Мальцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов

Подождите немного. Документ загружается.

Вследствие изменения растворимости с понижением темпера

туры при распаде твердого раствора выделяется фаза MgZn,

которая способствует упрочнению сплава при старении.

Микроструктура сплавов пос

ле закалки и старения (по режи

мам, указанным в табл. 23) по

добна структуре, данной на рис.

54 атласа, где на фоне сложноле

гированного твердого раствора

располагаются включения фазы

Y(MgZn) и частицы a-Zr Сплав

МЛ 12 в отличие от других маг

ниевых сплавов не содержит в

своем составе эвтектики, поэтому

он характеризуется пониженны

ми литейными свойствами. Механические и литейные свойства

сплава даны в табл. 21 и 22.

Сплав МЛ12 применяется для отливки деталей с повышенной

прочностью, стойких при динамических нагрузках.

Сплавы магния с цинком, лантаном и цирконием

(МЛ15)

Аналогичным сплаву МЛ 12, но более совершенным является

сплав МЛ15, содержащий в своем составе, кроме цинка 4—5%)

и циркония 0,6-—1,1 %), добавки лантана (0,6— 1,2%)

Введение лантана приводит к дальнейшему упрочнению

сплава за счет легирования твердого раствора и образования до

полнительной упрочняющей фазы MggLa. Сплав МЛ15, легиро

ванный лантаном, превосходит сплав МЛ 12 по пределам ползу

чести и длительной прочности и является самым жаропрочным

из высокопрочных магниевых сплавов МЛ4, МЛ5, МЛ6, МЛ 12

(см табл.23)

Применяется для получения деталей сложной конфигурации

с повышенной прочностью.

Сплавы магния с торием, цинком и цирконием

(МЛ 14 и ВМЛ1)

Магниевоториевые сплавы, легированные цирконием, цииком

и некоторыми другими элементами, являются наиболее тепло

прочными сплавами и могут работать до температур 370—400° С,

тогда как многие другие магниевые сплавы уже при температу

рах 200—250° С практически полностью разупрочняются.

Разупрочнение отдельных сплавов при повышении темпера

туры показано на рис. 55 [9], где для сопоставления приведены

соответствующие данные для наиболее прочного алюминиевого

сплава АЛ19.

700

600

|'500

Ъ м о

* 300

200

Мд

Рис. 54. Диаграмма состояния

Mg Zn

20200 250 300 350 400

Температура испытания *C

Рис. 55. Изменение предела прочности с темпе

ратурой различных магниевых жаропрочных

сплавов [9]

бюо к Г/мм1

150 200 250 300 350

Температура испытания °С

Рис. 56. Предел длительной

прочности магниевых сплавов

за 100 ч [9]

Рис. 57 Диаграмма состояния Mg—Th

[70]

112

Характерной особенностью магниевоториевых сплавов яв

ляется также их высокое сопротивление ползучести. По показа

телям жаропрочности при температурах 300—400° С они превос

ходят все известные магниевые и алюминиевые сплавы (рис. 56)

Основной упрочняющей фазой в этих сплавах является хими

ческое соединение Mg5Th, имеющее высокую твердость

[Н\л = 306 кГ мм2] и жаропрочность.

Цинк и цирконий в основном находятся в твердом растворе

и упрочняют основу сплава. Согласно диаграмме состояния

Mg Th, данной на рис. 57 [76], при содержании тория более

4—5% в сплавах образуется эвтектика а + Mg5Th.

Микроструктура сплавов магния с различным содержанием

тория показана на рис. 58 атласа.

Сплав магния с торием рекомендуется для отливки высокона

груженных деталей, работающих при температурах 300—350° С.

2. Деформируемые магниевые сплавы

Деформируемые магниевые сплавы достаточно широко при

меняют в различных областях техники. Легирующими добавка

ми служат марганец, алюминий, цинк, цирконий, неодим, торий,

кальций и др. Взаимодействие этих элементов с магнием пока

зано на диаграммах состояния, приведенных в приложении III

На рис. 58 показано влияние отдельных легирующих добавок

на упрочнение магния при различных температурах.

Для повышения коррозионной стойкости и измельчения зерна

в слитках в сплавы, кроме указанных добавок, вводят цирконий.

Химический состав и применение деформируемых магниевых

сплавов даны в табл. 24 [77 90].

В табл. 25 и 26 приведены физические и механические свой

ства промышленных деформируемых сплавов.

