Магниевые сплавы: литейные и деформируемые. применение, свойства, маркировка

13)Диаграмма состояния
сплавов механических смесей. Фазы.
Структуры. Правило фаз. Правило отрезков.

• 
• Правило отрезков
  служит для определения:
• 1) фазового состава
  сплава в заданной точке диаграммы
  состояния;
• 2) химического
  состава фаз, имеющихся в сплаве;
• 3) весовой доли
  каждой фазы.
• Правило фаз: С=К-Ф+1,
  где С – число степеней свободы, К- число
  компонентов, Ф- число фаз.
• 14)Критические точки в
  стали.
• Критическими
  точками называется температура, при
  которых происходит фазовые превращения.

15) Деформируемые
алюминиевые сплавы. Классификация.
Маркировка. Термическая обработка.
Механические свойства.

16)Превращение
переохлажденного аустенита в стали.
Продукты превращения переохлажденного
аустенита и их свойства.

17)Высокопрочные алюминиевые
сплавы. Состав. Термическая обработка.
Механические свойства.

Высокопрочные
алюминиевые сплавы маркируют буквой
В. Они отличаются высоким временным
сопротивлением (600- 700 МПа) и близким к
нему по значению пределом текучести.

Высокопрочные сплавы принадлежат к
системе Al-Zn-Mg-Сu и содержат добавки
марганца и хрома или циркония. Эти
элементы, увеличивая неустойчивость
твердого раствора, ускоряют его распад,
усиливают эффект старения сплава,
вызывают пресс-эффект.

Широкое назначение
— авиакосмическая и ракетная техника,
наземный транспорт.

Преимущества:
-повышенная
весовая эффективность 15-25%;
— длительный
ресурс.

После
указанной термической обработки сплавы
имеют низкие пластичность и вязкость
разрушения.

18) Диаграмма состояния сплавов с химическим соединением. Фазы. Структуры. Правило фаз. Правило отрезков

1. Правило отрезков
   служит для определения:
2. 1) фазового состава
   сплава в заданной точке диаграммы
   состояния;
3. 2) химического
   состава фаз, имеющихся в сплаве;
4. 3) весовой доли
   каждой фазы.
5. Правило фаз: С=К-Ф+1,
   где С – число степеней свободы, К- число
   компонентов, Ф- число фаз.

19)Неполная закалка стали. Области применения. Выбор температуры нагрева и скорости охлаждения

При нагреве
доэвтектоидной стали до температур AC1 —
АC3 в структуре мартенсита сохраняется
некоторое количество оставше­гося
после закалки феррита, снижающего
твердость закаленной ста­ли. Такая
закалка называется неполной.

Для заэвтектоидной
ста­ли наилучшая температура закалки
— на 20—30° выше АС1 , т. е. неполная
закалка. В этом случае сохранение
цементита при нагреве и охлаждении
будет способствовать повышению твердости,
так как твердость цементита больше
твердости мартенсита.

Нагревать
заэвтектоидную сталь до температуры
выше Аст не следует, так как твердость
получается меньшей, чем при закалке с
температуры выше АС1,за счет растворения
цементита и увеличения количества
остаточного аустенита.

Скорость охлаждения.

Для получения
структуры мартенсита требуется
переохладить аустенит путем быстрого
охлаждения ста­ли,находящейся при
температуре наименьшей устойчивости
аусте­нита, т. е.при 650—550° С.

В зоне температур
мартенситного превращения, т. е,ниже
240°С, наоборот, выгоднее применять
замедленное охлаждение, так как
образующиеся структурные напряжения
успевают выравняться, а твердость
образовавшегося мартенсита практически
не снижается.

Правильный выбор
закалочной среды имеет большое значение
для успешного проведения термической
обработки.

Наиболее
распространенные закалочные среды
—вода, 5—10%-ный водный раствор едкого
натра или поваренной соли и минераль­ное
масло. Для закалки углеродистых сталей
можно рекомендовать воду с температурой
18° С; а для закалки большинства
легирован­ных сталей — масло.

Источник: https://diplomconsult.ru/preview/5841077/page:5/

Магний: конструкционный металл легче алюминия

• Магний имеет самую низкую плотность (1,738 г/см3) из всех конструкционных металлов: примерно две трети от плотности алюминия и одна четверть от плотности стали.
• Магниевые сплавы имеют довольно умеренные пределы прочности при растяжении – в интервале от 140 до 345 МПа – и модуль упругости всего 45 ГПа.
• Благодаря малой плотности магниевые сплавы имеют высокие значения удельной прочности (предел прочности/плотность) и удельный модуль упругости (модуль упругости/плотность) по сравнению с другими конструкционными металлами.

Подавляющая часть производимого в мире магния идет на легирование алюминиевых сплавов и только около 15 % – на конструкционные изделия, в основном в виде отливок. Магний и его сплавы применяются в виде деталей автомобилей, в том числе, колесных дисков, элементов промышленного оборудования, кухонного оборудования, деталей компьютеров и мобильных телефонов и, даже, лестниц [1].

Магний легко поддается литью, механической обработке и сварке. Он обладает относительно высокой электрической и тепловой проводимостью. Магниевые сплавы имеют очень хорошую способность к поглощению механической энергии: магниевые отливки находят применение в качестве изделий для работы в условиях высоких вибраций.

Коррозия магния

Многие годы одним из главных недостатков магниевых сплавов являлась коррозия. Магний занимает самую высокую анодную позицию в гальванической серии. Поэтому, как показано, на рисунке 1, может подвергаться сильной коррозии.

