2. Общая характеристика магниевых сплавов

Достоинством магниевых сплавов является высокая удельная проч­ность. Временное сопро тивление отдельных сплавов достигает 250 - 400 МПа при плотности менее 2 • 10³кг/м³ (табл. 13.5). В горячем состоянии магниевые сплавы хорошо куются, прокатываются и прессуются.

Основными легирующими элементами магниевых сплавов являются А1, 2п, Мп. Для дополнительного легирования используют 2г, С<1, Се, N(1 и другие элементы. Механические свойства сплавов магния при 20 — 25 °С улучшаются при легировании А1, 2п, 2г (рис. 13.11), при повышенной тем­пературе — добавкой Се, N(1 (рис. 13.12).

Цирконий и церий оказывают модифицирующее действие на структу­ру сплавов магния. Особенно эффективно модифицирует цирконий. До­бавка 0,5 - 0,7 % 2г уменьшает размер зерна магния в 80 - 100 раз. Это объясняется структурным и размерным соответствием кристаллических решеток М§ и 2г_а (ГП с периодами а — 0,3223 нм, с = 0,5123 нм). Кроме того, цирконий и марганец способствуют устранению или значительному уменьшению влияния примесей железа и никеля на свойства сплавов. Они образуют с этими элементами промежуточные фазы большой плотности, которые при кристаллизации выпадают на дно тигля, очищая тем самым сплавы от вредных примесей.

Увеличение растворимости легирующих элементов в магнии с повы­шением температуры (рис. 13.13) дает возможность упрочнять магниевые сплавы с помощью закалки и искусственного старения. Однако термиче­ская обработка магниевых 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)

Марка	Содержание элементов (остальное М§), %				0*в	0*0,2	6	Ф	кед,	нв
СПЛ Э1ВЭ1	Мп	2п	А1	Прочие	МПа		%		МДж/м2

Деформируемые сплавы (ГОСТ Ц957-76)

МА5*	СЭ сл 1 о	0,2-0,8	7,8-9,2	-	320	220	14	-	-
МАП*	1,5-2,5	-	-	2,5-4 N6, 0,1-0,25 №	280	140	10	-	0,35
МАМ*	-	5-6	-	0,3-0,9 2г	350	300	9	-	0,6
МА19*		5,5-7	—	0,5-1 2г, 0,2-1 Сй, 1,4-2 МП	380	330	5	—	0,5

Литейные сплавы (ГОСТ 2856-79)

МЛ5*	0,15-0,5	О 1 о Ъо	7,5-9	-	255	120	6	15	0,5
МЛ8*	-	5,5-6,6	-	0,7- 1,1 2г, 0,2-0,8 Сс1	255	155	5	13	-
МЛ 12*	-	4-5	-	0,6- 1,1 2г	270	160	6	12	0,4
МЛ9	—	—	—	0,4-1 2г, 0,2-0,8 V, 1,9-2,6 N4	200	95	8	—	0,7
МЛ10	-	0,1 -0,7	-	0,4-1 2г, 2,2-2,8 N6	200	95	6	-	0,5
МЛ15	-	4-5	-	0,7-1,1 2г, 0,6- 1,2 Ьа	210	130	3	5	0,5

Свойства приведены после закалки и старения; для остальных сплавов - в литом состоянии.

Рис. 13.11. Влияние легирующих эле­ментов на механические свойства маг­ния при 20 °С (прессованные прутки)

Рис. 13.12. Влияние легирую­щих элементов на твердость магния при 250° С

д

Рис. 13.13. Растворимость ле­гирующих элементов в магнии

ля растворения вторичных фаз. Благодаря этому такие сплавы мож­но закаливать на воздухе. При ис­кусственном старении необходимы высокие температуры (до 200°С) и большие выдержки (до 16 - 24 ч). Наибольшее упрочнение термичес­кой обработкой достигается у спла­вов магния, легированных неодимом.

Временное сопротивление и осо­бенно предел текучести магниевых сплавов значительно повышаются с помощью термомеханической обра­ботки. ВТМО магниевых сплавов состоит в пластическом деформировании при температуре закалки и по­следующем старении, НТМО — в холодном или теплом (ниже температу­ры рекристаллизации) деформировании (10-15 %).

Из других видов термической обработки к магниевым сплавам при­менимы различные виды отжига: гомогенизационный, рекристаллизаци- онный и отжиг для снятия остаточных напряжений. Для деформируемых сплавов диффузионный отжиг совмещают с нагревом для горячей обра­

ботки давлением. Температура рекристаллизации магниевых сплавов в зависимости от Их состава находится в интервале 150 — 300 °С, а рекри- сталлизационного отжига — в 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.

Магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием (лучше, чем стали, алюминиевые и медные сплавы), легко шлифуются и полируют­ся. Высокие скорости резания и небольшой расход энергии способствуют снижению стоимости обработки резанием деталей из магниевых сплавов по сравнению с другими сплавами. Они удовлетворительно свариваются контактной роликовой и дуговой сваркой. Дуговую сварку рекомендуется проводить в защитной среде из 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 газонасышению, окислению и воспламенению при их приготовлении. Небольшие добавки бериллия (0,02 - 0,05 %) уменьша­ют склонность к окислению, а кальция (до 0,2 %) — к образованию пор в отливках. Плавку и разливку магниевых сплавов ведут под специальными флюсами.

Для защиты от коррозии изделия из магниевых сплавов подвергают оксидированию с последующим нанесением лакокрасочных покрытий. Хо­рошие результаты получены при использовании эпоксидных пленок, пер- хлорвиниловых и силиконовых эмалей.

По технологии изготовления магниевые сплавы подразделяют на ли­тейные (МЛ) и деформируемые (МА); по механическим свойствам — на сплавы невысокой и средней прочности, высокопрочные и жаропрочные; по склонности к упрочнению с помощью термической обработки — на упрочняемые и неупрочняемые. Для повышения пластичности магниевых сплавов в них понижают содержание вредных примесей Ее, №, Си (сплавы повышенной чистоты). В этом случае к марке сплава добавляют строчные буквы «пч», например, МЛ5пч или МА2пч.