|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Магниевые сплавы | сплавы (далее М)М на основе Наиболее прочные, в том числе и наиболее жаропрочные, М разработаны на основе систем — металл с ограниченной растворимостью в твердом Вследствие высокой активности выбор металлов, пригодных для легирования М, сравнительно невелик. М разделяются на 2 основные группы: литейные — для производства фасонных отливок и деформируемые — для производства полуфабрикатов прессованием, прокаткой, ковкой и штамповкой.
Историческая справка. Первые М появились в начале 20 века (под названием "электрон", теперь мало употребляемым). Значение конструкционных промышленных материалов М приобрели в конце 20-х — начале 30-х годов 20 века, то есть почти через 100 лет после того как французский химик А. Бюсси впервые выделил в чистом виде (1828). До конца 40-х годов применялись главным образомМ на основе систем — — и — . Дальнейшему прогрессу в области создания М способствовало открытие модифицирующего и рафинирующего действия В 50-х годах начали применятьсяМ на основе систем — — , — p. з. м. (редкоземельный металл) — (или ), — , а также сверхлегкиеМ на основе системы — . Производство и потребление и М возрастает. Мировое производство к началу 2-й мировой войны 1939—45 составило около 50 тысяч т, в 1969 ~ 2 млн. т, из них ~ 40—50% расходуется на производство отливок и деформированных полуфабрикатов.
состав наиболее широко применяемых в СССР М дан в таблице 1. В промышленных М содержатся добавки , , , и редкоземельных металлов ( мишметалл, , , ), , , , , и др. Общее количество добавок в наиболее легированных М достигает 10—14%. Вредными примесями являются , , и , которые снижают коррозионную стойкость М В М с ограничивают содержание примесей и , так как в присутствии этих элементов не растворяется в расплавленном образуя с ними тугоплавкие нерастворимые соединения. Растворимость в уменьшают также примеси , и Н. Малые количества (иногда ) используют в качестве технологических добавок для снижения окисляемости М в расплавленном состоянии.
Таблица 1. – состав и механические свойства наиболее широко применяемых в СССР сплавов (1 Мн/м2 = 0,1 кгс/мм2)
Тип сплава
|
состав, %
|
основные компоненты
|
примеси, не более
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| | ЛитейныеМ< |
– –
|
8
|
0,5
|
0,2
|
–
|
–
|
–
|
0,25
|
0,06
|
0,01
|
0,1
|
–
|
0,002
|
0,1
|
|
8
|
0,5
|
0,2
|
–
|
–
|
–
|
0,08
|
0,007
|
0,001
|
0,004
|
–
|
0,002
|
–
|
– –
|
–
|
4,5
|
–
|
0,7
|
–
|
0,02
|
0,03
|
0,01
|
0,005
|
0,03
|
–
|
0,001
|
–
|
– –
|
–
|
0,4
|
–
|
0,7
|
2,5
|
0,02
|
0,03
|
0,01
|
0,005
|
0,03
|
–
|
0,001
|
–
| | ДеформируемыеМ< |
– –
|
4
|
1
|
0,5
|
–
|
–
|
–
|
0,15
|
0,05
|
0,005
|
0,05
|
–
|
0,02
|
0,1
|
– –
|
–
|
5,5
|
–
|
0,5
|
–
|
0,05
|
0,05
|
0,05
|
0,005
|
0,05
|
0,1
|
0,02
|
–
|
Тип сплава
|
Сумма определяемых примесей
|
Механические свойства
при 20 °
|
Вид термической обработки
|
Предельные рабочие температуры, °
|
Назначение
|
Мн/м2
|
s, %
|
длительно
|
Кратко
времен-
но
|
s0,2
|
sb
| | ЛитейныеМ< |
– –
|
0,5
|
90
|
280
|
9
|
Закалка; закалка и старение
|
150
|
250
|
Сплав общего назначения
|
|
0,14
|
90
|
280
|
9
|
То же
|
150
|
250
|
То же, имеет повышенную коррозионную стойкость
|
– –
|
0,2
|
150
|
300
|
6
|
Отпуск
|
200
|
250
|
Нагруженные детали (барабаны колес, реборды и др.)
|
– –
|
0,2
|
150
|
280
|
5
|
Закалка и старение
|
250
|
350
|
Жаропрочный сплав. Нагруженные детали; детали, требующие высокой герметичности, стабильности размеров
| | ДеформируемыеМ< |
– –
|
0,31
|
180
|
290
|
100
| Отжиг |
150
|
200
|
Панели, штамповки сложной конструкции, сварные конструкции
|
– –
|
0,31
|
250
–
3002
|
310
–
3502
|
100–140
|
Старение
|
100
|
150
|
Высоконагруженные детали из прессованных полуфабрикатов, штамповок и поковок
|
1 Для деформируемых сплавов указано содержание прочих примесей.