Рисунок 1 – Сильно корродированная магниевая деталь [1]

Проблемы магния с коррозией происходят из-за сильного влияния примесных элементов, таких как, железо, никель и медь.

Рисунок 2 показывает, как сильно влияет содержание железа в магнии на его подверженность коррозии.

Однако применение высокочистых магниевых сплавов приводит к достижению уровня коррозионной стойкости, близкой к тому, который имеют конкурирующие алюминиевые литейные сплавы (рисунок 3).

Рисунок 2 – Влияние содержания железа в магнии
на его коррозионную стойкость [1]

Рисунок 3 – Сравнение коррозионной стойкости
литейных алюминиевых и магниевых сплавов [1]

Металлургия магния

Кристаллическая структура и свойства

Чистый магний имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую структуру, которая ограничивает скольжение при комнатной температуре по основным плоскостям.

При комнатной температуре магниевые сплавы легко поддаются нагартовке со значительным снижением пластических свойств.

При повышенных температурах становятся рабочими дополнительные плоскости скольжения и поэтому деформируемые магниевые сплавы обрабатывают формовкой при температурах выше 200 ºС, обычно в интервале от 345 до 510 ºС в зависимости от сплава.

Например, катаный лист с пределом прочности при растяжении 220 МПа и 2 % относительного удлинения, которые замерены параллельно направлению прокатки, могут показывать более высокие механические свойства (например, соответственно, 260 МПа и 8 %) при измерении  их перпендикулярно направлению прокатки.

Кроме того, предел текучести при сжатии для изделий, полученных методами обработки металлов давлением, составляет только около 40-70 % от предела текучести при растяжении.

В ходе горячей обработки отдельные кристаллы деформируются непосредственно по основным плоскостям скольжения и эти основные плоскости скольжения разворачиваются так, что они становятся ориентированными параллельно направлению деформационной обработки.

Такое расположение зерен приводит к снижению прочности при сжатии. Поскольку в отливках такая текстура не образуется, то предел текучести при сжатии отливок примерно равен пределу текучести при растяжении.

По этой причине, а также из-за того, что изделия из деформируемых сплавов имеют более высокую стоимость, чем аналогичные алюминиевые изделия, отливки из магниевых сплавов применяются намного шире, чем другие виды магниевых изделий.

Добавки алюминия, цинка и циркония

Магний имеет весьма низкую температуру плавления (650 ºC), что повышает его подверженность к ползучести при повышенных температурах. Однако, путем усовершенствованных методов легирования стойкость магниевых сплавов к ползучести может быть значительно повышена.

Самыми важными легирующими добавками для магния являются алюминий, цинк и цирконий. Алюминий обеспечивает упрочнение за счет создания в магнии твердого раствора и расширения интервала затвердевания, что делает сплав более удобным для литья.

При добавлении алюминия в магний его прочность постоянно возрастает до достижения содержания алюминия 10 %, но пик относительного удлинения возникает примерно при 3 % алюминия:

• Магниевые сплавы с 3 % алюминия имеют максимальную пластичность
• Магниевые сплавы с 9 % алюминия обладают максимальной прочностью.
• Магниевые сплавы с 6 % алюминия обладают лучшей комбинацией прочности и пластичности.

Цинк ведет себя аналогично алюминию:

• Пластичность достигает максимума при добавках цинка в количестве 3 %
• Хорошее сочетание прочности и пластичности достигается при 5 % цинка.

Однако цинк является причиной горячего растрескивания, если его содержание превышает 1 % в сплавах с содержанием алюминия от 7 до 10 %. Цинк, кроме этого, повышает коррозионную стойкость при комбинировании с вредными примесями железом и никелем. Цинк также применяют совместно с цирконием, редкоземельным элементом, или торием для получения термически упрочняемых магниевых сплавов.

Марганец и кремний

Для повышения коррозионной стойкости магниевых сплавов Mg-Al и Mg-Al-Zn применяют добавки марганца для удаления железа за счет образования безвредных интерметаллических соединений. Количество марганца, которое может быть добавлено, ограничено 1,5 % из-за его низкой растворимости в магнии.

Кремний значительно повышает текучесть расплавленного магния, увеличивая, тем самым, его способность к литью. Однако в присутствии железа кремний снижает коррозионную стойкость магния. Кремний также обеспечивает повышение стойкости к ползучести.

Цирконий – измельчитель зерна

Цирконий является мощным измельчителем зерна, как это показано на рисунке 4.

Однако цирконий нельзя применять в комбинации с алюминием или марганцем, так как он образует хрупкие интерметаллические соединения, которые «уничтожают» пластичность.

Выдающаяся эффективность циркония в измельчении зерна литого магния может быть объяснена сильной схожестью кристаллической структуры и параметров атомной решетки этих двух элементов.

Рисунок 4 – Измельчение зерен магния цирконием [1]

Цирконий является такой важной легирующей добавкой, что была разработана целая серия магниево-циркониевых сплавов без присутствия в них алюминия.

Циркониевые добавки обычно держат ниже 0,8 %, так как при более высоких концентрациях он легко образует соединения с железом, алюминием, кремнием, углеродом, кислородом и азотом, а также реагирует с водородом в виде гидрида, который является не растворимым в магнии.

Железо и никель

Элементы железо и никель являются вредными примесями, которые значительно снижают коррозионную стойкость.

Медь также часто рассматривается, вместе с железом и никелем,  как загрязнение, но в некоторых магниевых сплавах она применяется как легирующий элемент.

