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

ОЛОВО, СВИНЕЦ И ИХ СПЛАВЫ

§ I. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ОЛОВА И СВИНЦА

Олово и свинец среди других технических металлов выделяются относительно низкой температурой плавления, малой твердостью и высокой коррозионной стойкостью.

Эти свойства и предопределили основные области применения данных металлов. Свинец в чистом виде используется в химическом аппаратостроении, для кабельных оболочек, защиты от рентгеновых и γ-лучей и в других областях. Свинец и олово широко применяются для производства антифрикционных (подшипниковых) сплавов, легкоплавких сплавов и припоев, антикоррозион­ных покрытий, а также в качестве присадок к латуням, бронзам и другим сплавам.

Промышленностью выпускаются олово и   свинец   различной чистоты (табл. 42 и 43).Физико-химические свойства этих металлов приведены в приложении 1.

Для олова, в зависимости от температуры, характерны две кристаллические структуры (модификации). Непосредственно при затвердевании образуются кристаллы олова с тетрагональной решеткой, с периодами а=5,82 А, с —3,17 А. Эта модификация олова называется β = Sn. Олово в форме модификации устойчиво до температуры 18°, а затем переходит в новую модификацию ά = Sn с решеткой типа алмаза с периодом а=6,46 А.

Переход из одной модификации в другую сопровождается резкими объемными изменениями, что приводит к разрушению олова и превращению его в черный порошок. Необходимо заметить, что при температуре 18° и несколько более низкой скорость этого превращения весьма незначительна и ее можно практически не учитывать. Однако при минусовых температурах (особенно минус 30—40°) процесс полиморфного превращения протекает весьма интенсивно. На изделиях вначале появляются темные наросты, а затем наступает полное их разрушение. Описанное явление в практике часто называют «оловянной чумой». Олово, «заболевшее» оловянной чумой, можно восстановить только путем переплавки.

Некоторые примеси (свинец, сурьма и др.) в небольших коли­чествах резко снижают скорость превращения олова из одной модификации в другую, а три определенных концентрациях (0,5% и выше) практически полностью предохраняют от «оловянной чумы».

Обычное белое олово (β = Sn) кристаллизуется из расплава в форме крупных столбчатых кристаллов.

Самопроизвольный отжиг очень чистого олова протекает уже достаточно полно при комнатной температуре.

Очень чистый свинец при кристаллизации дает тоже крупное зерно.

Свинец не получает наклепа при холодной деформации, так как температура его рекристаллизации ниже комнатной температуры.

Технические олово и свинец содержат всегда некоторые примеси. Bce примеси в олове, кроме сурьмы практически не раст­воримы при комнатной температуре. Основной примесью в олове является свинец, который в некоторых марках, предназначенных для изготовления сплавов, допускается в значительных ко­личествах (до 1—2%).

Как уже отмечалось, чистое олово обладает хорошей химичес­кой стойкостью. Оно не окисляется на влажном воздухе, устой­чиво в органических кислотах и кипящей воде. Это с давних пор позволяет применять олово для лужения посуды, жести и других антикоррозионных покрытий. Примеси значительно снижают коррозионную стойкость олова. При наличии в олове свинца или мышьяка оно становится не пригодным для пищевой посуды и аппаратуры.

Сильные кислоты и щелочи растворяют олово. В этом отношении свинец является более стойким материалом. Особенно большой стойкостью свинец обладает в серной кислоте вследствие образования на его поверхности защитной окисной пленки. Свинец устойчив в горячей серной кислоте до концентрации 80%, в холодной — до концентрации 92%. В соляной кислоте свинец устойчив до концентрации 10%. Наиболее сильно на сви­нец действует азотная кислота.

В сухом воздухе свинец не окисляется, во влажном покры­вается тусклой окисной пленкой, обладающей хорошими защит­ными свойствам».

§ 2. СПЛАВЫ ОЛОВА И СВИНЦА

В промышленности нашли широкое применение пять групп сплавов на основе олова и свинца:

1)  антифрикционные сплавы;

2)  легкоплавкие сплавы;

3)  припои;

4)  типографские  сплавы:

    5) сплавы для кабельных оболочек.

Ниже рассматриваются  структуры, свойства и применение этих сплавов.

1. Антифрикционные сплавы

Химический состав промышленных антифрикционных спла­вов на основе олова и свинца указан в табл. 44. Важнейшие фи­зико-механические свойства этих сплавов представлены в табл. 45.

Указанные в табл. 44 сплавы можно условно разделить на три группы:

1.  Сплавы на оловянной основе (Б93, Б90, Б83).

2.  Сплавы на свинцовой основе (БС, БК).

3.  Сплавы на оловянно-свинцовой основе (Б16, БН, БТ, Б6).

Сплавы на основе олова