Hợp kim thiếc và chì: đặc tính và tên gọi

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Tốt nhất nên bắt đầu mô tả chủ đề này bằng thiếc và chì riêng. Chì, thiếc và các hợp kim của vật liệu này có một số tính chất nhất định do trạng thái ban đầu của chúng.

Mô tả chung về thiếc

Điều quan trọng cần lưu ý ở đây là hai loại nguyên liệu thô này được phân biệt. Loại đầu tiên được gọi là thiếc trắng, và nó là biến đổi β của chất này. Loại thứ hai là biến tính α, được biết đến nhiều hơn với cái tên xám thiếc. Khi chuyển từ biến đổi này sang biến đổi khác, cụ thể là từ trắng sang xám, thể tích của chất sẽ thay đổi mạnh mẽ, vì xảy ra một quá trình chẳng hạn như sự tán xạ của kim loại thành bột. Tính chất này được gọi là bệnh dịch thiếc. Điều quan trọng cần lưu ý ở đây là một trong những đặc tính tiêu cực nhất của thiếc là xu hướng đóng băng. Nói cách khác, ở nhiệt độ từ -20 đến +30 độ C, quá trình chuyển đổi tự phát từ trạng thái này sang trạng thái khác có thể bắt đầu. Ngoài ra, quá trình chuyển đổi sẽ tiếp tục ngay cả khi nhiệt độ được tăng lên, nhưng sau khi quá trình đã bắt đầu. Do đó, nguyên liệu thô phải được bảo quản ở những nơi có nhiệt độ khá cao.

Tính chất của thiếc và chì

Điều đáng nói là thiếc,chì và hợp kim của những vật liệu này có rất ít đặc tính chung. Ví dụ, thiếc càng tinh khiết, khả năng nó bị ảnh hưởng bởi bệnh dịch càng cao. Ngược lại, chì hoàn toàn không trải qua các biến đổi dị hướng.

Tuy nhiên, cũng cần lưu ý rằng các chất bổ sung được sử dụng để làm chậm loại biến đổi này trong thiếc. Hơn hết, các vật liệu như bitmut và antimon đã cho thấy chính họ. Việc bổ sung các chất này với khối lượng 0,5% sẽ làm giảm tốc độ biến đổi dị hướng gần như bằng 0, có nghĩa là thiếc trắng có thể được coi là hoàn toàn ổn định. Ở đây cũng có thể lưu ý rằng ở một mức độ nhỏ hơn, nhưng hợp kim của thiếc và chì vẫn được sử dụng cho cùng một mục đích.

Nếu chúng ta nói về đặc tính của chì, thì nó có nhiệt độ nóng chảy cao hơn - 327 độ C so với thiếc - 232 độ. Khối lượng riêng của chì ở nhiệt độ phòng là 11,34 g / cm3.

Đặc điểm thiếc và chì

Điều đáng bắt đầu là sự kết tinh lại của thiếc, chì và hợp kim đã được tôi luyện xảy ra ở nhiệt độ được coi là thấp hơn nhiệt độ phòng. Vì lý do này, quá trình xử lý của họ rất nóng.

Chỉ số chung là khả năng chống ăn mòn trong điều kiện khí quyển. Tuy nhiên, một sự khác biệt nhỏ nằm ở khả năng chống ăn mòn dưới tác động của các chất nhỏ. Ví dụ, chì thể hiện tốt nhất khi tương tác với các chế phẩm đậm đặc của một số axit nhất định - sulfuric, photphoric, v.v. Đến lượt mình, thiếc chống lại các dung dịch từaxit thực phẩm. Phạm vi của các chất này riêng biệt cũng khác nhau. Thiếc được sử dụng rộng rãi để đóng hộp thiếc, trong khi chì đã tìm thấy đường vào lớp lót của thiết bị axit sulfuric.