Железо является самым проблемным из этих трех, так как никель и медь более легко контролировать путем выбора степени чистоты исходных материалов. Железо контролируют путем добавок MnCl2  в расплав в ходе литья.

Деформируемые и литейные сплавы

Хотя магниевые сплавы производят как в виде деформируемых, так и литейных сплавов, но литейные сплавы применяют намного более широко. Некоторые из деформируемых сплавов упрочняются путем холодной деформации, тогда как другие – путем термической обработки c упрочнением по механизму  старения.

Литейные сплавы применяются в различных состояниях: литейном, отожженном или состаренном. Эти сплавы сами по себе обычно подразделяются на два класса: сплавы с алюминием и сплавы с цирконием. Пределы текучести при растяжении магниевых сплавов обычно находятся в интервале от 70 до 345 МПа, пределы прочности – от 140 до 380 МПа, а относительное удлинение от 1 до 15 %.

Источник:

1. Elements of Metallurgy and Engineering Alloys / ed. F.C. Campbell, ASM International, 2008

Источник: https://aluminium-guide.ru/magnij-metall-legche-alyuminiya/

Алюминиевые сплавы — марки, свойства и применение

Алюминий — серебристо-белый легкий парамагнитный металл. Впервые получен физиком из Дании Гансом Эрстедом в 1825 году. В периодической системе Д. И. Менделеева имеет номер 13 и символ Al, атомная масса равна 26,98.

Производство алюминия

Для производства алюминия используют бокситы — это горная порода, которая содержит гидраты оксида алюминия. Мировые запасы бокситов почти не ограничены и несоизмеримы с динамикой спроса.

Боксит дробят, измельчают и сушат. Получившуюся массу сначала нагревают паром, а затем обрабатывают щелочью — в щелочной раствор переходит большая часть оксида алюминия. После этого раствор длительно перемешивают.

После этого алюминий отливают в слитки или добавляют к нему различные элементы для создания алюминиевых сплавов.

Алюминиевые сплавы

Наиболее распространенные элементы в составе алюминиевых сплавов — медь, марганец, магний, цинк и кремний. Реже встречаются сплавы с титаном, бериллием, цирконием и литием.

Алюминиевые сплавы условно разделяют на две группы: литейные и деформируемые.

Для изготовления литейных сплавов расплавленный алюминий заливают в литейную форму, которая соответствует конфигурации получаемого изделия. Эти сплавы часто содержат значительные примеси кремния для улучшения литейных свойств.

Деформируемые сплавы сначала разливают в слитки, а затем придают им нужную форму.

Происходит это несколькими способами в зависимости от вида продукта:

1. Прокаткой, если необходимо получить листы и фольгу.
2. Прессованием, если нужно получить профили, трубы и прутки.
3. Формовкой, чтобы получить сложные формы полуфабрикатов.
4. Ковкой, если требуется получить сложные формы с повышенными механическими свойствами.

Марки алюминиевых сплавов

Для маркировки алюминиевых сплавов согласно ГОСТ 4784-97 пользуются буквенно-цифровой системой, в которой:

• А — технический алюминий;
• Д — дюралюминий;
• АК — алюминиевый сплав, ковкий;
• АВ — авиаль;
• В — высокопрочный алюминиевый сплав;
• АЛ — литейный алюминиевый сплав;
• АМг — алюминиево-магниевый сплав;
• АМц — алюминиево-марганцевый сплав;
• САП — спеченные алюминиевые порошки;
• САС — спеченные алюминиевые сплавы.

После первого набора символов указывается номер марки сплава, а следом за номером — буква, которая обозначает его состояние:

• М — сплав после отжига (мягкий);
• Т — после закалки и естественного старения;
• А — плакированный (нанесен чистый слой алюминия);
• Н — нагартованный;
• П — полунагартованный.

Виды и свойства алюминиевых сплавов

Алюминиево-магниевые сплавы

Эти пластичные сплавы обладают хорошей свариваемостью, коррозийной стойкостью и высоким уровнем усталостной прочности.

В алюминиево-магниевых сплавах содержится до 6% магния. Чем выше его содержание, тем прочнее сплав. Повышение концентрации магния на каждый процент увеличивает предел прочности примерно на 30 МПа, а предел текучести — примерно на 20 МПа.

При подобных условиях уменьшается относительное удлинение, но незначительно, оставаясь в пределах 30–35%.

Однако при содержании магния свыше 6% механическая структура сплава в нагартованном состоянии приобретает нестабильных характер, ухудшается коррозийная стойкость.

Для улучшения прочности в сплавы добавляют хром, марганец, титан, кремний или ванадий. Примеси меди и железа, напротив, негативно влияют на сплавы этого вида — снижают свариваемость и коррозионную стойкость.

Алюминиево-марганцевые сплавы

Это прочные и пластичные сплавы, которые обладают высоким уровнем коррозионной стойкости и хорошей свариваемостью.

Для получения мелкозернистой структуры сплавы этого вида легируют титаном, а для сохранения стабильности в нагартованном состоянии добавляют марганец. Основные примеси в сплавах вида Al-Mn — железо и кремний.

Сплавы алюминий-медь-кремний

Сплавы этого вида также называют алькусинами. Из-за высоких технических свойств их используют во втулочных подшипниках, а также при изготовлении блоков цилиндров. Обладают высокой твердостью поверхности, поэтому плохо прирабатываются.

Алюминиево-медные сплавы

Механические свойства сплавов этого вида в термоупрочненном состоянии порой превышают даже механические свойства некоторых низкоуглеродистых сталей. Их главный недостаток — невысокая коррозионная стойкость, потому эти сплавы обрабатывают поверхностными защитными покрытиями.

Алюминиево-медные сплавы легируют марганцем, кремнием, железом и магнием. Последний оказывает наибольшее влияние на свойства сплава: легирование магнием значительно повышает предел текучести и прочности. Добавление железа и никеля в сплав повышает его жаропрочность, кремния — способность к искусственному старению.

Алюминий-кремниевые сплавы

Сплавы этого вида иначе называют силуминами. Некоторые из них модифицируют добавками натрия или лития: наличие буквально 0,05% лития или 0,1% натрия увеличивает содержание кремния в эвтектическом сплаве с 12% до 14%. Сплавы применяются для декоративного литья, изготовления корпусов механизмов и элементов бытовых приборов, поскольку обладают хорошими литейными свойствами.

Сплавы алюминий-цинк-магний

Прочные и хорошо обрабатываемые. Типичный пример высокопрочного сплава этого вида — В95. Подобная прочность объясняется высокой растворимостью цинка и магния при температуре плавления до 70% и до 17,4% соответственно. При охлаждении растворимость элементов заметно снижается.

Основной недостаток этих сплавов — низкую коррозионную стойкость во время механического напряжения — исправляет легирование медью.

Авиаль

Авиаль — группа сплавов системы алюминий-магний-кремний с незначительными добавлениями иных элементов (Mn, Cr, Cu). Название образовано от сокращения словосочетания «авиационный алюминий».

Применять авиаль стали после открытия Д. Хансоном и М. Гейлером эффекта искусственного состаривания и термического упрочнения этой группы сплавов за счет выделения Mg2Si.

Также сплав активно используют для замены нержавеющей стали в корпусах мобильных телефонов.

Физические свойства

• Плотность — 2712 кг/м3.
• Температура плавления — от 658°C до 660°C.
• Удельная теплота плавления — 390 кДж/кг.
• Температура кипения — 2500 °C.
• Удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг.
• Удельная теплоемкость — 897 Дж/кг·K.
• Электропроводность — 37·106 См/м.
• Теплопроводность — 203,5 Вт/(м·К).

Химический состав алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы
Марка	Массовая доля элементов, %	Плотность, кг/дм³
ГОСТ	ISO 209-1-89	Кремний (Si)	Железо (Fe)	Медь (Cu)	Марганец (Mn)	Магний (Mg)	Хром (Cr)	Цинк (Zn)	Титан (Ti)	Другие	Алюминий не менее
Каждый	Сумма
АД000	A199,8 1080A	0,15	0,15	0,03	0,02	0,02	0,06	0,02	0,02	99,8	2,7
АД00 1010	A199,7 1070A	0,2	0,25	0,03	0,03	0,03	0,07	0,03	0,03	99,7	2,7
АД00Е 1010Е	ЕА199,7 1370	0,1	0,25	0,02	0,01	0,02	0,01	0,04	Бор:0,02 Ванадий+титан:0,02	0,1	99,7	2,7

В далеком прошлом из-за высокой стоимости алюминия его использовали для изготовления ювелирных изделий. Так, весы с алюминиевыми и золотыми чашами были подарены Д. И. Менделееву в 1889 г.

Когда себестоимость алюминия снизилась, мода на ювелирные изделия из этого металла прошла. Но и в наши дни его используют для изготовления бижутерии. В Японии, например, алюминием заменяют серебро при производстве национальных украшений.

Столовые приборы

По-прежнему пользуются популярностью столовые приборы и посуда из алюминия. В частности, в армии широко распространены алюминиевые фляжки, котелки и ложки.

Стекловарение

Алюминий широко применяют в стекловарении. Высокий коэффициент отражения и низкая стоимость вакуумного напыления — основные причины использования алюминия при изготовления зеркал.

Пищевая промышленность

Алюминий зарегистрирован как пищевая добавка Е173. Ее используют в качестве пищевого красителя, а также для сохранения продуктов от плесени. Е173 окрашивает кондитерские изделия в серебристый цвет.

Военная промышленность

Из-за небольшого веса и низкой стоимости алюминий широко применяют при изготовлении ручного стрелкового оружия — автоматов и пистолетов.

Ракетная техника

Алюминий и его соединения используют в качестве ракетного горючего в двухкомпонентных ракетных топливах и в качестве горючего компонента в твердых ракетных топливах.

Алюмоэнергетика

В алюмоэнергетике алюминий используют для производства водорода и тепловой энергии, а также выработки электроэнергии в воздушно-алюминиевых электрохимических генераторах.

Источник: https://ferrolabs.ru/blog/alyuminiy-i-ego-splavy/

Материаловедение



Титановые сплавы классифицируют по:

• технологическому назначению на литейные и деформируемые;
• механическим свойствам – низкой (до 700 МПа), средней (700…1000 МПа) и высокой (более 1000 МПа) прочности;
• эксплуатационным характеристикам – жаропрочные, химически стойкие и др.;
• отношению к термической обработке – упрочняемые и неупрочняемые;
• структуре (α-, α+β- и β-сплавы).

Деформируемые титановые сплавы по механической прочности выпускаются под марками:

• низкой прочности — ВТ1;
• средней прочности — ВТ3, ВТ4, ВТ5;
• высокой прочности — ВТ6, ВТ14, ВТ15 (после закалки и старения).

Для литья применяются сплавы, аналогичные по составу деформируемым сплавам (ВТ5Л, ВТ14Л), а также специальные литейные сплавы.

