Магниевые сплавы свойства и применение
Особенности литейных магниевых сплавов и области их применения. Особенностью литейных магниевых сплавов является их легкая окисляемость (возгораемость), образование при температурах выше 700 °С нитрида магния (Mg3N2), интенсивное поглощение водорода, что приводит к образованию таких видов брака в отливках, как микропористость, образование трещин при затрудненной усадке, газовая и газоусадочная пористость, неметаллические включения. Эти особенности магниевых литейных сплавов необходимо учитывать при их плавке и производстве фасонных отливок.
Простота оборудования для производства этих сплавов дает возможность отливать фасонные детали в песчаные формы, кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям и в гипсовые формы, т. е. получать отливки от мелких до крупногабаритных как в единичном, так и массовом производстве.
Особенности слпава
Характерная особенность магниевых сплавов - малая плотность при сравнительно высоких механических свойствах, что позволяет их использовать для уменьшения массы различных машин (например, отбойных молотов, деталей двигателей мотоциклов, автомобилей и т. д.).
Способность магниевых сплавов хорошо противостоять ударным нагрузкам позволяет использовать их для деталей колес автомобилей, орудий, самолетов, роликов грузовых кон Магниевые сплавы обладают способностью к поглощению энергии, благодаря низкому модулю упругости находят широкое применение в узлах и агрегатах машин, где требуется высокая способность к поглощению энергии.
В ряде случаев магниевые сплавы могут быть применены вместо алюминиевых сплавов, а также высококачественного чугуна и даже стали.
Недостатки
Недостаток магниевых сплавов - более низкая коррозионная стойкость по сравнению с алюминиевыми сплавами. Особенно усиленно развивается коррозия на поверхности деталей из магниевых сплавов, если в отливки попадают хлориды магния. Поэтому шихтовые материалы, пораженные коррозией, покрытые окислами и маслом, должны тщательно очищаться. Однако при обеспечении надлежащей технологии производства магниевых сплавов , а также защиты от коррозии детали могут длительное время работать в атмосферных условиях. Изделия из магниевых сплавов коррозионно-устойчивы 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 также солях (за исключением фтористых).
Сплавы системы Mg-А1-Ti являются наиболее распространенными; содержание цинка в них значительно ниже предела растворимости (не превышает 3 %); добавка марганца (до 0,5 %) вводится для повышения коррозионной стойкости. Основным легирующим элементом является алюминий, Сплавы кристаллизуются в интервале температур (120-150 °С), склонны к образованию значительной усадочной пористости, горячих трещин и дендритной ликвации.
Из сплава МЛ3 изготовляют детали повышенной герметичности; этот сплав используют при изготовлении отливок простой конфигурации, работающих при средних статических и динамических нагрузках (корпуса насосов и др.). 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, поэтому сплав МЛ4 не рекомендуется для литья в кокиль и под давлением. Сплав применяют при литье деталей средней нагруженности, работающих при статических и динамических нагрузках, корпусных деталей приборов и кронштейнов после термической обработки.
Отливкам из сплава МЛ4пч и МЛ5пч присуща повышенная коррозионная стойкость (при высокой влажности в условиях тропического и морского климата и температуре, не превышающей 150 °С).
Сплав МЛ6 можно применять для литья в песчаные формы, кокиль и под давлением при производстве высоко- нагруженных отливок с повышенным пределом текучести и нагруженных отливок, работающих в тяжелых атмосферных условиях (высокой влажности). 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 обусловливает меньшую чувствительность этих сплавов к толщине сечения отливки, выравнивает их механические свойства. Добавка лантана (МЛ 15) повышает жаропрочность сплава.
Сплав МЛ8 более легирован и имеет повышенные прочностные свойства при хорошей пластичности. Предназначен для отливок средненагруженных деталей, работающих длительно при температуре до 150 °С.
Сплав МЛ12 предназначен для отливки деталей, длительно работающих при температурах до 200 °С и кратковременно - до 250 °С. Сплав обладает удовлетворительными литейными свойствами и более высокой, чем у МЛ5, коррозионной стойкостью.
Сплав МЛ15 рекомендуется применять для литья высоконагруженных герметичных деталей, длительно работающих при температуре 250 °С. Добавка лантана образует самостоятельную фазу La2Mg17, которая повышает прочность и улучшает технологические свойства.
Сплавы на основе системы Mg- РЗМ-Zr содержат в твердом растворе небольшие добавки цинка и циркония, основными легирующими элементами являются РЗМ. Сплавы с неодимом упрочняются как по растворному типу, так и интерметаллидной фазой Mg2Nd, 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 с РЗМ (МЛ 11) легируют мишметаллом (75 % Се, остальное - РЗМ), что приводит к образованию интерметаллида Mg12Ce. В процессе термической обработки сплав упрочняется дисперсными частицами интерметаллидов, равномерно распределенных в твердом растворе.
Сплав МЛ9 рекомендуется применять как для литья в песчаные формы, так и для литья в кокиль высоконагруженных деталей, работающих при 250 °С и требующих высокой герметичности.
Сплав МЛ10 отличается высокой герметичностью и предназначен для изготовления высоконагруженных отливок, работающих при температурах 250-300 °С, хорошо обрабатывается резанием, сваривается.
Сплав МЛ11 наиболее жаропрочен среди магниевых сплавов и предназначен для деталей, длительное время эксплуатируемых при 250-350 °С и кратковременно - до 400 °С. Сплав обладает хорошими технологическими свойствами; отливки из этого сплава имеют повышенную герметичность.
Сплав МЛ19 предназначен для производства высоконагруженных отливок, работающих при 250-300 °С. Применение при 200-250 °С нецелесообразно, так как сплав при этих температурах не имеет преимущества перед сплавами с редкоземельными металлами.
Сплавы МЛ6 и МЛ5 рекомендуется применять для литья под давлением, в песчаные формы и кокиль, так как
они обладают хорошей жидкотекучестью и малой склонностью к образованию рыхлот и трещин. Из сплавов отливают высоконагруженные детали двигателей и агрегатов, работающие при статических и динамических нагрузках, корпусные детали приборов, кронштейны и другие детали, работающие при температуре до 150°С.
Сплавы с торием находят ограниченное применение в связи с его радиоактивностью.
