Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника
Посмотреть оригинал

МАГНИЙ И СПЛАВЫ НА ЕГО ОСНОВЕ

МАГНИЙ

Магний — металл светло-серого цвета. Характерным свойством магния является его малая' плотность (1,74 г/см3). Температура плавления магния 650 °С>. Кристаллическая рещетка гексагональная = 0,3103, с = 0,5200 нм, с/а = 1,62354). Технический магний выпускают трех марок МГ90 (99,9 % Mg), МГ95 (99,95 % Mg) и МГ96 (99,96 % Mg). Механические свойства литого магния: ав = 115 МПа, o0j2 = 25 МПа, 6 = 8%, ЗОНВ, а деформированного (прессованные прутки): сгв = 200 МПа, ст0(? — 90 МПа, 6 — 11,5 %, 40НВ. На воздухе магний легко воспламеняется. Используется магний в пиротехнике и химической промышленности.

СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ

Сплавы магния обладают малой плотностью, высокой удельной прочностью, хорошо поглощают вибрации, что предопределило их широкое использование в авиационной и ракетной

Диаграммы состояния Mg—Mn, Mg—Al, Мg—Zn и влияние Mn, А1 и Zn на механические свойства сплавов

Рис. 188. Диаграммы состояния Mg—Mn, Mg—Al, Мg—Zn и влияние Mn, А1 и Zn на механические свойства сплавов

технике. Однако сплавы магния имеют низкий модуль нормальной упругости 43 000 МПа и плохо сопротивляются коррозии. Магний не взаимодействует с ураном и обладает низкой способностью поглощать тепловые нейтроны. Поэтому его применяют для изготовления оболочек трубчатых тепловыделяющих элементов в ядерных реакторах. Недостатком магниевых сплавов является^трудность обработки давлением и литья. Сплавы удовлетворительно свариваются дуговой сваркой в защитной среде инертных газов, контактной сваркой и хорошо обрабатываются резанием. Чаще применяют сплав магния с алюминием (до 10 %), цинком (до 5—6 %), марганцем (до 2,5 %), цирконием (до 1,5 %).

Алюминий и цинк в количестве до б—7 %, образующие с магнием твердые растворы и соединения Mg4Al3 и MgZn2, повышают механические свойства магния (рис. 188, б и в). Марганец с магнием образует твердый раствор а. При понижении температуры растворимость марганца в магнии понижается и из a-твердого раствора выделяется p-фаза (рис. 188, а). Марганец, не улучшая механические свойства, повышает сопротивление коррозии и свариваемость сплавов магния.

Цирконий, будучи введен в сплавы магния с цинком, измельчает зерно, улучшает механические свойства и повышает сопротивление коррозии. Редкоземельные металлы и торий повышают жаропрочность магниевых сплавов. Бериллий в количестве 0,005— 0,012 % уменьшает окисляемость магния при плавке, литье и термической обработке.

Магниевые сплавы, как и алюминиевые, по технологии изготовления подразделяют на две группы: 1) литейные сплавы — для получения деталей методом фасонного литья, маркируемые буквами «МЛ»; 2) деформируемые сплавы, подвергаемые прессованию, прокатке, ковке, штамповке и другим видам обработки давлением, маркируемые буквами «МА». Магниевые сплавы, как и алюминиевые, подвергают термической обработке — диффузионному отжигу (гомогенизации), отжигу, закалке и старению. Слитки и фасонные отливки подвергают диффузионному отжигу (гомогенизации) обычно при 400—490 °С в течение 10—24 ч.

При гомогенизации магниевых сплавов избыточные фазы, выделившиеся по границам зерен, растворяются, и состав по объему зерен выравнивается, что облегчает обработку давлением и повышает механические свойства.

Для устранения наклепа и уменьшения анизотропии механических свойств магниевые сплавы подвергают рекристаллизацион- ному отжигу при 250—350 °С.

Ряд магниевых сплавов может быть упрочнен закалкой и старением. Особенностью магниевых сплавов является малая скорость диффузионных процессов, поэтому фазовые превращения в них протекают медленно. Это требует больших выдержек при нагреве под закалку (4—24 ч) и искусственном старении (15—20 ч). По этой же причине возможна закалка на воздухе. Многие сплавы закаливаются при охлаждении отливок или изделий после горячей обработки давлением на воздухе, а следовательно, они могут упрочняться при искусственном старении без предварительной закалки. Гомогенизацию и закалку осуществляют при нагреве до 380—540 °С (Т4) и последующее старение при 150—200°С(Т6).

Прочность магниевых сплавов в процессе старения можно повысить только на 20—35 %. Пластичность сплавов при этом уменьшается, поэтому нередко ограничиваются только гомогенизацией (закалкой), улучшающей механические свойства сплавов.

Литейные сплавы. Состав некоторых промышленных литейных сплавов приведен в табл. 37.

Широко применяют сплав МЛ5, в котором сочетаются высокие механические и литейные свойства. Он используется для литья нагруженных крупногабаритных отливок.

Сплав МЛ6 обладает лучшими литейными свойствами, чем МЛ5, и предназначается для изготовления тяжелонагруженных деталей.

Механические свойства сплавов МЛ5 и МЛ6 могут быть повышены гомогенизацией при 420 °С 12—14. ч и закалкой на воздухе (Т4). Более высокие значения временного сопротивления и предела текучести сплав МЛ5 приобретает после добавочного старения при 175 °С, а сплав МЛ6 — после добавочного старения при 190 °С 4—8 ч (Тб).

Сплав МЛ 10 относится к группе жаропрочных и применяется для отливок, работающих при температуре до 300 °С.

Таблица 37

Химический состав (по легирующим элементам)1, типичные механические свойства и назначение магниевых сплавов

Содержание элементов, %

Вид

Механические свойства

Сплав

AI

Zn

Мп

Другие

термической обработки *

°в

°0,2

б. %

Назначение

элементы

МПа

МЛ5

7,5—9,0

0,2—0,8

0,15—0,5

Лиг

пейные спл Т4

авы

226

85

5

Для нагруженных деталей двигателей (картеры, коробки передач, масло- помпы и т. д.), тормозных барабанов, штурвалов, кронштейнов, деталей приборов, аппаратуры, корпусов и т. д.

Для нагруженных деталей двигателей и приборов, требующих высокой герметичности и стабильности размеров Для нагруженных деталей (реборды, барабаны

МЛ6

9—10,2

0,6—1,2

0,1—0,15

Тб

216

137

1

МЛ10

0,1—0,7

0.4—1,0 Zr;

Тб

230

140

3

МЛ 12

4—5

2,2—2,8 Nd 0,6—1,1 Zr

Т1

225

130

5

Дефор

чаруемые

сплавы

МА1

1,3—2,5

190—220

120—140

5—10

Для сварных деталей, арматуры, бензо- и маслоси- стем, не несущих больших нагрузок

Для панелей, сложных штамповых заготовок, сварных конструкций Для высоконагруженных деталей

МА2-1

3,8—5,0

0,8—1,5

0,3—0,7

270—330

160—230

8—20

МА14

5—6

0,2—0,9 Zr

Т5

320—340

220—290

6—14

  • 1
  • 2

ГОСТ 493 Т1 — стар

7—76 и 2S ение; Т4 -

  • ?6—79.
  • — гомогениз

ация и закалка

на воздух

е; Тб — rot

логенизаци*

I, закал

ка на воздухе и старение.

Сплав используют после гомогенизации, закалки от 593 °С и старения при 200 °С 12—16 ч (Тб).

Сплав МЛ 12 наряду с высокими механическими свойствами отличается большой коррозионной стойкостью и хорошими литейными свойствами. Сплав может быть упрочнен гомогенизацией, закалкой от 400 °С на воздухе и длительным старением (50 ч) при 150 °С (Тб). Чем мельче зерно, тем выше механические свойства литых магниевых сплавов. Измельчение зерна сплавов, содержащих алюминий, достигается перегревом расплава или модифицированием его добавкой мела или магнезита (до 1 % от массы шихты). В обоих случаях образуются нерастворимые частицы (Al3Fe; А14Сз), играющие роль зародышей для кристаллизации твердого раствора.

При выплавке и литье магниевых сплавов применяют специальные меры предосторожности для предотвращения загорания сплава. Плавку ведут в железных тиглях под слоем флюса, а при разливке струю металла посыпают серой, образующей сернистый газ, предохраняющий металл от воспламенения. В песчаную почву для уменьшения окисления металла добавляют специальные присадки, например фтористые соли алюминия.

Деформируемые сплавы (см. табл. 37). Эти сплавы изготовляют в виде горячекатаных прутков, полос, профилей, а также поковок и штамповых заготовок.

Магниевые сплавы, имеющие гексагональную решетку, при низких температурах малопластичны, так как сдвиг происходит только по плоскостям базиса (0001). При нагреве до 200—300 °С появляются дополнительные плоскости скольжения (1011) и (1120), и пластичность возрастает, поэтому обработку давлением ведут при повышенных температурах. Чем меньше скорость деформации, тем выше технологическая пластичность магниевых сплавов. Прессование в зависимости от состава сплава ведут при 300—480 °С, а прокатку в интервале температур от 340—440 (начало) до 225—250 °С (конец). Штамповку проводят в интервале температур 480—280 °С в закрытых штампах под прессами. Вследствие текстуры деформации полуфабрикаты (листы, прутки, профили и др.) из магниевых сплавов обнаруживают сильную анизотропию механических свойств. Холодная прокатка требует частых промежуточных рекристаллизационных отжигов.

Сплав МА1 обладает сравнительно высокой технологической пластичностью, хорошей свариваемостью и коррозионной стойкостью. По механическим свойствам он относится к сплавам низкой прочности. Введение в сплав А1—Мп 0,2 % Се (МА8) измельчает зерно, повышает механические свойства и улучшает деформацию в холодном состоянии.

Сплав МА2-1, относящийся к системе Mg—А1—Zn, обладает достаточно высокими механическими свойствами, хорошей технологической свариваемостью, однако склонен к коррозии под напряжением, поддается всем видам листовой штамповки и легко прокатывается.

Сплав МАИ отличается повышенными механическими свойствами, жаропрочен (до 250 °С) и не склонен к коррозии под напряжением.

К недостаткам сплава относится склонность к образованию трещин при горячей прокатке. Сплав упрочняется в процессе искусственного старения при 160—170 °С (Т5). Предварительной закалкой служит охлаждение на воздухе от температур прессования. В связи с малой устойчивостью к коррозии изделия из магниевых сплавов оксидируются. На оксидированную поверхность наносят лакокрасочные покрытия.

Вопросы для самопроверки

  • 1. Укажите характерные свойства магния и области его применения.
  • 2. Какие сплавы магния применяются? Укажите влияние Zn, Al, Zr, Be и других элементов на механические, технологические свойства и структуру сплава.
  • 3. Какие трудности при деформации и литье магниевых сплавов?
  • 4. Укажите особенности термической обработки магниевых сплавов.
  • 5. Опишите характерные свойства магниевых сплавов, их маркировку и области применения.
 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы