خواص کلی عناصر آلیاژی بابیت:

قلع: نقطه ذوب ْ-232C چگالی  7/3 نقطه تبخیر cْ2270که در حالت فلزی سختی و مقاومت کم و هدایت الکتریکی و حرارتی زیاد دارد. و دارای سه شکل آلوتروپی است‌ـ (قلع سفید‌ یا بتا)( قلع خاکستری یا آلفا با ساختار الماس) وقلع گاما

 مشخصات کلی: فلزی است نرم و سفید با خواص خوردگی و روغنکاری خوب. وقتی تحول چند شکلی قلع رخ می‌دهد وقلع سفید به قلع خاکستری تبدیل می‌شود‌ـ در نتیجه تغییر تراکم کریستال  همراه با افزایش حجم قابل ملاحظه‌ای (تقریباً 25 درصد) و توسعه تنش‌های بزرگی در قطعه می‌شود. که این تنش‌ها در نهایت موجب خرد شدن فلز به صورت پودر به شکل خاکستری می‌شود که این به طاعون قلع معروف است.

افزوده‌های آلیاژی در قلع:

قلع در درجه حرارت محیط در مقابل هوا و آب مقاوم است و اکسید فیلمSno2 پرده محافظتی مناسبی در سطح فلز ایجاد می‌کند و مانع از اکسید شدن قلع می‌گردد و به همین دلیل است که قلع یکی از عناصری است که در پوشش سطح فلزات کاربرد دارد و این خاصیت یکی از مهمترین کاربردهای قلع است.

 دومین کاربرد اصلی قلع به صورت یک عنصر آلیاژی برای تهیه برنزهای قلع‌دار مختلف‌ـ وبا سرب برای تولید لحیم‌ـ وبا آنتیموان‌ـ مس یا سرب برای تشکیل بابیت‌ها کاربرد دارد.

آلیاژهای قلع:

آلیاژهای مختلف قلع را در مصارف ساخت آلیاژهای لحیم و یا تاقان به کار می‌بردند.و نقره، مس، آنتیموان و سرب عناصر اصلی آلیاژهای قلع هستند، که عنصر سرب مهمترین و اصلی‌ترین عنصر آلیاژی است.

1ـ آلیاژهای لحیم: پرکاربردترین استفاده قلع را دارندـ قلع یک ماده تشکیل دهنده در لحیم می‌باشد. زیرا قلع قابلیت مرطوب بودن و چسبندگی به بسیاری از فلزات اصلی و پایه را در حرارتهایی که به میزان قابل توجهی کمتر از دمای ذوب آنها می‌باشد دارا است قلع همواره با سرب آلیاژ می‌شود تا لحیم‌های برای فلزاتی با نقطه ذوب پائین‌تر از هر یک از قلع و سرب را به انتهایی داشته باشند. مقادیر کمی از سایر فلزات که معمولاً آنتیموان و نقره مورد توجه هستند به لحیم‌های قلع و سرب افزوده می‌شوند تا مقاومت آنها را افزایش دهند. این لحیم‌ها را می‌توان برای مفصل‌هایی که در معرض اتصال در دمای بالا یا حتی زیر صفر درجه  استفاده نمود.

آلیاژهای بابیت:

نکته اساسی در انتخاب یک آلیاژ بابیت باید در نظر داشت اینست که مواد باید دارای ضریب اصطکاک پائینی داشته باشند آلیاژ‌های بابیت همچنین باید تعادلی بین ملایمت و استحکام را برقرار کنند.برای مثال AL در آلیاژهای یاتاقان قلع، یک سازی واعتدال خوبی را بین استحکام و خستگی وویژگی‌های سطحی مناسب مانند نرمی‌ـ مقاومت در برابر توقف ناگهانی را ایجاد می‌کند.قلع دارای ضریب اصطکاک کمی است بنابراین جزء اولین و اصلی‌ترین نیازمندیهای مواد ترکیبی یک یاتاقان می‌باشد.

عناصر ناخالصی‌ در بابیت:

1) آرسنیک: مقاومت در برابر تغییر شکل را در تمامی درجه حرارت افزایش می‌دهد.

2)روی: وجود آن در یاتاقان قلعی سودمند نیست.

