Тема 3. 2. Классификация, структура, свойства и области применения сплавов на основе магния

Магний - металл малой плотности (удельный вес магния 1, 7 г/см³), не обладающий полиморфным превращением. Магний имеет гексагональную решетку, температура плавления 651 °С. Магний и его сплавы неустойчивы против коррозии. При повышении температуры магний интенсивно окисляется и даже самовоспламеняется.

Магний обладает малой прочностью и пластичностью. Примерные характеристики катаного и отожжённого магния: s_в = 180 МПа; d = 15 %; НВ 3000 МПа. Легированием и термической обработкой может быть достигнут предел прочности s_в = 300-350 МПа, а в отдельных сплавах до 400 МПа.

Рис. 3.4. Диаграммы состояний сплавов Mg-Mn, Mg-Al, Mg-Zn

В качестве легирующих элементов в магниевых сплавах используют Al, Zn, Mn, Zr. На рис. 3.4 представлены диаграммы Mg-Mn, Mg-Al, Mg-Zn, в соответствии с которыми в сплавах, содержащих соответственно Мn< 2, 46%, Al< 12, 6% и Zn< 8, 4, образуется ограниченный твёрдый раствор a с растворимостью, уменьшающейся с понижением температуры. Это, как и в алюминиевых сплавах, позволяет производить закалку с последующим старением, однако эффект упрочнения магниевых сплавов ниже, чем у дюралюминия.

Сплавы делятся на две группы: деформируемые и литейные. К литейным сплавам относят сплавы (ГОСТ 2856-79): МЛ3, МЛ4, МЛ5 и МЛ6 ситемы Мg-Al-Mn-Zn, МЛ10 системы Мg-Zn-Zr и др.

В качестве деформируемых сплавов, упрочняемых термической обработкой, применяют следующие сплавы (ГОСТ 14957-76): МА1 системы Mg-Mn; MA2 и MA5 системы Mg-Al-Mn-Zn; MA20 системы Mg-Zn-Zr-Ce и др.

В сплаве МА5 (7, 8-9, 2% Al; 0, 2-0, 8 % Zn и 0, 15-0, 5 % Mn), как и в сплаве МА10, после закалки и старения достигается s_в порядка 400 МПа.

Механические свойства литейных и деформируемых магниевых сплавов в литом и термообработанном состояниях приведены в таблице 3.4.

Температура закалки магниевых сплавов находится в интервале 380-415°С, причем выдержка при этой температуре, ввиду медленного протекания диффузии, достигает 12-16 ч и более. Закалку производят, как правило, охлаждением на воздухе. После этого применяют искусственное старение при температуре 175 °С.

Таблица 3.4. Химический состав и механические свойства

некоторых магниевых сплавов

Магниевые сплавы обладают рядом преимуществ: высокой удельной прочностью и удельной жесткостью, способностью хорошо поглощать вибрацию, хорошей обрабатываемостью резанием, удовлетворительной свариваемостью и паяемостью.

Это определяет основные области применения магниевых сплавов – в аэрокосмической промышленности, в текстильном машиностроении для изготовления вращающихся деталей с малой инерционностью, в автомобильной промышленности, при производстве облегченных переносных инструментов и бытовых приборов и т. д.

К недостаткам относятся меньшая, чем у алюминиевых сплавов, коррозионная стойкость, трудности при выплавке и литье (газонасыщение, пористость, окисление и др.)

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Дайте классификацию магниевых сплавов.

2. Каким комплексом свойств обладают магниевые сплавы?

3. Зарисуйте диаграмму состояния Mg-Al.

4. Опишите процессы, происходящие на отдельных этапах термической обработки магниевых сплавов. Чем отличается структура сплава в термообработанном и в исходном состояниях?

5. Приведите марки и области применения 2-х деформируемых сплавов, упрочняемых термической обработкой.

6. Какие сплавы на маниевой основе упрочняются термообработкой?

7. Выберите упрочняющую термообработку для сплава МЛ5.

8. Какие сплавы называют литейными? Упрочняются ли они термической обработкой?

9. Как повышают прочность литейных сплавов?

10. Приведите марки 2-х литейных магниевых сплавов и укажите области их применения.