Сжатие и расширение сплава после его затвердевания
Наиболее дешевыми добавками к оловянно-свинцовому сплаву являются сурьма, висмут и кадмий. Сурьма в больших количествах нежелательна, так как обладает высокой температурой плавления. Поэтому большинство легкоплавких сплавов содержит висмут, кадмий и свинец и в больших количествах олово. Дорогостоящий индий вводится в сплав только в случаях, когда это необходимо.
Как уже отмечалось, добавка кадмия не очень желательна. Добавление висмута улучшает смачиваемость припоя. Изделие, изготовленное из какого-либо материала, с изменением температуры меняет и свои размеры.
Однако в случае металлов, наряду с обычным сжатием и расширением, наблюдаемыми при колебаниях температуры, отмечается также и дополнительное изменение размеров в результате перегруппировки атомов в решетке. Это явление особенно заметно для висмута и сплавов на его основе, а также для некоторых сплавов на основе сурьмы.
Если количество висмута или сурьмы в сплаве достаточно велико, то при охлаждении после затвердевания металл будет не сжиматься, а расширяться в результате перестройки кристаллической решетки сплава. Это изменение решетки всегда необходимо иметь в виду при использовании припоев на базе висмута.
Хотя может показаться, что возникающие при этом силы незначительны, они в действительности настолько велики, что могут противостоять значительным нагрузкам, как это следует из ряда применений указанных материалов. Так, например, направляющие крупных прессов для листового металла часто фиксируют с помощью висмутовых сплавов.
Заранее определить, будет ли твердый сплав при охлаждении сжиматься или расширяться, для простой системы, например, двойной системы висмут — олово, не представляет труда. Сплавы, содержащие более 47% висмута, при охлаждении расширяются, а при меньшем содержании висмута сжимаются, как и все другие металлы.
Поэтому, подбирая надлежащее соотношение между компонентами, можно получить сплав, который при охлаждении почти не будет ни сжиматься, ни расширяться.