книги из ГПНТБ / Березин, Борис Иванович. Полиграфические материалы учебник для учащихся полиграфических техникумов

первичных кристаллов а концентрации D, эвтектика а+р кон­ центрации D и С (твердые растворы, предельно насыщенные).

Рис. 52. Диаграмма состояния сплавов олово — свинец.

мальной температуре a-кристаллы (как первичные, так и входя­ щие в эвтектику) примут концентрацию F.

В сплавах, богатых оловом (правее точки Е), при охлажде­ нии ниже 183° твердый раствор р является пересыщенным и вы­ деляет избыточные кристаллы твердого раствора а. Состав кри­ сталлов твердого раствора р меняется при охлаждении до 50° по линии СМ. При нормальной температуре вторичные р-кристаллы перестают существовать самостоятельно.

Диаграмма состояния сложного вида. Сплавы сурьмы и оло­ ва характеризуются диаграммой состояния более сложного вида, чем ранее нами рассмотренные. Так как рассмотрение диаграммы состояния системы сурьма — олово не входит в задачи курса, мы лишь отметим, что эти сплавы ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют неустойчивое химическое соеди­ нение исходных компонентов состава SbSn.

Сурьма и олово образуют следующие твердые растворы, с которыми мы встретимся, когда будем рассматривать структуру типографских тройных сплавов.

а — сурьмы в олове с наибольшей концентрацией сурьмы 10%; (31 и Рг — химического соединения SbSn, растворяющих в се­

бе как сурьму, так и олово;

7 — олово в сурьме с наибольшей концентрацией олова 12% (при 425е) и 4% (при нормальной температуре).

Сплавы сурьмы и олова имеют три перитектические точки: 246°, 325° и 425°, при которых происходит изменение состава жидкой фазы, а следовательно, и изменение состава и строения (структуры) твердой фазы — кристаллов сплава:

пространстве, причем одна ось показывает изменение состояния первого компонента, другая — второго (третий компонент вычис­ ляется по разности: С=100—А—В), а на третьей оси показы­ вается изменение температуры (рис. 53).

Для практических целей предпочитают пользоваться упро­ щенной диаграммой состояния тройных систем в виде равносто­ роннего треугольника, позволяющей точно определить местопо­ ложение сплава любого состава в пределе этого треугольника. На такой диаграмме для различных сплавов указаны темпера­ тура плавления, твердость и кристаллическая структура. Таким образом, зная состав сплава, можно по такой диаграмме с до­ статочной точностью определить температуру плавления (верх­ нюю критическую точку) (рис. 54) и твердость (рис. 55) сплава, а также установить характер его кристаллической структуры

(рис. 56).

Диаграмма тройного сплава свинец—сурьма—олово (см. рис. 54 56), как мы видим, построена в форме треугольника. В вершинах его находятся точки чистых металлов: в точке А — 100% свинца, в точке С — 100% олова и в точке В—100% сурь­ мы. По основанию треугольника расположены все двойные спла­

сурьмы. Проводим две прямые линии из найденных точек: одну (из точки сурьмы) — параллельно основанию, а другую (из точ­ ки олова)—параллельно правой стороне треугольника. Точка пересечения этих линий будет соответствовать взятому нами сплаву. Твердость этого сплава равна 20 кг/мм2, а температура плавления 247°.

Тройные сплавы свинца, сурьмы и олова образуют ряд трой­ ных эвтектических сплавов, или, как их обычно называют, трой­ ных эвтектик, представляющих собой однородные смеси кристал­ лов химического соединения сурьма — олово с кристаллами

олово могут образовывать твердые растворы и химические со­ единения.

На диаграмме (рис. 56) указаны характерные структуры: /—избыточные кристаллы твердого раствора Sn в РЬ, двой­

ная эвтектика — РЬ—Sb, тройная эвтектика РЬ—Sb—Sn;

//— избыточные кристаллы твердого раствора у Sn в Sb.

тектика — Pb—Sb—Sn;

Рис, 57. Часть диаграммы тройных сплавов свинца, сурьмы и олова (твердость и температура плавления) (по Д. Уивер).

V — кристаллы твердого раствора a Sb в Sn, двойная эвтек­ тика твердого раствора Sn в РЬ и твердого раствора a Sb в Sn,

тройная эвтектика — РЬ—Sb—Sn.

В типографских сплавах содержание сурьмы обычно не пре­ вышает 25% и олова — 7%, поэтому практический интерес пред­ ставляет только та часть диаграммы состояния, которая изобра­ жена на рис. 57. Это облегчает пользование диаграммой и повы­

шает точность определений.

Типографские сплавы в зависимости от состава имеют раз­ ную структуру (рис. 58). Сплав, в участке г, состав которого характеризуется точкой Е2 (сурьмы—10%, олова 5%, свинца — 85%), является эвтектическим, его температура плавления рав­ на 242°. Сплавы, состоящие в основном из тройной эвтектики та­ кого состава, применяются, например, для строкоотливных ма­

7) в процессе применения шрифты и стереотипы не должны коррозировать, т. е. поверхность их не должна разрушаться от действия влаги, кислорода воздуха, печатных красок, смываю­ щих веществ и тому подбных реагентов.