3) مقادیر بسیار کم AL کمتر از 1% میکروساختار را تغییر و اصلاح می‌نمایند.

 4) بابیت های قلع: بابیت های قلع به علت خاصیت ضد سوزان و مقاومت به خوردگی نشان به صورت آلیاژهای یاتاقان به کار می‌روند. سرب تا حدود 30 درصد افزوده می‌شود تا هزینه آلیاژ کاهش یابد علاوه بر آن عناصر مانند مس و آنتیموان 10ـ 15 درصد اضافه می‌شود که این عناصر موجب سخت شدت یاتاقان می‌شوند.

خواص کلی بابیت های قلع:

1) بابیت های قلع دارای سختی کافی باشند.

 2) بابیت های قلع نرم باشند.

3) بابیت های قلع مواد ضدسایش (مثل روغن) را بر سطح خود نگهدارند.

4) بابیت های قلع نقطة ذوبشان نباید بالا باشد. (بابیتهایی بر پایه – قلع ، دارای نقطه ذوبی در برد از 180 درجه سانتیگراد تا 240 درجه سانتیگراد بوده)

 5) بابیت های قلع باید پیش ریخته شدن به داخل یاتاقان محکم به دیواره‌هایش بچسبند.

 6) بابیت های قلع باید دارای هدایت حرارتی و مقاومت خوردگی خوبی باشند.

7) باید ارزان باشند.

انواع بابیت:

1-فلز سفید= آلیاژ ریختگی قلع است که 62% قلع و 8% آنتیموان دارد که برای جواهر آلات از این فلز اسفتاده می‌شود.

2-پیتر= یک آلیاژ قلع است که 90ـ95% درصد قلع و 1 تا 3درصد مس و بقیه آنتیموان است. به سهولت قابلیت لحیم‌کاری و چکش کاری را دارد.

سرب: خواص فیزیکی سرب:

وزن اتمی: 9/207عدد اتمی 82نقطة ذوب Cْ317/5نقطة جوش ْ1744وزن 35/11 مخصوص هدایت الکتریکی98/7(زاگرس را 100 در نظر می‌گیریم)سختی 1/5mohرنگ: آب خاکستری، شبکه کریستالی Fcc، ثابت شبکه

خصوصیات کلی سرب:

وزن زیاد، دانسیته بالا، نرم بودن، چکش‌خوار، نقطه ذوب پائین و استحکام کم، خواص روغنکاری خوب، ضریب هدایتالکتریکی پائین، ضریب انبساط حرارتی بالا، مقاومت عالی به خوردگی.

خواص مکانیکی سرب، استحکام کششی 2kg/mm2، درصد ازدیاد طول نسبی 45 درصد سختی 413Hzبخش اعظم سرب تولیدی در ساخت باتریهای الکترولیتی و تهیه تتراتیل سرب به کار می‌رود سرب از نظر خواص مکانیکی کاربرد بهینه ندارد ولی می‌توان با اضافه کردن بعضی از عناصر مانند آنتیموان، آرسنیک، کلسیم و مس، … خواص مکانیکی را بهبود بخشید.وزن سنگین سرب در ساخت وزنه‌ها، دانسیته بالای سرب نیز در جذب اشعه‌های B و گاما مؤثر است.

از انعطاف‌پذیری آن برای ایجاد غلاف روی کابل‌ها استفاده می‌شود.از سرب به عنوان عنصر آلیاژی برای افزایش ماشین‌کاری،  برنجها و فولادها استفاده می‌شود.یکی از خواص مهم سرب مقاوم بودن در مقابل خوردگی است. زیرا در مجاورت هوا روی قطعات سربی پوسته نازک کربنات سرب ایجاد می‌شود که از اکسیژن هوا به داخل فلز جلوگیری می‌کند.سرب مذاب در دمای بیش از Cْ500 به سرعت اکسید می‌شود و pboتبدیل می‌شود که اصطلاحاً به اکسید سرب یا لیتارژ معروف است.سرب مقاومت زیادی در اسید سولفوریک دارد و به وسیله اسید نیتریک مورد حمله قرار می‌گیرد.

