Магниевые сплавы

Литейные алюминиевые сплавы

Для литейных алюми­ниевых сплавов важнейшими являются технологические (а не эксплуатационные) свойства: жидкотекучесть, объ­емная и линейная усадка, склонность к образованию го­рячих трещин и к ликвации. Наиболее распространены среди литейных сплавов силумины (сплавы на основе системы Аl - Si, как бинарные, так и легированные). Маркируют литейные сплавы буквами АЛ. Для фасон­ного литья кроме силуминов применяют и сплавы на ос­нове Аl - Сu - Мg, Аl - Сu, А1 - Zn - Мg, отличающиеся от соответствующих деформируемых сплавов более вы­соким содержанием меди и магния, а также тугоплавких добавок (никеля, титана и железа). Цифры, которые стоят в маркировке, за буквами АЛ (алюминиевый ли­тейный), не имеют никакого отношения ни к составам сплавов, ни к их свойствам.

По структуре литейные сплавы чаще всего близки к эвтектическим. Например, силумины АЛ2 (10…12 % Si) и АЛ4 (8,0…10,5 % Si; 0,17…0,3 % Мg и 0,5 % Мn), а также АЛ19 (4,5…5,3 % Сu; 0,6…1,0 % Мn и 0,25 % Тi) имеют эвтектическую структуру. Для этих сплавов s_B = 200…220 МПа; для АЛ19s_B = 320…360 МПа; d =5…7 %. Сплавы АЛ8 (9,3…10,0 % Мg) и АЛ9 (6,0…8,0 % Si; 0,2…0,4 % Мg) в продовольственном машино­строении используют для изготовления корпусов насосов, работающих в контакте с пищевыми продуктами. Для повышения коррозионной стойкости их анодируют либо на них наносят лакокрасочные покрытия. Сложнолегированные литейные сплавы АЛ1, АЛ20, АЛ21 (на основе Аl - Сu - Мg, выплавляются с 4…6 % Сu; 1…2 % Мg и чаще всего с небольшими добавками - до 1 % Ni; Сr; Fе; Ti других элементов) используют чаще всего как жаропрочные для работы при температурах 300…350 °С. Многие отливки из этих сплавов подвергают термичес­кой обработке.

Магниевые сплавы, несмотря на сложность их производ­ства, получили широкое применение в ряде отраслей тех­ники. Они легки, поглощают вибрацию, что и определяет их использование в авиации, ракетной технике и транспорте. Магниевые сплавы хорошо обрабатываются реза­нием, но уступают алюминиевым по пластичности и коррозионной стойкости. Пластические и коррозионные свойства сплавов на основе высокочистого магния выше обычных. Кроме того, найдены легирующие элементы, повышающие указанные свойства.

Магний имеет атомный вес 24,3, плавится при 650 °С. Модуль Юнга составляет 46000 МПа. Магний - химиче­ски активный металл, при комнатной температуре он легко окисляется с образованием легкопроницаемой оксидной пленки МgO. При нагреве на воздухе до 500…550 °С магний воспламеняется и горит (его используют в качестве вспышки). В разбавленных минеральных кис­лотах он легко растворяется, в концентрированной сер­ной растворяется плохо, а в плавиковой - не растворя­ется совсем. С органическими кислотами реагирует лег­ко, с водными растворами щелочей реагирует слабо. В морской воде и других электролитах сильно корродирует, особенно при контакте с другими металлами. Кор­розионную стойкость магния повышают цирконий и мар­ганец, а железо, медь, кобальт и никель - ухудшают. Хорошим способом защиты магниевых сплавов от кор­розии является покрытие эпоксидной смолой.

Термическая обработка магниевых сплавов во мно­гом подобна применяемой для алюминиевых сплавов. Для повышения технологических свойств их подвергают гомогенизирующему отжигу, поскольку литые магниевые сплавы характеризуются сильной ликвацией. Для дефор­мируемых магниевых сплавов гомогенизацию часто совмещают с нагревом под обработку давлением. Для повышения пластичности проводят рекристаллизационный отжиг. Магниевые сплавы подвергают также закал­ке и старению. Магниевые сплавы чаще всего закалива­ют на воздухе, а иногда - в горячей воде. Естественное старение в магниевых сплавах не происходит, поэтому вылеживание магниевых сплавов при комнатной темпе­ратуре не меняет их свойств. Продолжительность же ис­кусственного старения для магниевых сплавов больше, чем для алюминиевых.

На упрочнение при старении основное влияние оказы­вают легирующие добавки, действие которых зависит и от температуры эксплуатации (рис. 25).

При ком­натной температуре магниевые сплавы наиболее хорошо упрочняются церием, неодимом, кальцием. Алюминий и цинк упрочняют магний слабее, но их можно вводить в больших количествах. Поэтому наиболее распростра­ненными магниевыми сплавами являются сплавы с алю­минием и цинком. Эти элементы обеспечивают высокую прочность до температур 150…200 °С.

Магниевые сплавы делятся на две основные группы: деформируемые (обозначают МА) и литейные (МЛ). По своему применению эти сплавы могут иметь как общее назначение, так и специальное, т.е. они могут эксплуатироваться как вы­сокопрочные и жаропроч­ные.

Рис. 25. Зависимость прочностных и пластических свойств магниевых спла­вов от концентрации легирующих эле­ментов алюминия (а) и цинка (б)