2 Максимальные значения – для пресcованных полуфабрикатов.
Физические свойства М даны в таблице 2. М являются самым легким металлическим конструкционным материалом. Плотность (d) М в зависимости от состава колеблется в пределах 1360—2000 кг/м3. Наименьшую плотность имеют М. Плотность наиболее широко применяемых М равна 1760—1810 кг/м3, то есть примерно в 4 раза меньше плотности стали и в 1,5 раза меньше плотности сплавов. Благодаря малой плотности детали из М обладают высокой жесткостью: относительная жесткость при изгибе двутавровых балок одинаковой массы и ширины для стали равна 1, для 8,9, для 18,9. М имеют высокую удельную теплоемкость. Температура поверхности детали из М при одинаковом количестве поглощенного тепла в 2 раза ниже по сравнению с температурой детали из малоуглеродистой стали и на 15—20% ниже, чем детали из сплава. Коэффициент термического расширения М в среднем на 10—15% больше, чем у сплавов.
Таблица 2. – Физические свойства наиболее широко применяемых в СССР сплавов
Тип сплава
|
Плотность, кг/м3
|
Коэффициент линейного расширения при 20—100 °
a·106, 1/°
|
Коэффициент теплопроводности, вт/м·
|
Удельная теплоемкость, кдж/кг·
|
Удельное электро-
сопротивление r·106, ом·см
| | ЛитейныеМ< |
– –
|
1810
|
26,8
|
65
|
1,05
|
13,4
|
– –
|
1810
|
26,2
|
134
|
0,98
|
6,6
|
– –
|
1780
|
27,7
|
113
|
0,963
|
8,4
| | ДеформируемыеМ< |
– –
|
1790
|
26
|
83,8
|
1,05
|
12
|
– –
|
1800
|
20,9
|
117
|
1,03
|
5,65
|
Механические свойства наиболее широко применяемых в СССР промышленных М представлены в таблице 1. Максимальный уровень механических свойств литейных М достигнут на высокопрочных сплавах системы — — — : предел текучести s0,2 = 260—280 Мн/м2 (26—28 кгс/мм2), предел прочности sb = 340—360 Мн/м2 (34—36 кгс/мм2), относительное удлинение d = 5%. Специальные технологические приемы (например, подштамповка) позволяют увеличить sb до 400—420 Мн/м2 (40—42 кгс/мм2). Уровень свойств самых высокопрочных деформируемых М: s0,2 = 350 Мн/м2 (35 кгс/мм2), sb = 420 Мн/м2 (42 кгс/мм2), d = 5%. Предельная рабочая температура высокопрочных сплавов 150 °С. Самые жаропрочные М (литейные и деформируемые) систем — р. з. м. и — пригодны для длительной эксплуатации при 300—350 °С и кратковременной — до 400 °С. По удельной прочности (sb/d) высокопрочные литейные М имеют преимущества по сравнению с сплавами, самые высокопрочные деформируемые находятся на одном уровне с наиболее высокопрочными деформируемыми сплавами (или несколько уступают им). Модуль упругости М равен 41—45 Гн/м2 (4100—4500 кгс/мм2) (3/5 модуля сплавов, 1/5 модуля сталей), модуль сдвига составляет 16—16,5 Гн/м2 (1600—1650 кгс/мм2). При низких температурах модуль упругости, пределы текучести и прочности М увеличиваются, а удлинение и ударная вязкость снижаются; резкого падения пластичности, характерного для низколегированных конструкционных сталей, у М не наблюдается.
