Магниевые сплавы.

Литейные магниевые сплавы (ГОСТ- 2856 – 79). Имеют маркировку подобную алюминиевым сплавам. По химическому составу в соответствии с Гост литейные сплавы подразделяют на три группы:

1.На основные системы Mg –Al –Zn (МЛ3, МЛ4, МЛ4n4, МЛ5, МЛ5ОН, МЛ6).

2.На основе системы Mg – Zn- Zr (МЛ8, МЛ12. МЛ15).

3. На основе системы Mg – Р3М- Zr (МЛ9, МЛ10, МЛ11, МЛ19).

Кроме того, находят ограниченное применение сплавы Mg –Mu (коррозионо – стойкие), Mg –Li (сверхлегкий), Mg-Ti (жаропрочные).

Для особо ответственных отливок применяют сплавы МЛ4n4 И МЛ5n4, в которых общее количество примесей не должно превышать 0,14%, в то время как обычных сплавах может доходить до 0,5%, в сплавах МЛ5 до 0.7%. магниевые сплавы обычно имеют структуру твердого раствора с ограниченной растворимостью, иногда и с включениями дополнительных веществ. Магний образует с алюминием несколько химических соединений. При массовой доле алюминия 32,2% имеется эвтектика с температурой плавления 436^оС, состоящая из смеси кристаллов твердого раствора алюминия и химического соединения Mg c Al (Mg₄ Al₃). Химические соединения Mg с элементами Al и Zn не жаропрочные и при 300^оС теряют 70-90% исходной твердости из-за высокого содержания интерметаллидов в эвтектике и высокой хрупкости. Элементы Zr, Nв, La, Ce, Ti могут быть в сплавах как основными, так и вспомогательными упрочнителями, существенно повышающими жаропрочность магниевых сплавов эти элементы образуют интермиталидные фазы, обеспечивающие в литом состоянии каркасное упрочнение.

Марганец используется в основном как добавка, повышающая коррозионную стойкость с одновременным незначительным упрочнением.

Магниевые сплавы наряду со своим основным преимуществом - легкостью, обладают рядом недостатков, в том числе легкой окисляемостью при нагревании и способностью воспламеняться при температуре около 600^оС, а так же малой стойкостью против коррозии на воздухе. Некоторое уменьшение окисляемости сплавов, особенно в жидком состоянии, достигается введением в них в малых количествах бериллия или кальция. Эти особенности магниевых литейных сплавов необходимо учитывать при их плавке и производстве фасонных отливок.

Однако при обеспечении надлежащей технологии производства магниевых сплавов, а так же защиты от коррозии детали могут длительное время работать в атмосферных условиях. Изделия из магниевых сплавов устойчивы к коррозии в растворах фторатов, хроматов, минеральных масел, топлива, щелочах, жидком и газообразном кислороде.

Магниевые сплавы неустойчивы в морской воде, в среде органических и минеральных кислот, а так же солях (за исключением фторатов). Сплавы системы Mg-Al-Ti являются наиболее распространенными; содержание цинка в них значительно ниже предела растворимости (не более 3%), добавка Mn (до 0.5%) вводится для повышения коррозионной стойкости. Основным легирующим элементом является Al. Сплавы кристаллизируются в интервале температур (120-150^oC), склонны к образованию значительной усадочной пористости, горячих трещин, и дендритной ликвации.

Из сплава МЛ3 изготавливают детали повышенной герметичности, простой конфигурации, работающих при средних статистических динамических нагрузках. Сплаву присущи небольшой интервал кристаллизации и меньшая склонность к образованию микропористости в отличие от сплавов МЛ5 и МЛ6.

Сплав МЛ4 характеризуется высокой коррозионной стойкостью, но отливки из этого сплава предрасположены к микропористости и горячеломкости.

Отливкам из сплава МЛ5 и МЛ4 присуща повышенная коррозионная стойкость в условиях тропического и морского климата и температуре, не превышающей 150^оС.

Сплав МЛ6 обладает хорошими литейными свойствами, но в литом состоянии не используется из за высокой хрупкости.

Сплавы на основе системы Mg-Zn-Zr(Me) по сравнению с предыдущей группой более прочны и достаточно пластичны. Измельчение структуры при введении циркония обуславливает меньшую чувствительность этих сплавов к толщине сечения отливка, выравнивает их механические свойства. Добавка лантана (МЛ15) повышает жаропрочность сплава.

Сплав МЛ8 более легирован и имеет повышенные прочностные свойства при хорошей пластичности. Предназначен для деталей средненагруженных.

Сплав МЛ12 предназначен для отливки деталей, длительно работающих при температурах до 200^оС и кратковременно – до 250^оС. Обладает удовлетворительными литейными свойствами и более высокой, чем МЛ5, коррозионной стойкостью.