آلیاژهای سرب:

آنتیموان و قلع فلزاتی هستند که با سرب آلیاژی می‌شوند، و یکی مهمترین آلیاژهایی هستند که در صنعت کاربرد دارند.آنتیموان برای افزایش سختی و استحکام در صفحات باتری و آلیاژهای ریختگی به کار می‌رود. افزودن آنتیموان درجه حرارت تبلور مجدد را نیز افزایش می‌دهد.اکثر در لحیم نرم مصرف می‌شود متداول‌ترین ماده لحیم دارای 60درصد سرب و 40 درصد قلع یا 50ـ50 قلع و سرب اضافه می‌شود. معمولاً مقداری آنتیموان نیز استفاده می‌شود.

نمودار سرب آنتیموان

این نمودار یک سیستم اتکتیک ساده می‌باشد که ترکیب اوتکتیک در 11/3 آنتیموان قرار داد، حلالیت جامد آنتیموان در سرب با کاهشدرجه حرارت اوتکتیک پائین زیاد می‌شود. که این خاصیت پیر سختی آلیاژهای سرب آنتیموان و سرب آنتیموان قلع سریع خنک شده را امکان پذیر می‌سازد.

نمودار سرب قلع: دارای ترکیب و تکتیک 61/9 درصد قلع در دمای ْC183 می‌باشد.

که ترکیب اوتکتیک به صورت بسته لحیم ظریف

در جاهای که نیازهای حرارتی بحرانی مستند به کار می‌رود.

آلیاژهای بابیت سرب: درصد عناصر آلیاژی بابیت سرب عبارتند از:

pb	sn	sb	Cu	As
0.15	1.5	15	20.0	62.5
0.6	0.5	15	10	75
0.2	0.5	15	5	80

آلیاژهای بابیت سرب به سه دسته تقسیم می‌شوند.

 1ـ سرب آنتیموان.

2ـ سرب فلزات قلیایی خاکی،‌ (کلسیم، منیزیم)،

3ـ سرب قلع و آرسنیک

دسته اول: دارای 10 تا 15 درصد آنتیموان دارد که آنتیموان باعث افزایش مقاومت کششی، کاهش از ازدیاد طول نسبی و انقباض حجمی می‌شود.

دسته دوم: که معمولاً 5/2، کلسیم (منیزیم) وجود دارد که ترکیبات سخت بین فلزی pbmg2,pb3.cu حاصل می‌شود.

دسته سوم: آلیاژهای معروف 15% آنیموان، 1% قلع، 1% ارسنیک و 5% مس نفت خام بابیت‌ها است که در یاتاقان قطعات فولادی ماشین بکار می‌رود. آلیاژهای لحیم (سربی)، که حاوی 5/89% سرب و 10% قلع و 5% آنتیموان می‌باشد. خواص عمده این آلیاژ، استحکام،‌ قابلیت چسبندگی و نقطه ذوب کم می‌باشد که آلیاژهای مختلف سرب از 95% سرب تا 70% قلع از مهمترین آلیاژهای لحیم هستند. که قلع خاصیت چسبندگی را افزایش می‌دهد. 

برای داشتن تمام این ویژگی هااین آلیاژ (بابیتها) بایستی:

1- باید از نظر سختی دارای غیر یکنواختی ساختماتیباشند.یعنی،باید شامل یک زمینه خمیری باشند که ذرات سختیدر انهاجا گرفته است.

به هنگام چرخش یاتاقان ذرات سخت و مقاوم سائیدگی،سر محور را نگه میدارند در حالی که زمینه نرم ترکه بیشتر تحت تآثیر سائیدگی قرار میگیرد شیارهای باریکی تشکیل می دهند که مواد ضد سایش (مثل روغن)،از این شیارها گذشته و محصولات سائیدگی را منتقل میکنند.

ریخته گری بابیت :

بابیت به روشهای مختلف از جمله :

1- ریخته گری گریز از مرکز(سانتریفیوژ)

2- ثقلی

3- متال اسپری

در ریخته گری سانتریفیوژ بدلیل فشارحاصل از نیروی گریز از مرکز وانجماد جهت دار ،ساختار بابیت از نظر متالورژیکی  نسبت به ریخته گری ثقلی یکنواخت تر بوده و خواص مکانیکی بالاتری به همراه خواهد داشت .

منبع : بانک اطلاعات متالورژی

www.mbank.lxb.ir