Лекция 14. Свинец и его сплавы

Свойства свинца. Свинец (РЬ) — химический элемент IV группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева; его порядковый номер — 82, атомный вес А = 207,21. Кристаллическая решетка — кубическая гранецентрированная с периодом d = 4,4927 Ǻ. Свинец характеризуется большим удельным весом ( γ = 11,34 г/см³).

Свинец принадлежит к числу легкоплавких металлов (температура плавления 327,3 °С), характеризуется низкой прочностью и высокой пластичностью. Поэтому свинец редко применяется в качестве конструкционного материала. Чаще его используют для футеровки некоторых аппаратов, покрытия жести с целью защиты от радиоактивных излучений, для кабельных изделий и т. д.

Все примеси повышают прочность и понижают пластические свойства свинца. Последние особенно понижаются при повышении содержания мышьяка, который придает свинцу хрупкость.

Свинец обладает высокой стойкостью против атмосферной коррозии. Сухая и влажная атмосфера с примесями сернистого газа, сероводорода, угольного ангидрида практически не оказывает влияния на свинец.

Весьма стоек свинец и в растворах сернокислых солей. Щелочные соли вследствие гидролиза, атакже соли азотной кислоты значительно ускоряют коррозию свинца. В азотной кислоте концентрации ниже 70 % свинец быстро корродирует. Соляная кислота в слабых растворах медленно действует на свинец при температуре до 70 °С. Горячая же концентрированная соляная кислота сильно разрушает свинец. Серная кислота способствует образованию на поверхности свинца тонкой пленки солей, предохраняющих его от дальнейшей коррозии. Скорость коррозии увеличивается с повышением концентрации серной кислоты (особенно выше 90%), а также с повышением температуры.

Свинец устойчив в хромистой, сернистой и плавиковой кислотах при комнатной температуре. Однако вразбавленных уксусной и муравьиной кислотах в присутствии кислорода свинец быстро разрушается. В жирных кислотахсвинец устойчив при отсутствии кислорода.

В растворах сильных щелочей свинец корродирует с небольшой скоростью. Слабый раствор едкого натра (при доступе воздуха) и раствор аммиака медленно растворяют свинец. Газообразный аммиак почти не действует на свинец. В сухих и влажных газах — сероводороде, сернистом газе, ангидриде серной кислоты, хлоре (до 100 °С) — свинец почти не разрушается, тогда как под действием фтористого водорода происходит быстрая коррозия свинца.

Дистиллированная вода, не содержащая кислорода, не разрушает свинец. В присутствии кислорода и углекислоты образуется основная углесвинцовая соль. Морская вода разъедает свинец. Азотнокислые и хлористые соли вызывают коррозионное разрушение свинца. Сернокислые соли калия, натрия, аммония, железный и медный купорос не действуют на свинец.

В контакте с железом и медью (в кислых растворах) свинец является катодом, поэтому его коррозия в этих условиях не увеличивается. В щелочных растворах при аналогичных контактах скорость коррозии свинца возрастает.

На стойкость свинца против коррозии значительное влияние оказывают примеси. Так, примеси меди и сурьмы повышают коррозионную стойкость свинца против серной кислоты, а примеси висмута, цинка, натрия, калия и магния снижают кислотоупорность свинца.

Коррозия свинца в растворах солей и кислот происходит, как правило, по границам зёрен. Следовательно, коррозионная стойкость зависит от размеров зерна: чем меньше зерно, тем длинное путь коррозии и тем медленнее процесс разрушения свинца.

Наиболее коррозионноустойчивы те марки свинца, которые слабо подвержены рекристаллизации в условиях эксплуатации. Скорость рекристаллизации можно замедлить некоторыми приме­сями, располагающимися по границам зерен. Такой примесью в свинце является медь. Благодаря размельчению зерна медь действует как замедлитель коррозии и в то же время приводит к по­явлению гальванических пар.

Марки свинца (Рb не менее, %): С0 -99,992; С1 – 99,985; С2 – 99,95; С3 – 99,9; С4 – 99,6.

Таблица 14.1 Механические свойства свинца

Марка	Вид обработки	Механические свойства
σ в, МПа	σ т, МПа	δ, %	Ψ, %	НВ
С0	прокатка				92-100	3 – 4,8
С3	прессовка		-	-	-	-