Hệ thống hợp kim

Ở đây, điều quan trọng là phải bắt đầu với thực tế rằng hợp kim của thiếc và chì là một vật liệu thậm chí còn dễ chảy hơn là riêng biệt. Những hỗn hợp như vậy được sử dụng rộng rãi nhất làm chất hàn, sản xuất phông chữ đánh máy, đúc cầu chì, v.v. Một hệ thống như "thiếc - chì" thuộc nhóm loại eutectic. Một tính chất quan trọng của tất cả các vật liệu thuộc loại này là nhiệt độ nóng chảy của chúng nằm trong vùng từ 120 đến 190 độ C. Ngoài ra, còn có các nhóm eutectics bậc ba. Một ví dụ là hệ thống hợp kim thiếc-chì-kẽm. Nhiệt độ nóng chảy của những vật liệu như vậy thậm chí còn giảm xuống thấp hơn, và giới hạn của nó là 92-96 độ C. Nếu bạn thêm thành phần thứ tư vào hợp kim, thì nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm xuống 70 độ. Nếu chúng ta nói về việc sử dụng hợp kim của thiếc với chì làm chất hàn, thì thường có tới 2% một chất như antimon được đưa vào thành phần của chúng. Điều này được thực hiện để cải thiện dòng chảy của vật hàn. Điều đáng chú ý ở đây là nhiệt độ nóng chảy có thể được kiểm soát bởi tỷ lệ "thiếc / chì". Nguyên liệu dễ nóng nhất nóng chảy ở 190 độ.

Babbits

Với tên gọi của hợp kim thiếc và chì, tôi đã hình dung ra rồi - đó là một eutectic. Nhóm chất có thành phần như vậy được sử dụng rộng rãi nhất trong sản xuất hợp kim chịu lực, chúng được gọi là "babbit". Vật liệu này được sử dụng làm chất độn cho vỏ chịu lực. Điều quan trọng nhất ở đây là chọn vật liệu phù hợp để nó có thể dễ dàng chạy vào trục. Thoạt nhìn, có vẻ như khối lượng hợp kim thiếc và chì với nhiều chất hàn khác nhau là một lối thoát tuyệt vời. Tuy nhiên, trên thực tế điều này không hoàn toàn đúng. Những vật liệu như vậy hóa ra quá mềm, và hệ số ma sát giữa trục và bộ phận chèn như vậy cao. Nói cách khác, trong quá trình hoạt động, chúng nóng lên quá nhiều, vì điều này, các kim loại có độ nóng chảy thấp bắt đầu "dính" vào trục. Để tránh thiếu sót này, một lượng nhỏ chất rắn hơn bắt đầu được thêm vào. Bằng cách này, một loại vật liệu vừa mềm vừa cứng đồng thời thu được.

Thành phần của vật chất

Để đạt được một chất có đặc điểm hoàn toàn ngược lại, người ta đã sử dụng các chất sau. Điều quan trọng nhất là chúng nằm ngay trong vùng hai pha α + β. Các tinh thể của pha β được làm giàu bằng chất hàn như antimon. Chúng đóng vai trò là chất rắn giòn. Đến lượt mình, các tinh thể pha α là một cơ sở mềm và dẻo. Để tránh những thiếu sót như sự tan chảy của các tinh thể rắn và sự đi lên của chúng, một thành phần khác được thêm vào hỗn hợp - đồng. Vì thếNhư vậy, từ một mảnh hợp kim của chì và thiếc cùng với một số chất khác, có thể tạo ra vật liệu chịu lực babbit kết hợp hai chất lượng đối lập - độ cứng và độ mềm. Babbit B83 trở thành sản phẩm kinh điển và thông dụng nhất của thương hiệu này. Thành phần của hợp kim này như sau: 83% Sn; 11% Sb; 6% Cu.

Thay thế

Cần phải nói rằng từ quan điểm của nền kinh tế, babbit làm từ thiếc là rất bất lợi, vì vật liệu này tốn kém khá nhiều. Ngoài ra, bản thân thiếc cũng được coi là một chất khan hiếm. Vì hai lý do này, vòng bi thay thế đã được phát triển dựa trên chì, antimon và đồng. Trong thành phần này, các tinh thể antimon đóng vai trò như một cơ sở rắn. Đế mềm là hợp kim trực tiếp của chì và antimon. Đồng được sử dụng ở đây theo cách giống như chì trong thành phần trước đó, nghĩa là, để ngăn các tinh thể rắn nổi lên.

Tuy nhiên, ở đây nó là đáng nói đến những thiếu sót. Chì / antimon eutectic không dẻo như pha thiếc. Do đó, các bộ phận được làm theo cách này bị mài mòn nhanh chóng. Để bù đắp nhược điểm này, bạn vẫn phải thêm một lượng thiếc nhất định. Việc sử dụng kẽm-thiếc-chì eutectics bậc ba không phổ biến lắm.