Сплавы предназначаются для производства деформируемых

полуфабрикатов различными методами обработки давлением

По данным С. И. Губкина и Е. М. Савицкого [78], магний и

его сплавы обладают высокой пластичностью в интервале темпе

ратур 350—450° С, если они были предварительно деформирова

ны (например прессованием Но даже и литые сплавы в этом

интервале температур при небольших скоростях деформации до

пускают весьма высокие степени обжатия (60—75% )

К магниевым сплавам применимы все виды обработки давле

нием прессование, ковка, прокатка и т д. Прессование магние

вых сплавов производится при 300—400° С,

ковка— в интервале

температур 200—420° С, горячая прокатка в зависимости от

состава при 250—500° С. Материалом для прокатки могут быть

слитки и подпрессованная заготовка в виде полос или плит

Листы магниевых сплавов подвергаются также холодной

прокатке. Холодная деформация приводит к значительному на

клепу, для снятия которого сплавы подвергают отжигу.

8 Заказ 1024

из

Химический состав и применение

Система

Марка

сплава

Основные компоненты, %

А1

Мп

Другие

элементы

Mg Мп

MAI

1 3-2,5

Осталь

MA8

1 5-2 5

0,15—0 35

ное

Mg Al Zn MA

3-4

0 2 - 0 8

0 15-0 5

To же

MA2-1

3 8-5

0 8-1 5

0,4—0 8

» »

МАЗ

5 5-7

0 5-1 5

0,15-0 5

» »

Mg Zn Zr BM65-1

5—6

0 3 -0 ,5Zr

» »

Mg Al

MA9 0 4-0 8

1 0-1 8

0 08—0 ЗСа

» »

Mn Ca

Mg Al

МАЮ 7

8- 8 8

0 2-0 6

7—8Cd,

» »

Cd Ag

2-2 5Ag

Mg Mn Nd

МАП

1 5-2 5

2,5—4Nd, » »

0 1-0 25Ni

Mg Mn Ce

ВМ17

1 4-2,2

2 5-3 5*

» »

Mg Mn Th

МА13

0 4-0,8

1 7-2 5Th

» »

ВМД1

—

1,2-2

2,5—3,5Th

» »

Mg Mn

ИМЕТ40

1 5-2

2 5—3Th, » »

Th Nd

1 5—2Nd

* Цериевый мишметалл (45% Се, остальное другие РЗМ).

114

Таблица 24

деформируемых магниевых сплавов

Примеси, %, не более

А1

Си

Ni Si

Другие

примеси

Применение

0 3

0 05

0 3

0 01

0 15

0 05

0 02

0 2

0 3

Листы для сварных

конструкций, прутки, про

фили, трубы, штамповки

0 05

0 15

0 05

0 02

0 3

Профили, поковки и

штамповки

0 05 0 005

0 15

0 05

0 02

0 3

Листы, прутки, поковки

и штамповки

0 05

0 005

0 15

0,05

0 02

0 3

Прутки, полосы, поков

ки и штамповки

0 05

0,1Мп 0 005

0 15

0 05 0 02

0 3

Прутки, полосы, профи

ли, поковки и штамповки

0 05

0 1

0 01

0 15 0 05 0 02

0 3

Листы, прутки, профи

ли, штамповки для работы

до 250° С

0,03 0 3

0 005 0 15

0 05 0 02 0 3

Прутки, полосы, поков

ки и штамповки

0 2

0 03

0 2

0 15

0 03 0,02

0,3

Листы, прутки, штам

повки для изделий, рабо

тающих при температуре

до 250-300° С

0,2

0 05 0 3 0,005 0 15

0 05 0,02 0 3

Прутки, поковки, штам

повки для изделий, рабо

тающих до температуры

200° С

0 2

0 05

0 2

0 005

0 15

0 05

0 02

0 3

Листы, плиты для изде

лий, работающих при тем

пературе 350—400° С

0,2

0 05

0 2

0 05

0 15

0 05

0 02

0 3

Прутки, штамповки и

поковки для изделий, ра

ботающих при температу

ре 350-400° С

0 2

0 05

0 2

0 01

0 15

0 05

0,02 0,3

Листы, прутки, поков

ки и штамповки для изде

лий, работающих при тем

пературе 350—400° С

115

Большая часть продукции из деформируемых магниевых

сплавов в виде листов, прутков, профилей и других полуфабрика

тов выпускается в отожженном состоянии.