Описание методов испытаний важнейших свойств типограф­ ских сплавов приводится в § 51.

Температура плавления и температура отливки. Необходимо различать температуру плавления и температуру отливки типо­ графского сплава. При температуре плавления сплав переходит из твердого в жидкое состояние, но в этот момент он редко об­ ладает достаточной подвижностью, или, как говорят, жидкотеку­ честью, необходимой для получения хорошего качества отливки (сплав густоплавок). Лишь при дальнейшем повышении темпе­ ратуры, выше температуры плавления, сплавы обычно приобре­ тают нужную подвижность — жидкотекучесть. Таким образом, температура отливки обычно выше температуры плавления. Очень важно, чтобы типографские сплавы давали хорошего ка­ чества отливку при возможно более низкой температуре (при наименьшем перегреве). Чем выше температура отливки, тем сложнее и вреднее работа со сплавами, тем скорее выгорают матрицы и возникает больше затруднений для точного действия отливных механизмов. Высокая температура, кроме того, затруд­ няет получение полного, ровного и четкого очка, что является основным требованием производства. Поэтому для отливки ти­ пографских шрифтов и стереотипов пригодны сравнительно лег­ коплавкие сплавы, изготовляемые на основе свинца и цинка.

Литейные свойства типографских сплавов зависят от способ­ ности их в расплавленном состоянии хорошо заполнять все де­ тали отливной формы. Из сплава с хорошими литейными свой­ ствами можно получить литеры и стереотипы с ровным и четким очком при соблюдении всех необходимых размеров. Литейные свойства сплава тем лучше, чем больше понижается вязкость сплава при нагревании его выше температуры плавления.

Усадка сплава, т. е. изменение размеров отливки, происхо­ дящее при ее охлаждении, также относится к литейным свойст­ вам сплавов. Известно, что переход большинства металлов и сплавов из жидкого, расплавленного состояния в твердое связан с изменением их объема, называемым усадкой. Например, объем олова при затвердевании уменьшается на 2,7%, свинца — на 3,4%, а алюминия — даже на 6,7%. При отливке типографских шрифтов из сплавов с чрезмерно большой усадкой невозможно получение литер необходимых точных размеров.

Химическое действие расплавленного сплава. Сплавы, хими­ чески действующие в расплавленном состоянии на матрицы и другие детали отливного механизма, совершенно непригодны для отливки шрифтов, так как нарушают нормальную работу шриф­

148 Полиграфические материалы

Сурьма необходима для уменьшения усадки сплава и для повышения его твердости; однако при чрезмерном количестве сурьмы сплав становится хрупким.

Сплав, состоящий из свинца и сурьмы, обладает необходимой твердостью, но имеет относительно высокую температуру плавле­ ния и плохие литейные свойства. Для улучшения литейных свойств и для понижения температуры плавления в типографские свинцовые сплавы прибавляют олово.

В типографских свинцово-сурьмяно-оловянистых сплавах, или, как их обычно упрощенно называют, свинцовых сплавах, могут быть примеси меди, цинка, мышьяка, висмута, алюминия и никеля.

Примесь меди значительно увеличивает прочность, твердость сплава и способствует получению более однородной отливки. Но медь повышает температуру отливки и ухудшает литейные свойства сплава, поэтому примесь ее строго ограничивается. В отдельных случаях для словолитных сплавов разрешается вве­ дение до 1% меди в виде медно-сурьмяной лигатуры. Лигатура­ ми называются промежуточные, вспомогательные сплавы, служа­ щие для исправления свойств, или корректировки, состава того или иного промышленного сплава.

Присутствие цинка в свинцовых сплавах значительно ухуд­ шает его литейные свойства, сильно повышает температуру плав­ ления и делает отливки хрупкими. Применение таких сплавов вызывает засорение мундштука и заедание поршня отливного ме­ ханизма наборных и словолитных машин. Цинк может попасть в типографские сплавы вместе со свинцом (в котором он иногда содержится в результате его плохой очистки), а также при пло­ хой рассортировке типографского набора из клише, латунных линеек и пр. Засорение шрифтов из свинцовых сплавов шриф­ тами из цинковых сплавов (см. ниже) также может быть при­

чиной засорения сплавов цинком.

Мышьяк в свинцовых сплавах довольно сильно повышает их твердость и улучшает литейные свойства, но одновременно повы­ шает и температуру плавления. Небольшие примеси мышьяка в сплавах с высокой температурой плавления вполне допу­

стимы.

Присутствие висмута в типографских свинцовых сплавах желательно, так как он улучшает литейные свойства сплава.

Примесь алюминия ухудшает литейные свойства сплава, за­ трудняет работу словолитных и наборных машин и вызывает частые их остановки для чистки мундштуков и т. д. Кроме того, присутствие алюминия приводит к получению очень неоднород­ ных отливок. Никель в типографских свинцовых сплавах также

относится к вредным примесям.

В зависимости от назначения типографские сплавы разделя-