***

Магний и его сплавы

Главным достоинством магния как машиностроительного материала являются низкая плотность, технологичность. Однако его коррозионная стойкость во влажных средах, кислотах, растворах солей крайне низка. Чистый магний практически не используют в качестве конструкционного материала из-за его недостаточной коррозионной стойкости. Он применяется в качестве легирующей добавки к сталям и чугунам и в ракетной технике при создании твердых топлив.

Эксплуатационные свойства магния улучшают легированием марганцем, алюминием, цинком и другими элементами. Легирование способствует повышению коррозионной стойкости (Zr, Mn), прочности (Al, Zn, Mn, Zr), жаропрочности (Th) магниевых сплавов, снижению окисляемости их при плавке, литье и термообработке.



Сплавы на основе магния классифицируют по:

• механическим свойствам – невысокой, средней прочности; высокопрочные, жаропрочные;
• технологии переработки – литейные и деформируемые;
• отношению к термической обработке – упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой.

Маркировка магниевых сплавов состоит из буквы, обозначающей соответственно сплав (М), и буквы, указывающей способ технологии переработки (А – для деформируемых,Л – для литейных), а также цифры, обозначающей порядковый номер сплава.

Деформируемые магниевые сплавы MA1, MA2, МА3, MA8 применяют для изготовления полуфабрикатов – прутков, труб, полос и листов, а также для штамповок и поковок.

Литейные магниевые сплавы МЛ1, МЛ2, МЛ3, МЛ4, МЛ5, МЛ6 нашли широкое применение для производства фасонных отливок. Некоторые сплавы МЛ применяют для изготовления высоконагруженных деталей в авиационной и автомобильной промышленности: картеры, корпуса приборов, колесные диски, фермы шасси самолетов.

• Ввиду низкой коррозионной стойкости магниевых сплавов изделия и детали из них подвергают оксидированию с последующим нанесением лакокрасочных покрытий.
• ***
• Сплавы олова, свинца и цинка



Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/materialovedenie/7-3_titan/index.shtml

47(34). Магний и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения

Магний – металл светло-серого цвета
с температурой плавления 650оС,
имеет плотность 1,74 г/см3, легко
воспламеняется на воздухе.

Технический магний выпускается трех
марок: МГ90, МГ95 и МГ96, содержащих 99,90,
99,95 и 99,96 % Мg, соответственно; обладает
низкими механическими свойствами и
используется в основном в пиротехнике
и химической промышленности.

Для повышения механических свойств
магний легируют алюминием (до 10 %), цинком
(до 6 %), марганцем (до 2,5 %), цирконием (до
1,5 %) и т.д.

• Магниевые сплавы (как и сплавы других
  цветных металлов) подразделяют по
  технологии получения заготовок на две
  группы: деформируемые и литейные.
• К деформируемымотносятся сплавы
  МА1, МА2-1 и МА14; их предел прочности
  составляет 190…340 МПа, а относительное
  удлинение – 6…20 %; поставляются в виде
  горячекатаных прутков, полос, профилей,
  поковок и штамповок.
• Литейные сплавы содержат в своем
  обозначении букву Л (МЛ5, МЛ6, МЛ10, МЛ12) и
  обладают несколько худшими механическими
  свойствами (σвдо 230 МПа, δ=1…5 %), но отличаются повышенной
  жидкотекучестью.
• Деформируемые и литейные сплавы магния
  зачастую могут быть упрочнены на 20–35
  % путем закалки с температур 380…540 оС
  и искусственного старения при 150…200оС
  в течение 15…20 ч.

Магниевые сплавы примерно в 10–35 раз
дороже рядовой стали и огнеопасны, но
при этом обладают высокой удельной
прочностью, технологичны, хорошо
поглощают вибрации и по этим причинам
широко используются в транспортном
машиностроении и, особенно, в авиационной
и ракетной технике (диски колес, стойки
шасси и т.п.).

48. Бериллий и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения

Бериллий – редкий металл светло-серого
цвета с температурой плавления 1287оС,
имеет плотность 1,85 г/см3.

Бериллий
отличается коррозионной стойкостью на
воздухе; высокой электро- и теплопроводностью,
лишь несколько худшей, чем у алюминия;
по удельной теплоемкости (2052 Дж/кг•К),
а также удельной прочности (σв/ρg)
и жесткости (Е/ρg) при
температуре до 600оС (рис. 48)
превосходит все известные материалы
(Е– модуль Юнга, ρ – плотность,g– ускорение свободного падения).

Рис. 48. Зависимость
удельного модуля упругости от температуры
для различных материалов: 1
– бериллий, 2
– КМ (углеродное волокно + эпоксидная
матрица), 3
– КМ (борное волокно + эпоксидная
матрица), 4
– сталь, 5
– титановые сплавы, 6
– алюминиевые сплавы, 7
– магниевые сплавы

Порошковый бериллий получают из
минерального сырья путем восстановления,
в том числе с помощью электролиза.
Дальнейшей вакуумной дистилляцией
бериллий очищают до 99,98 %.

Для получения
заготовок из технического бериллия
применяю методы порошковой металлургии.
Листовой бериллий получают горячей
прокаткой, а трубы и прутки – горячим
выдавливанием (экструзией), предварительно
спеченных заготовок.

Бериллий плохо
обрабатывается резанием и требует
применения твердосплавного инструмента.

Механические свойства бериллия сильно
зависят от чистоты металла, технологии
производства, размера частиц исходного
порошка, например, заготовки сформованные
из одного и того же порошка после горячего
прессования имеют σв=240…300 МПа и
δ=1…2 %, а после горячего выдавливания –
σв=500…700 МПа и δ=5…10 %.