Сплав МЛ15 рекомендуется применять для литья высоконагруженных герметичных деталей, длительно работающих при температуре 250^оС. Добавка лантана образует самостоятельную фазу L_а2 Mg₁₇ , которая повышает прочность и улучшает технологические свойства.

Сплавы на основе системы Mg – P3M – Zr содержат в твердом растворе небольшие добавки цинка и циркония, основным лигирующим элементом является P3M. Сплавы с неодимом упрочняются как по растворному типу, так и интерметаллоидной фазой Mg₂Тd, что способствует сокращению механических свойств при повышенной температуре. Сплавы с неодимом имеют хорошие технологические и литейные свойства, дают плотные отливки с однородными свойствами в тонких и толстых сечениях.

Сплавы P3M (Мл11) легируют металлом (75% Cs, остальное P3M), что приводит к образованию интер-металлов Mg₁₂Cs. В процессе термической обработки сплав упрочняется дисперсными частицами интерметаллоидов, равномерно распределенных в твердом растворе.

Сплав Мл9 рекомендуется применять как для литья в ПФ, так и для литья в кокиль высоконагруженных отливок, работающих при t 250°C и требующих !!! герметичности.

Сплав Мл10 отличается высокой герметичностью и предназначен для изготовления высоконагруженных отливок, работающих при температурах 250-300°C, хорошо обрабатываются резанием, сваривается.

Мл11 наиболее жаропрочен среди магниевых сплавов и предназначен для деталей, длительное время эксплуатируемых при t 250-350°С и кратковременно – до 400°C. Сплав обладает хорошими технологическими свойствами, оливки из сплава имеют повышенную герметичность.

Сплав Мл19 предназначен для производства высоконагруженных отливок, работающих при t 250-300°C.

Сплавы Мл5 и Мл5он. Рекомендуется применять для литья под давлением, в ПФ и кокиль, т.к. они обладают хорошей жидкотекучестью и малой склонностью к образованию рыхлой и трещин.

Сплавы с торием находят ограниченное применение в связи с его радиоактивностью.

Цинковые сплавы.

Сплавы на основе системы Zn-Cu-Al-Mg получили большое распространение при литье под давлением. Отливки из цинковых сплавов, отлитые способом ЛПД, находят широкое применение в приборостроении, автомобильной промышленности, электропромышленности и т.п., а также используют как антифрикционные. Цинковые сплавы хорошо полируются и воспринимают все виды гальванических покрытий – никелирование, хромирование, серебрение, их также легко покрывать лаком и эмалью. По химическому составу цинковые сплавы подразделяют на сплавы системы:

Zn-Al (Zn A14A, ЦА4о, ЦА4)

Zn-Cu (Zn A 14 Cu3A, ЦА4М3о, ЦА4М3)

Выпускают по ГОСТ 25140-82

Zn-Al-Cu (ZnAlCu1, ZA4M1o, ЦА4М1, ЦА4М1в)

По ГОСТ 21437-75 имеется две марки литейных цинковых антифрикционных сплавов – ЦАМ9-1,5Л и ЦАМ10-5Л. Цинковые литейные сплавы склонны к уменьшению размеров отливок при естественном старении. Медленное охлаждение отливок при t 270°C вызывает в α-фазе эвтектоидный распад: α→α, +β. В результате этого распада изменяются механические свойства сплава и уменьшаются литейные размеры отливок примерно на 0,8% (2/3 усадки происходит за 4 – 5 недель после литья, остальная усадка – в течении нескольких лет). Для стабилизации размеров отливок и ускорении процесса их старения рекомендуется низкотемпературный отжиг при 85 – 100 градусов Цельсия в течение 3 – 10 часов.

Добавки Al, Cu, Mg повышает прочность и жидкотекучесть сплавов, а так же способствует стабилизации размеров и свойств отливок.

Маркируются цинковые сплавы буквами Ц, за которой следует заглавные буквы легирующих элементов, а цифрами указывается из процентное соотношение (массовая доля).

Вредными примесями в данных сплавах считаются свинец, железо, олово, кадмий и кремний. Наличие в цинковых сплавах более 0,005 % Cd и Sn и 0,007 % Pb уменьшает их коррозионную стойкость.

Цинковые сплавы нельзя использовать при повышенных температурах, так как уже при 110 градусах Цельсия из предел прочности снижается на 30 %, а твердость на 40%. Ниже 0 сплавы становятся хрупкими. Цинковые сплавы являются заменителями оловенных бронз и малооловянных баббитов в узлах трения, работающих при давлении на подшипники не более 19,6 МПа и окружной скорости до 30 м/сек.