивляются воздействию ударных нагрузок, поэтому с ус­пехом работают в подшипниках подвижного состава железных дорог (вагонов, паровозов), тракторов и т. д.

Важнейшие свойства свинцовых баббитов указаны в табл. 45.

Сплавы на свинцово-оловянной основе

К числу этих сплавов относятся баббиты: Б16,   БН, БТ и Б6.

Сплав Б16  является сплавом четверной системы РЬ — Sn — Sb — Сu. Учитывая, что медь выводится как антиликватор и кристаллизуется в виде соединений Cu3Sn и Cu2Sb (в зависи­мости от соотношения сурьмы и олова) ранее чем основа сплава, то процессы кристаллизации и структуры этого баббита можно с достаточной точностью описать, руководствуясь тройной диа­граммой состояния Pb— Sb — Sn (рис. 117).

На этой диаграмме точки Р и Р1являются перитектическими точками, точка Е — тройная эвтектическая точка.

Согласно диаграмме состояния, процесс формирования струк­туры баббита Б16 протекает в две стадии, а именно:

1-я стадия:

2-я стадия: