materialovedenie2 (Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Колосанов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин, Н.М. Рыжов, В.И. Силаева, Н.В. Ульянова - Материаловедение), страница 6

Он использует. ся в пироэехнике, в химической промьэшлелности для синтеза органических препаратов, в металлургии различных металлов и сплавов — как раскислитель, восстановитель и легирующий элемент. Общая хараитеристнка и классификации магниевых сплавов. Достоинством магг!иевых сплавов является высоки удельная прочность. Временное сопротивление отдельных сплавов достигает 250-400 МПа при плотности менее 2.10' кг/мз (табл. 12.э!.

Основными лсгирующими элементами магниевых сплавов являются А1, Хп, Мп. Для до. полннтельного легирования используют цирконий, кадмий, церий, ниодим н др. Механические свойства сплавов магния при температуре 20 — 25'С улучшаются при легировании алюминием, цинком, цирконием (рис. 12.10), при повышенной-добавкой церна, ниодима и осо. бенно тория (рис. 12.11). Цирконий и церий оказывают модифицирующее действие на структуру сплавов магния.

Особенно эффективно модифицирует цирконий. Добавка 0,5-0,7;/ Хг уменьшает размер зерна магния в 80 — 100 раз. Это объясняется структурным и размерным соответствием кристаллических Материалы с малой аттиостыо 219 Рее. 12.10. Влияние легнруюшях элементов ка механические свойства магния прн 20еС (я1ясеееанные прутки) решеток Мя н Ег„(ГПУ с а = 0,3223 нм; с = 0,5123 нм). Кроме того, цирконий к марганец способствуют устранению ялн значительному уменьшению влияния примесей железа и никеля на свойства сплавов.

Они образуют с этими элементами промежуточные фазы большой плопюстн, которые при кристаллизации выпадают на дно тигля, очищая й 5 Хз ГУ Юе ЛесируюиСий элемент Рке. И.11. Влияние легнрующнх элементов на твердость магния при 250 'С тем самым сплавы от вредных примесей. Увеличение растворимости легируюших элементов в магнии с повышением температуры (рис. 12.12) дает возможность упрочнять магниевые сплавы с помощью закалки и искусственного старения. Однако термическая обработка магпиевьж сплавов затруднена из-за замедленных диффузионных процессов в магниевом твердом растворе.

Малая скорость диффузии требует больших выдержек при нагреве под закалку (до 16 — 30 ч) лля растворения вторичных фаз. Благодаря этому такие сплавы можно закаливать на воздухе, они не склонны к естественному старению. Прн искусственном старении необходимы высокие температуры (до 200'С) и большие выдержки (до 1б — 24 ч). Наибольшее упрочнение термической обработкой достигается у сплавов магния, легированных неодимом. В этом случае при распаде пересышенного тверлого раствора в зависимости от температуры и времени старения могут образоваться зоны Гинье — Престола, метастабильные и стабильные упрочняющие фазы, тогда как в некоторых других сплавах (например, сплавах системы Мй-А1 — е.п) при старении сразу появляются стабильные фазы.

Временное сопротивление и особенно предел текучести магниевых сплавов значительно повышаются с помощью термомеханической обработки, которая состоит в пластической деформации закаленного сплава перед его старением. Из других видов термической обработки к магниевым сплавам применимы различные вилы отжита: гомогенизапия, рекристаллизационный отжиг и отжиг для снятия остаточных напряжений. Для деформируемых сплавов диффузионный отжиг совмещают с нагревом лля горячей обработки лавлением. Температура рекристаллизации магниевых сплавов в зависимости от их состава находится в интервале 150-300'С, а рекристаллизационного отжита †соответствен в 220 Матернияьь применяемые в мишино- н приоороетроении Р У Ф й Р Гй пй хо Яееврршыий еяенент, ГЬ Рве.

12.12. Растворимость легируюшвх эле- ментов в мвгняв интервале 250 — 350'С. Более высокие температуры вызывают рост зерна и понижение механических свойств. Отжиг для снятия остаточных напряжений проводят при температурах ниже температур рекристаллизации. Ма~пивные сплавы хорошо обрабатываются резанием (лучпхе, чем стали, алюминиевые н медные сплавы), легко шлифуются и полируются. Высокие скорости резания и небольшой расход энергии способствуют снижению стоимости обработки резанием деталей нз магниевых сплавов по сравнению с другими сплавами.

Они удовлетворительно свариваются хонтак гной роликовой и дуговой сваркой. Дуговую сварку рекомендуется проводить в защитной среде нз инертных газов. Прочность сварных швов деформируемых сплавов составляет 90% от прочности основного металла. К недостаткам магниевых сплавов, наряду с низкой коррозионной стойкостью и малым модулем упругости, следует отнести плохие литейные свойства, склонность к газонасыщению, окислению и воспламенению при их приготовлении. Небольшие добавки бериллия (0,02-0,057',) уменьшают склонность к окисляемости, кальция (до 0,2%) — к образованию микрорыхлот в отливках. Плавку н разливку маг- ниевых сплавов ведут под специальными флюсами.