НВ}

ьо

О U 8 12 16 90 О U ш 8 12 16 20

Легирующий элемент %(по массе) Легирующий элемент, % (по массе)

Рис. 58. Влияние легирующих элементов на твердость магния при различ

ных температурах:

а — 150° С: б — 200е С

Для ряда сплавов МА5, ВМ65-1 МАЮ, МАП, МА13 с

целью их упрочнения изделия подвергают закалке или закалке

и искусственному старению. Рекомендуемые режимы термиче

ской обработки даны в табл. 27

Ниже рассмотрены структуры и свойства деформируемых

магниевых сплавов.

Сплавы магния с марганцем (МА1 и МА8)

Сплавы магния с марганцем обычно содержат около 1,5—2%

Мп. Типичными представителями сплавов данной группы яв

ляются сплавы МА1 и МА8.

Микроструктура сплава МА1 подобна сплаву МЛ2 (см.

рис. 52 атласа) поэтому на описании ее останавливаться не

будем. Сплав не упрочняется термической обработкой и приме

няется в отожженном состоянии. Механические свойства сплава

даны в табл. 26. Прочность сплава МА1 можно несколько повы

сить за счет наклепа.

116

Физические свойства деформируемых магниевых сплавов [9]

Таблица 25

со я

X И

« 5

и «

о ^

х О

С £

Коэффициент линейного расширения

а 10е, 1 /град

Удельная теплоемкость с

кал'г град

Т еплопроводность

X, кал-см сек град

Удельное

электросопротив

ление р

ом мм2/м

МА1

МА2

МА2-1

МАЗ

МА5

ВМ65-1

МА8

МА9

МАЮ

МА11

МА13

ВМД1

ВМ17

1 76

1 78

1 79

1 80

1,82

1 80

1 78

1 77

1 99

1 80

1 78

1,81

1 76

20 3(20-100° С); 25,7(100

32(200-300° С)

26(20-100° С); 27 8(100-:

29,5(200 -300° С)

20(20—100° С)

26 1(20-100° С); 27,1(100-

31,2(200-300° С)

26,1(20-100° С); 27,7(100-

28,5(200-300° С)

20,9(20-100° С); 22,6(100-

23,7(20-100° С); 26,1(100-

32,0(200-300° С)

25 5(20-100° С); 28,7(100-

32,3(200-300° С)

27 9(20—100° С); 27 8(100

25,7(20-100° С); 29,3(100-

30,1 (200-300° С)

25 6(20-100° С); 27,7(100-

29,8(200—300° С); 31,6(300

32,3(400-500° С)

20,9(20-100° С); 27,9(20-

28 9(20-300° С); 30,2(20-

30 6(20-50° С)

22 6(0-100° С)

200° С);

^00° С);

200° С);

-200° С)

-200° С);

-200° С)

-200° С);

-400° С);

200° С);

-400° С)

0 24 100° С); 0,25(200° С)

0 27(300° С)

0 27(100° С); 0,28(200° С);

0,29(300° С)

0 26(100° С); 0,27(200° С);

0,29(300° С)

0 27(100° С); 0,29(200° С);

0,30(300° С)

0 27 100° С); 0,29(200° С);

0 36(300° С)

0 25(100° С)

0,25(100° С); 0,26(200° С);

0 28(300° С); 0 29(400° С)

0 25(100° С); 0,26(200° С);

0,275(300° С);

0 29(400° С); 0 30(450° С)

0 30(20° С); 0 32(200° С);

0 23(20° С); 0,25(200е

0,26(300° С)

0 23(20° С)

С);

0 16(20° С); 0,19(200° С);

0,20(300° С)

0 14 (20° С)

0 28(20° С); 0,30(200° С);

0 30(300° С)

О 32(200° С)

О 35(20° С); 0,33(200° С);

О 32(300° С)

О 13(20° С); 0,17(200° С);

0,18(300° С)

О 26(25° С); 0,27(100° С);

0,28(300° С); 0,28(400° С)

0,29(250° С); 0,30(100° С);

О 31 (200° С); 0 32(450° С)

0,295(25° С); 0,30(100° С);

0,31(300° С); 0,33(400° С)

О 26(20-100° С)

О 0612(20° С)

О 10(20° С)

О 12(20° С)

О 153(20° С)

О 162(20° С)

О 0565(20° С)

О 051(20° С)

0,162(20° С)

О 0621(20° С)

О 061(20° С)

О 0582(20° С)

О 0602(20° С)

Таблица 26

оо

Механические свойства магниевых деформируемых сплавов

Марка

сплава

Вид полуфабриката и режимы

термообработки

20° С

150° с

сч ^

о’С

to *

О4'