Технология. Вследствие большого сродства с при плавке М в воздушной атмосфере поверхность расплавленного металла защищают слоем флюса; в качестве флюсов применяют различные смеси и солей щелочных и щелочноземельных металлов. Чтобы избежать горения металла при литье, в состав формовочных земель вводят защитные присадки, кокили окрашивают специальными красками, в состав которых входит, например, борная кислота. Отливки получают всеми известными способами литья, в том числе литьем в песчаные, оболочковые, стержневые, гипсовые формы, литьем в кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям, полужидкой штамповкой. Для получения качественных отливок литниковая система строится по принципу расширяющегося потока. При затвердевании М дают большую усадку (1,1—1,5). Благодаря мелкозернистой структуре отливки из М с имеют более однородные и высокие механические свойства, чем отливки из сплавов, легированных Детали и узлы различных конструкций из деформируемых М изготовляют механической обработкой, сваркой и клепкой, объемной и листовой штамповкой. При комнатной температуре технологическая пластичность М низкая, что объясняется гексагональным строением решетки (скольжение происходит по одной плоскости базиса). При высоких температурах (200—450 °С) возникает скольжение по дополнительным плоскостям и технологическая пластичность большинства сплавов становится высокой. Поэтому все операции обработки давлением М проводятся в нагретом состоянии при малых скоростях деформации. Исключение составляют М с 10—14% , которые имеют объемно центрированную кубическую решетку и допускают обработку в холодном состоянии. При конструировании деталей из М избегают острых надрезов и резких переходов сечений. Для соединения деталей применяют различные виды сварки, а также клепку, пайку твердыми и мягкими припоями, склеивание. Сваркой исправляют дефекты литых деталей. ТолькоМ с высоким содержанием не подвергаются сварке. Большинство литых и деформированных полуфабрикатов из М подвергается упрочняющей термической обработке (закалке, старению) или отжигу для снятия внутренних напряжений (литейных, сварочных и других). М легко обрабатываются резанием — вдвое быстрее, чем М, и в 10 раз быстрее, чем стали. При работе с М следует соблюдать правила пожарной безопасности.
Методы защиты от физико- воздействий. М обладают пониженной коррозионной стойкостью из-за высокого электроотрицательного потенциала и недостаточных защитных свойств естественной окисной пленки. Защита М от коррозии осуществляется искусственно создаваемыми или электрохимическими неорганическими пленками в сочетании с лакокрасочными покрытиями. Покрытие состоит из грунтовочного пассивирующего слоя и внешних лаковых или эмалевых слоев. Надлежащая защита обеспечивает надежную работу деталей из М в атмосферных условиях, щелочных средах, минеральных маслах, бензине, керосине. М повышенной чистоты, особенно по содержанию и пригодны для эксплуатации в морском воздухе. М неприемлемы для работы в морской воде, в соляных растворах, кислотах, их растворах и парах. Коррозионная стойкость деталей в значительной степени зависит от выбора правильной конструктивной формы (исключающей скопление влаги) и такого сочетания контактирующих материалов в изделиях, которое не вызывает контактной коррозии. Некоторые высокопрочные деформируемые М склонны к коррозии под напряжением и могут применяться при условии ограничения величины длительно действующих растягивающих напряжений.
Консервация деталей и полуфабрикатов из М осуществляется с помощью пленок, жидких нейтральных обезвоженных масел, специальной смазки и другими способами в зависимости от длительности и условий хранения. Длительное хранение собранных изделий и запасных частей из М с лакокрасочным покрытием в нормальных складских условиях производится в чехлах из полихлорвиниловой или полиэтиленовой пленки с силикагелевым осушителем.
Применение. М пригодны для работы при криогенных, нормальных и повышенных температурах. Благодаря малой плотности, высокой удельной прочности, способности поглощения энергии удара и вибрационных колебаний, отличной обрабатываемости резанием М широко используются в промышленности, прежде всего для снижения массы изделий, повышения их жесткости. М применяются в автомобильной, тракторной промышленности (картеры двигателей, коробки передач, барабаны колес и другие детали), в электротехнике и радиотехнике (корпуса приборов, детали электродвигателей), в оптической промышленности (корпуса биноклей, фотоаппаратов), в текстильной промышленности (бобины, шпульки, катушки), в полиграфии (матрицы, клише, валики), в судостроении (протекторы), в авиационной и ракетной технике (детали колес, детали управления и крыла самолета, корпусные детали двигателей) и во многих других отраслях техники. Промышленностью используются главным образом литые детали из М Основное ограничение в применении М — пониженная коррозионная стойкость в некоторых средах.
Лит.: Конструкционные материалы, т. 2, М., 1964 (Энциклопедия современной техники); Рейнор Г. В., Металловедение и его сплавов, перевод с английского, (М.), 1964; Альтман М. Б., Лебедев А. А, и Чухров М. В., Плавка и литье легких сплавов, 2 изд., М., 1969.
Н. М. Тихова. |
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Новости 22.01.2025 18:48:33
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