Серьезный недостаток бериллия,
заключающийся в низкой ударной вязкости
и хладноломкости может быть преодолен
легированием алюминием, серебром, медью,
титаном и др. элементами.

Литейные бериллиевые сплавы имеют
в своем обозначении букву Л (ЛБС-1, ЛБС-2,
ЛБС-3) и содержат бóльшее количество
легирующих элементов, главным из которых
является алюминий (до 34 %); они имеют
σв=220…320 МПа, δ=3…1 %,KCU=2,5…4,5
Дж/см2.

Бериллий и сплавы на его основе применяют
в аэрокосмической технике для изготовления
камер сгорания, сопел, антенн; элементов
обшивок и тормозных дисков самолетов;
корпусов управляемых снарядов и
глубоководных торпед, сбрасываемых с
самолетов.

Расчеты показывают, что
бериллий обеспечивает трехкратный
выигрыш по массе по сравнению с
алюминиевыми и магниевыми сплавами,
четырехкратный – по сравнению с титаном
и пятикратный – по сравнению со сталью.

Благодаря самому низкому из металлов
поперечному сечению захвата нейтронов
и самому высокому поперечному сечению
их рассеяния, бериллий незаменим в
атомной технике для изготовления
отражателей, замедлителей и оболочек
ТВЭЛов49.

Более широкое применение бериллия
сдерживается дефицитностью исходного
сырья, дороговизной и сложностью его
переработки, а также очень высокой
токсичностью бериллиевых паров и пыли.
Бериллий и его сплавы примерно в 1000 раз
дороже рядовой стали.

Источник: https://studfile.net/preview/2798758/page:32/

Деформируемые магниевые сплавы

Магний плохо деформируется при нормальной температуре. Пластичность сплавов значительно увеличивается при горячей обработке давлением (360…520oС). Деформируемые сплавы маркируют МА1, МА8, МА9.

Из деформируемых магниевых сплавов изготавливают детали автомашин, самолетов, прядильных и ткацких станков. В большинстве случаев эти сплавы обладают удовлетворительной свариваемостью.

Литейные магниевые сплавы.

Отливки изготавливают литьем в землю, в кокиль, под давлением. Необходимы меры, предотвращающие загорание сплава при плавке, в процессе литья.

• Из литейных сплавов изготавливают детали двигателей, приборов, телевизоров, швейных машин.
• Магниевые сплавы, благодаря высокой удельной прочности широко используются в самолето- и ракетостроении.
• Медь и ее сплавы

Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку. Плотность меди 8,94 г/см3, температура плавления 1083oС.

Характерным свойством меди является ее высокая электропроводность, поэтому она находит широкое применение в электротехнике. Технически чистая медь маркируется: М00 (99,99 % Cu), М0 (99,95 % Cu), М2, М3 и М4 (99 % Cu).

Механические свойства меди относительно низкие: предел прочности составляет 150…200 МПа, относительное удлинение – 15…25 %. Поэтому в качестве конструкционного материала медь применяется редко. Повышение механических свойств достигается созданием различных сплавов на основе меди.

Различают две группы медных сплавов: латуни – сплавы меди с цинком, бронзы – сплавы меди с другими (кроме цинка) элементами.

Латуни.

Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. Повышение содержания цинка до 45 % приводит к увеличению предела прочности до 450 МПа. Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка около 37 %.

По способу изготовления изделий различают латуни деформируемые и литейные.

Деформируемые латуни маркируются буквой Л, за которой следует число, показывающее содержание меди в процентах, например в латуни Л62 содержится 62 % меди и 38 % цинка.

Если кроме меди и цинка, имеются другие элементы, то ставятся их начальные буквы ( О – олово, С – свинец, Ж – железо, Ф – фосфор, Мц – марганец, А – алюминий, Ц – цинк).

Для изготовления деталей деформированием при температуре выше 500oС используют ( ) – латуни. Из двухфазных латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей механической обработкой изготавливают детали. Обрабатываемость резанием улучшается присадкой в состав латуни свинца, например, латунь марки ЛС59-1, которую называют “автоматной латунью”.

Латуни имеют хорошую коррозионную стойкость, которую можно повысить дополнительно присадкой олова. Латунь ЛО70-1 стойка против коррозии в морской воде и называется “морской латунью“.

Добавка никеля и железа повышает механическую прочность до 550 МПа.

Литейные латуни также маркируются буквой Л, После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве.

Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23 % цинка, 6 % алюминия, 3 % железа, 2 % марганца.. Наилучшей жидкотекучестью обладает латунь марки ЛЦ16К4. К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц.

Литейные латуни не склонны к ликвации, имеют сосредоточенную усадку, отливки получаются с высокой плотностью.

1. Латуни являются хорошим материалом для конструкций, работающих при отрицательных температурах.
2. Бронзы
3. Сплавы меди с другими элементами кроме цинка называются бронзами.
4. Бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.

При маркировке деформируемых бронз на первом месте ставятся буквы Бр, затем буквы, указывающие, какие элементы, кроме меди, входят в состав сплава. После букв идут цифры, показавающие содержание компонентов в сплаве. Например, марка БрОФ10-1 означает, что в бронзу входит 10 % олова, 1 % фосфора, остальное – медь.

Маркировка литейных бронз также начинается с букв Бр, затем указываются буквенные обозначения легирующих элементов и ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, бронза БрО3Ц12С5 содержит 3 % олова, 12 % цинка, 5 % свинца, остальное – медь.

