- •А. Н. Минков
- •Содержание
- •1 Конструкционная прочность и пути её повышения
- •1.1 Общие положения
- •1.2 Конструкционная прочность материалов
- •1.2.1 Общие положения
- •1.2.2 Механические свойства и способы их
- •1.3 Методы повышения конструкционной
- •1.4 Железоуглеродистые сплавы - основные
- •1.4.1 Общие положения
- •1.4.2 Углеродистые стали
- •1.4.3 Чугуны
- •2 Термическая обработка
- •2.1 Общие положения термической обработки
- •2.2 Превращения при нагревании и охлаждении стали
- •2.2.1 Образование аустенита при нагревании
- •2.2.2 Превращения аустенита при охлаждении
- •2.2.3 Превращения мартенсита при нагревании
- •2.3 Виды термической обработки
- •2.3.1 Отжиг
- •2.3.2 Закалка
- •Vкрит.- критическая скорость закалки
- •2.3.3 Отпуск
- •2.3.4 Дефекты термической обработки
- •2.4 Поверхностное упрочнение
- •2.4.1 Общие положения
- •2.4.2 Поверхностная закалка
- •2.4.2.1 Закалка с индукционным нагревом
- •2.4.2.3 Поверхностная закалка в электролитах
- •2.4.2.4 Закалка с нагревом лазерным лучом
- •2.4.3 Химико-термическая обработка (хто)
- •3 Легированные стали
- •3.1 Общие положения
- •Легированные стали можно классифицировать:
- •- По структуре в равновесном состоянии;
- •- По структуре образцов после охлаждения на воздухе;
- •- По назначению.
- •3.2 Конструкционные стали
- •3.2.1 Стали повышенной обрабатываемости
- •3.2.2 Низкоуглеродистые стали для цементации
- •3.2.3 Среднеуглеродистые стали для улучшения
- •3.2.4 Рессорно-пружинные стали
- •3.2.5 Подшипниковые стали
- •3.2.6 Высокопрочные стали
- •3.2.7 Износостойкие стали и сплавы
- •3.3 Инструментальные стали
- •3.3.1 Общие положения
- •3.3.2 Стали для режущего инструмента
- •3.3.2.1 Углеродистые и легированные инструментальные стали
- •3.3.2.2 Быстрорежущие стали
- •3.3.3 Штамповые стали
- •3.3.4 Стали для измерительных инструментов
- •3.4 Специальные стали
- •3.4.1 Коррозионностойкие (нержавеющие) стали
- •3.4.2 Жаростойкие стали и сплавы
- •3.4.3 Жаропрочные стали и сплавы
- •3.4.4 Магнитные стали и сплавы
- •4 Цветные металлы и сплавы
- •4.1 Алюминий и сплавы на его основе
- •4.1.1 Общая характеристика алюминия
- •4.1.2 Алюминиевые сплавы
- •4.2 Магний и сплавы на его основе
- •4.2.1 Общая характеристика магния и его сплавов
- •4.2.2 Деформируемые магниевые сплавы
- •4.2.3 Литейные магниевые сплавы
- •4.3 Титан и сплавы на его основе
- •4.3.1 Общая характеристика титана и его сплавов
- •4.3.2 Промышленные титановые сплавы
- •4.4 Бериллий и сплавы на его основе
- •4.4.1 Свойства бериллия
- •4.4.2 Бериллиевые сплавы
- •4.5 Медь и ее сплавы
- •4.5.1 Общая характеристика меди и её сплавов
- •4.5.2 Латуни
- •4.5.3 Бронзы
- •5 Неметаллические конструкционные материалы
- •5.1 Пластические массы
- •5.2 Стекло
- •5.2.1 Строение и состав неорганических стекол
- •5.2.2 Ситаллы
- •5.2.3 Органическое стекло
- •5.3 Древесина
- •Список литературы
- •Курс лекций по дисциплине
- •Для студентов механических специальностей
- •Часть 2 «Материаловедение»
4.2.2 Деформируемые магниевые сплавы
Среди деформируемых сплавов наибольшей прочностью обладают сплавы систем Mg-А1 и Mg-Zn.
Сплавы с низким содержанием алюминия и поэтому небольшим количеством вторичных фаз в структуре дают незначительное упрочнение при закалке и старении. Их применяют в горячепрессованном или отожженном состоянии.
Сплавы с высоким содержанием алюминия, дополнительно легированные серебром и кадмием (МА10), обладают самой высокой прочностью (σв = 430 МПа).
В промышленные сплавы не вводят более 10% А1 и более 6% Zn, так как большое количество промежуточных фаз вызывает снижение пластичности.
Необходимо отметить, что цинк и алюминий придают сплавам хорошую технологическую пластичность, что позволяет изготовлять из них кованые и штампованные детали сложной формы.
Сплавы системы Mg-Zn, легированные литием с добавками кадмия (МА21) или церия (МА18), относятся к сверхлегким (плотность 1,350…1,600 т/м3). Они обладают хорошей пластичностью, малой анизотропией свойств, высокой прочностью при криогенных температурах, отсутствием чувствительности к надрезу.
Магниевые сплавы выпускаются в виде поковок, штамповок, листов, прутков, труб, профилей и применяют для несвариваемых нагруженных деталей (обшивки самолетов, деталей грузоподъемных машин, автомобилей, ткацких станков и др.).
4.2.3 Литейные магниевые сплавы
По химическому составу многие литейные сплавы магния близки к деформируемым, но, благодаря обеспечению при выплавке высокой точности размеров и чистоты поверхности отливок, практически исключается обработка резанием, что приводит к значительной экономии металла.
Механические свойства литейных магниевых сплавов соответствуют свойствам литейных алюминиевых сплавов, но, обладая меньшей плотностью, магниевые сплавы превосходят их по удельной прочности.
Наибольшее применение нашли сплавы системы Mg-Al-Zn, особенно сплавы с повышенным содержанием алюминия. Наилучшее сочетание литейных и механических свойств имеют сплавы, содержащие 7,5…10% Al (MЛ5, МЛ6). Небольшие добавки цинка способствуют улучшению технологических свойств.
Термическая обработка этих сплавов (гомогенизация при 420°С в течение 12…24 ч и последующая закалка с этой температуры) способствует повышению прочности и пластичности. Вследствие малой скорости диффузии алюминия в магнии сплавы закаливаются при охлаждении на воздухе. Старение при 170…190°С дополнительно повышает временное сопротивление и особенно предел текучести сплавов.
Более высокими технологическими и механическими свойствам обладают сплавы магния с цинком, цирконием, кадмием (МЛ8, МЛ9, МЛ10, МЛ12), наличие которых улучшает литейные свойства магниевых сплавов, снижает склонность к образованию горячих трещин и пористости, увеличивает прочность при обычных и повышенных температурах. Цирконий значительно измельчает крупнозернистую структуру отливок, способствует очистке сплавов от вредных примесей, благоприятно влияет на свойства твердого раствора, повышает температуру рекристаллизации. Кадмий улучшает механические и технологические свойства.
Малая плотность магниевых сплавов и высокая удельная прочность способствуют их широкому применению в самолетостроении, ракетной технике, автомобилестроении, в приборостроении. Вследствие малой способности к поглощению тепловых нейтронов магниевые сплавы используют в атомной технике.