Магниевые сплавы
Магний — 12-й элемент 3-го периода II группы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева; ГП-решетка магния устойчива до температуры плавления 650 °С. Магний не претерпевает полиморфных превращений.
По сравнению с алюминием магний имеет более высокое электросопротивление, примерно одинаковый коэффициент линейного расширения и более низкую теплопроводность. Низкая плотность магния (р = 1,74 т/м ) обеспечивает высокую удельную прочность (ов/р) магниевых сплавов.
Магний — химически активный металл: при взаимодействии с кислородом воспламеняется; при контакте горячего магния с водой происходит взрыв. Магний и его сплавы имеют плохую коррозионную стойкость.
Из недостатков технологических свойств магния и его сплавов следует отметить пониженную жидкотекучесть при литье, удовлетворительную деформируемость только при горячих способах обработки давлением и длительные выдержки при термической обработке. В то же время магниевые сплавы обладают хорошей обрабатываемостью режущим инструментом, удовлетворительной свариваемостью — используют аргонодуговую и контактную сварку.
В качестве основных легирующих элементов в магниевых сплавах используют марганец, алюминий, цинк. При легировании марганцем повышается коррозионная стойкость сплавов. Алюминий и цинк имеют переменную растворимость в магнии, поэтому к сплавам применяется упрочняющая термическая обработка — закалка и старение. В качестве добавок в сплав вводят цирконий, титан, редкоземельные металлы (церий, лантан, ниодим), которые раскисляют сплав, модифицируют его, повышают жаропрочность.
Деформируемые магниевые сплавы маркируют буквами MA и цифрами, соответствующими порядковому номеру сплава. Производят сплавы в виде поковок, горячекатаных прутков. Сплав МА8 (система Mg — Mn — Ce) относится к сплавам средней прочности (ов = 250 МПа), не упрочняется термической обработкой; отличается высокой технологической пластичностью, коррозионной стойкостью, удовлетворительной свариваемостью. Из него получают прутки, плиты, листы, трубы, поковки. Этот сплав предназначен для слабо нагруженных деталей, в частности для арматуры масло- и бензосистем.
Сплав МА2-1 (система Mg — Al — Zn — Mn) относится к сплавам повышенной прочности (ов = 280 МПа). Он термически не упрочняется, его поставляют в отожженном, полунагартованном или горячекатаном состоянии. Листы и ленты, изготовляемые прокаткой, подвергают всем операциям листовой штамповки.
Сплав MA14 (система Mg — Zn — Zr) упрочняется при закалке и старении; он является одновременно высокопрочным (ов = 350 МПа) и жаропрочным (до 250 °С). Применяют сплав MA14 для высоко-нагруженных деталей.
Литейные магниевые сплавы по химическому составу близки к деформируемым. По литейным свойствам они хуже алюминиевых: из-за более широкого интервала кристаллизации сплавы имеют низкую жидкотекучесть, склонны к образованию усадочной пористости и горячих трещин. Механические свойства существенно улучшаются при модифицировании. Для предотвращения возгорания плавку магниевых сплавов ведут в стальных тиглях под слоем флюса, а при разливке вводят специальные добавки для уменьшения окисления.
Наибольшее распространение среди литейных магниевых сплавов получили сплавы МЛ5 и MЛ6 (системы Mg — Al — Zn — Mn). Их применяют для литья в песчаные формы и в кокиль. Из этих сплавов изготовляют отливки для сложных ответственных деталей.
Сплавы марок MЛ8, MЛ12, MЛ15 и др. (системы Mg — Zn — Zr) имеют преимущества перед MЛ5 и MЛ6: лучше литейные свойства, больше плотность отливок, выше прочность и коррозионная стойкость.
Из литейных сплавов магния изготовляют корпуса ракет, насосов, приборов, кожухи. Сплавы MЛ5 и MЛ6 используют для производства тормозных барабанов, коробок передач, сплав MЛ12 — для деталей приборов высокой герметичности.