Оловянные бронзы При сплавлении меди с оловом образуются твердые растворы. Эти сплавы очень склонны к ликвации из-за большого температурного интервала кристаллизации. Благодаря ликвации сплавы с содержанием олова выше 5 % имеют в структуре эвтектоидную составляющую Э( ), состоящую из мягкой и твердой фаз. Такое строение является благоприятным для деталей типа подшипников скольжения: мягкая фаза обеспечивает хорошую прирабатываемость, твердые частицы создают износостойкость. Поэтому оловянные бронзы являются хорошими антифрикционными материалами.

• Оловянные бронзы имеют низкую объемную усадку (около 0,8 %), поэтому используются в художественном литье.
• Наличие фосфора обеспечивает хорошую жидкотекучесть.
• Оловянные бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.
• В деформируемых бронзах содержание олова не должно превышать 6 %, для обеспечения необходимой пластичности, БрОФ6,5-0,15.

В зависимости от состава деформируемые бронзы отличаются высокими механическими, антикоррозионными, антифрикционными и упругими свойствами, и используются в различных отраслях промышленности. Из этих сплавов изготавливают прутки, трубы, ленту, проволоку.

Литейные оловянные бронзы, БрО3Ц7С5Н1, БрО4Ц4С17, применяются для изготовления пароводяной арматуры и для отливок антифрикционных деталей типа втулок, венцов червячных колес, вкладышей подшипников.

Алюминиевые бронзы, БрАЖ9-4, БрАЖ9-4Л, БрАЖН10-4-4.

Бронзы с содержанием алюминия до 9,4 % имеют однофазное строение – твердого раствора. При содержании алюминия 9,4…15,6 % сплавы системы медь – алюминий двухфазные и состоят из – и – фаз.

1. Положительные особенности алюминиевых бронз по сравнению с оловянными:
2. · меньшая склонность к внутрикристаллической ликвации;
3. · большая плотность отливок;
4. · более высокая прочность и жаропрочность;
5. · меньшая склонность к хладоломкости.
6. Основные недостатки алюминиевых бронз:
7. · значительная усадка;
8. · склонность к образованию столбчатых кристаллов при кристаллизации и росту зерна при нагреве, что охрупчивает сплав;
9. · сильное газопоглощение жидкого расплава;
10. · самоотпуск при медленном охлаждении;
11. · недостаточная коррозионная стойкость в перегретом паре.
12. Для устранения этих недостатков сплавы дополнительно легируют марганцем, железом, никелем, свинцом.

Из алюминиевых бронз изготавливают относительно мелкие, но высокоответственные детали типа шестерен, втулок, фланцев литьем и обработкой давлением. Из бронзы БрА5 штамповкой изготавливают медали и мелкую разменную монету.

Кремнистые бронзы, БрКМц3-1, БрК4, применяют как заменители оловянных бронз.

Они немагнитны и морозостойки, превосходят оловянные бронзы по коррозионной стойкости и механическим свойствам, имеют высокие упругие свойства. Сплавы хорошо свариваются и подвергаются пайке.

Благодаря высокой устойчивости к щелочным средам и сухим газам, их используют для производства сточных труб, газо- и дымопроводов.

Свинцовые бронзы, БрС30, используют как высококачественный антифрикционный материал. По сравнению с оловянными бронзами имеют более низкие механические и технологические свойства.

Бериллиевые бронзы, БрБ2, являются высококачественным пружинным материалом. Растворимость бериллия в меди с понижением температуры значительно уменьшается. Это явление используют для получения высоких упругих и прочностных свойств изделий методом дисперсионного твердения.

После старения предел прочности достигает 1100…1200 МПа.

Источник: https://megaobuchalka.ru/8/38029.html

Магний и его сплавы. Марки, состав, свойства, область применения. Особенности литья и термической обработки магниевых сплавов

Магний – металл серебристо-белого цвета, не имеет полиморфных превращений и кристаллизуется в ГПУ решетку. Низкая плотность – 1,7 г/см3, tплав=651град. Хорошо обрабатывается резанием, воспринимает ударные нагрузки, гасит вибрационные нагрузки. При высокой температуре активно окисляется, при t=623град. на воздухе возгорается.

Мг имеет грубую крупнозернистую структуру, низкие механические свойства, малую пластичность и низкую твердость. В чистом виде Мг применяется мало: в пиротехнике, хим.пром-сти, в металлургии (как легирующий элемент, восстановитель). Сплавы Мг находят применение, раньше назывались «электрон». Достоинство: высокая удельная прочность.

Легируют Мг цирконием, неодимом, цинком, аллюминием, торием,марганцем. Добавки циркония 0,5% уменьшают размер зерна Мг почти в сто раз. Сплавы: деформируемые, литейные. Маркируются буквой М (если деформ-ые, то А, литейные – Л) и цифры, например, МЛ15,МА5, цифры – номер сплава. Свойства регламентируются ГОСТом 14957-76.

Сплав МА5 содержит 0,15-0,5% марганца, 0,2-0,8 цинка, 7,8-9,2% Ал. Сплав МА14 содержит 5-6% цинка, Мн и Ал-нет,цинка 0,3-0,9%. Сплав МА10 легированный Ал, серебром и кадмием, имеет высокую прочность, недостаток – склонность к образованию трещин, что затрудняет их обработку давлением а так же сварку.

Литейные магниевые сплавы – ГОСТ2856-79, в виду грубозернистости имею значительно меньшую пластичность и прочность. Преимущество – значительная экономия металла, в виду низких припусков на мех.обр-ку. Имеют невысокие литейные свойства, поэтому сплавы необходимо перегревать. Наибольшее применение нашли сплавы системы Мг-Ал-Зн. Имеют лучшее сочетание свойств.