о о

жС

сз *

•ЬС

to а

C SI ^

_ р с

to *

С©

/ !

f t

о*

©с

С 3

<м S5

о‘С

to *

МА1

Листы, Т2

4000

21 12

0 5 13

Прутки, Т2

4000 24

0 6

11 18

МА8

Листы, Т2

4100

20 11 28

Прутки, горячепрессованные

4100

15 7 1 0

30 12

МА2

Листы, Т2

4200

25 18

—

Прутки, горячепрессованные 4200

0 6 16 13

МА20

Листы, Т2

4300 25

15 18

Прутки, горячепрессованные 4300

10 30

1 2 21

11,5

6,7

МА21

Листы, Т2 4200 28

16 0 8

19 5 10

Прутки, горяче прессованные 4200

28 18

0 8

МАЗ

Прутки и полосы горячепрессованные 4300

27 17

1 0

10 35

3,3

Поковки и штамповки, Т2 4300

МА5

Прутки, Т4

4300

41 1 3

Поковки и штамповки, Т4 4300

31 22 12

ВМ65-1

Прутки, Т1

4300 33

28 9

0 9

Полосы, Т1

4300

25 21

МАЮ

Пруткк, Т5 4300

43 30

6 8

0,25 26

Поковки, Т5

4300

МАИ

Листы, Тб

4250

Прутки, Тб

4250

10 12 0 35

МА13

Листы, Т8

4250

24 ’

ВМД1

Прутки, горячепрессованные

4250

25 5

0 65

ВМ17

Прутки, горячепрессованные

4200

24 17

ИМЕТ40 Прутки, Тб

Продолжение табл. 26

200° с

250° С

Марка

Вид полуфабриката и режимы

о*

<=>„

с*

©“

сплава

термообработки

С Ч s j

С ^

©с

оД

<N ^

о* С

о’С

о.3?

<м ^

©‘С

to * to *

СО*

to * to *

to *

ОО

to *

МА1

Листы, Т2

5 20

Прутки, Т2

9 5

МА8

Листы, Т2

34 5

12 6

Прутки, горячепрессованные

7 5

1 3

АМ2

Листы, Т2

16 8 17

5 18

Прутки, горячепрессованные

2 5

5 29

1 3

МА20

Листы, Т2

Прутки, горячепрессованные

МА21

Листы, Т2

7 5

Прутки, горячепрессованные

МАЗ

Прутки и полосы горячепрессованные

Поковки и штамповки, Т2

15 8

45 0,5

1 5

4 5

МА5

Прутки, Т4

Поковки и штамповки, Т4

ВМ65-1

Прутки, Т1

Полосы, Т1

2 6

МАЮ

Прутки, Т5

Поковки, Т5

15 9,5

МА11

Листы, Тб

6 5

2 0

Прутки, Тб . .

18,5

МА13

Листы, Т8

12 5

19 10

ВМД1

Прутки, горячепрессованные

ВМ16

Прутки, горячепрессованные

16 22

—

ИМЕТ40

Прутки, Тб

Продолжение табл. 26

300° с 350° С

400° C

Марка Вид полуфабриката и режимы

°«

сплава

термообработки

г"

• а?

О* С

Ь *

в-5.

rt*L

Ok,

to *

to V*

СО

to SC

о S

О *

to *

to*

toOC« to° «

МА1

Листы, Т2 . . .

Прутки, Т2 . .

4,5

2 5

3,5

МА8

Листы, Т2

Прутки, горячепрессованные

МА2 Листы, Т2

Прутки, горячепрессованные

МА20

Листы, Т2

Прутки, горячепрессованные

МА21 Листы, Т2

Прутки, горячепрессованные

7 4

—

МАЗ

Прутки и полосы горячепрессованные

Поковки и штамповки, Т2

МА5

Прутки, Т4

Поковки и штамповки, Т4

6 5 3 5 120

ВМ65-1

Прутки, Т1

Полосы, Т1

МАЮ

Прутки, Т5

Поковки, Т5 ....

11 6

5 20

МА11

Листы, Тб

Прутки, Тб

8 5 28 8 5

7 5

МА13

Листы, Т8

15 9

10 6

ЗМД1

ВМ17

Прутки, горячепрессованные

3,5

7 5

10 5

9 8 3 5 2 5 8 6 5

Прутки, горячепрессованные

9 50 3 5

ИМЕТ40

Прутки, Тб

16 5

11 8 5

* Для горячепрессованной плиты толщиной 30 мм.