По технологии изготовления магниевые сплавы подразделяют на литейные (МЛ) и деформируемые (МА); ло механическим свойствам — на сплавы невысокой и средней прочности, высоко- прочные и жаропрочные; по склонности к упрочнению с помощью термической обработки — на сплавы, упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой. Для повышения пластичности магниевых сплавов их производят с пониженным содержанием вредных примесей Ге, М, Сп (повышенной чистоты).

В этом случае к марке сплава добавляхот строчные буквы «пчхь например, МЛ5пч или МА2пч. Деформируемые магниевые сплавьь Химический состав (ГОСТ 14957-76) и типичные механические свойства некоторых деформируемых сплавов представлены в табл. 12.5. Среди деформаруемых сплавов наибольшей прочностью обладают сплавы магния с алюминием и сплавы магния с цяаком, легированные цирконием, кадмнем, серебром, редкоземельными металлами. Сплавы магния с алюминием содержат 02 — 1,5% Еп (МА5). Алюминий и цинк обладают высокой распюри.- мостью в магнии.

Повышение их содержания в сплавс приводит к увеличению прочности сначала в результате увеличения концентрации твердого раствора, а затем благодаря появлению вторичных фаз МйвА!з н МйзУпзА1ь Однако в промышленные сплавы не вводят более 10% А1 и более 6% Еп, так ках большое количество промежуточных фаз вызывает снижение пластичности С понижением температуры концентрация твердого распюра уменьшается (см. рис. 12.12), что дает возможность упрочнять сплавы с помощью закалки н старения.

Сравнительно неболыпой эффект упрочнения (около ЗОЯ этих сплавов объясняется тем, что прн распаде твердого раствора образуются сразу стабильные фазы с относительно большим Маогериальг с малой иеоионжтныо 221 ТАБЛИЦА 12.5. Химический состав и механические свойства магниевых силаева Содержание элеменэон (остальное Мя), % Механические свойства Сплав ов сод 8,% МПа А1 Прочие 7л Леформируемые сплавы (ГОСТ 14957-76) МА5» МА11» МА14» МА19» 0,15 — 0,5 1,5-2,5 7,8 в 9,2 220 140 14 10 0,2 — 0,8 320 280 2,5 — 4 !Чб 0,1 — 0,25 74! 0,3 в 0,9 Ег 0,5 — 1 Ег 0,2 — 1 Сб 1,4 — 2 !Ч4 300 330 350 380 5 †5,5 — 7 ГОСТ 2856 — 79) ые сплавы ( Литейи МЛ5» МЛ8'» О,! 5 — 0,5 0,2-0,8 5,5 — 6,6 255 255 120 155 0,7 — 1,1 Ег, 0,2 — 0,8 Са О,б — 1,1 Ух 0,4 — 1 Уг, 0,2 в 0,8 У 1,9 — 2,6 (Чд 0,4 — 1 Ег, 2,2 — 2,8 !э(г( 0,7 в 1,! Хг, 0,6 — 1,2 1.а МЛ12» МЛ9 4 — 5 270 200 160 95 МЛ10 0,1 — 0„7 130 МЛ15 4 — 5 210 » Свой ы поело закалки н егаренил; длл других литых — в лигам соеголнии отав приведен расстоянием между частицами.

Причем улрочняюшие фазы в этих сплавах обладают большой склонностью к коагуляцни, которая начинается до достижения полного распада пересышенного твердого раствора. Цинк и алюминий придают сплавам хорошую технологическую пластичясстгь что позволяет изготовлять из них кованые н штампованные детали сложяой формы (например, крыльчатки и жалюзи капота самолета). Для устравсиия вредного влияния железа сплавы дополнительно легируют марганцем. Сплавы с низким содержанием алюминия и поэтому небольшим количеством вторичных фаз в структуре дают незначительное упрочнение прн закалке и старении. Они применяются в горячепрессованном или отожженном состояниях.

Сплавы с высоким содержанием алюмииия, дополнительно легированные сереб- ром и кадмием (МА10), обладают самой высокой прочностью (тт, = 430 МПа) и удельной прочностью (24 км) среди магниевых сплавов. Кадмий неограниченно растворяется в магнии и не образует собственных фаз в сплавах магния с алюминием. Легируя твердый раствор, кадмий повышает механические свойства и технологическую пластичность сплавов.

Серебро обладает хотя и ограниченной, но значительной (15,5г по массе) растворимостью в магнии. Высокая прочность этих сплавов объясняется наличием высоколегированного алюминием, серебром и кадмием твердого раствора и большого количества упрочняюшей фазы Мй»А)з. Высокопрочные сплавы магния с цинком дополнительно легируют цирконием (МА14)„кадмием, РЗМ (МА15, МА 19 и др.). Магний образует с цинком твердый раствор, концентрация которо- 222 Маптриапнн нрименнемые в маипено- и ирибороетпроении го с повышением температуры увеличивается и достигает предельного значения (8,4;/) при эвтектической температуре.