Высокопрочные магниевые сплавы применяют для наружних деталей самолетов, авиадвигателей: корпуса, компрессора, и др. Магниевые сплавы подвергают ТО: отжигу, закалке, старению. В виду малой дифф.подвижности выдержка при ТО составляет 10ки часов. Т1- искуственное старение, без предварительной закалки, выделяется упрочняющая фаза. Т2- отжиг. Для снятия внутренних напряжений и наклепа.

Т4- закалка,повышает предельную прочность. Т6-закалка с охлаждением на водухе и поледующее старение – для повышения предела прочности при некотором снижении пластичности. Т61-закалка в воде и старение, исп-ся для получения максимальных прочностных свойств литых деталей

Жаропрочность – способность противостоять агрессивной среде при высоких температурах. Если среда действительно газовая, то проблема сводится к окалености. Газы в зависимости от температуры ведут ся по разному. Азот нейтрален при комнатной температуре, а при 1100град очень агрессивен.

Fe окисляется и образуется плотная пленка, которая предохраняет от дальнейшего окисления. Она устойчива до 500град. При 570град окись железа Fe3O4 превращается в FeO (дюстит), который растворяет в себе и O и Fe. При повышении температуры вся сталь может превратится в окаленную и ее нужно защищать легированием Al,Ti,Si,Cr .

При длительной работе при нагрузке меньше предела текучести и температуре 0,4-0,5 от температуры плавления металл испытывает медленную пластическую деформацию, которая называется ползучестью. Напряжение, которое вызывается разрушением металла при высоких температурах, сильно зависит от продолжительности приложения нагрузки.

Оно может быть большим при кратковременном приложении нагрузки и значительно меньшим при длительном приложении нагрузки. При работе металла при высоких температурах возникает жаропрочность.

Основной критерий – предел прочности (который приводит к разрушению металла при заданной температуре за время ) и предел ползучести (вызываемый деформацией за опред время при опред температуре). Ползучесть вызывает ослабляет напряжение в предварительно нагруженных деталях. Большенство жаропрочных металлов поликристаллические.

Крупнозернистые металлы легируют таким образом, что по границам зерен выделяются упрочнительные фазы. Монокристаллические металлы очень дорогие. В зависимости от температуры применяются различные сплавы.

Жаропрочные сплавы на основе никеля, как правило, обладают сложным химсоставом. Термическая обработка. Деформируемые никелевые жаропрочные сплавы содержат в матрице дисперсные выделения карбидов типа MC.

Источник: https://cyberpedia.su/18x6c73.html

Магниевые сплавы

Магниевые сплавы широко применяют в авиастроении, ракетной технике, при изготовлении различных транспортных машин, так как при малой объемной массе они имеют высокую удельную прочность, что позволяет снизить массу двигателей и агрегатов и других узлов машин. Ценным свойством магниевых сплавов является то, что они хорошо поглощают механические вибрации.

Вместе с тем магниевые сплавы обладают рядом недостатков.

Они значительно уступают алюминиевым сплавам по пластичности и коррозионной стойкости; отличаются очень высокой окисляемостью в жидком состоянии, способны воспламеняться при температуре 400—550°С, что затрудняет изготовление отливок. Ли тейные свойства у магниевых сплавов низкие: плохая жидкотекучесть, большая линейная усадка, склонность к образованию усадочных рыхлот и горячих трещин.

Литейные магниевые сплавы обозначают буквами МЛ (магниевый, литейный) и цифрами, указывающими номер сплава, например МЛ5, MЛ6, МЛ8. В зависимости от химического состава их разделяют на три основные группы: I — сплавы на основе системы Mg— Al — Zn, II —Mg — Zn — Zr и III — Mg — РЗЭ — Zr (РЗЭ — редкоземельные элементы).

Лучшими, чем у других магниевых сплавов, литейными свойствами отличаются наиболее широко применяемые сплавы системы Mg— Al —Zn МЛ5 и МЛ6, относящиеся к высокопрочным сплавам (σв — До 220 МПа).

Их используют при изготовлении нагруженных деталей двигателей автомобилей, самолетов с рабочими температурами до 150°С.

Сплав МЛ4, обладающий высокой коррозионной стойкостью, склонен к микропористости и к образованию горячих трещин.

По сравнению со сплавами системы Mg— Al —Zn сплавы системы Mg — Zn — Zr обладают более высокими прочностными свойствами (σв = 220÷250 МПа) меньшей чувствительностью — механических свойств к влиянию микрорыхлот.

Сплавы этой группы МЛ8, МЛ 15 дополнительно легированы кадмием, лантаном и неодимом, что улучшает их технологические и механические свойства. Сплавы этой группы применяют для изготовления высоконагруженных деталей, работающих при ударных нагрузках и повышенных (до 150—200°С) температурах.

Сплавы системы Mg — РЗЭ — Zr (МЛ9, МЛ 10, МЛ11, МЛ19) используют как жаропрочные. При длительной эксплуатации они могут работать до 250— 300°С, а при кратковременной — до 400°С.

Основным легирующим элементом в сплавах МЛ9, МЛ 10, МЛ 19 является неодим, а в МЛ11—цериевый мишметалл (75% Се, остальное—РЗЭ).

Все сплавы третьей группы легированы также цирконием, они обладают хорошими литейными и технологическими свойствами.

Источник: http://www.stroitelstvo-new.ru/liteynoe-proizvodstvo/magnievye-splavy.shtml