ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА МАГНІЮ ТА СПЛАВІВ НА ЙОГО ОСНОВІ

Магній – метал світло-сірого кольору. Характерною властивістю магнію є його мала густина 1,74 г/см³. Температура плавлення магнію t^о=650^оС. Чистий магній застосовують у пиротехниці для освітлення, як розкисник, відновник у процесі хімічних реакцій, для виготовлення терміту, який використовують під час зварювання.

Магній розповсюджений у вигляді сплавів, які у 1,5 рази легші за алюмінієві, добре обробляються різанням і порівняно міцні s_мц=270 МПа). До недоліків належать легка окислюваність і самозаймистість, що вимагає проводити плавлення та розливання сплавів під шаром флюсів або у вакуумі. Введення у магнієві сплави невеликої кількості берилію, титану (0,005-0,12%) зміцнює окислюваність при плавленні, литті, термічній обробці.

Основними легуючими елементами магнієвих сплавів є алюміній до 10%, цинк до 6%, манган до 2,5%, циркон до 1,5%.

Алюміній і цинк, утворюють із магнієм тверді розчини і з'єднання Mg₂Al₃ і MgZn₂ у кількості до 6-7% підвищує зварюваність.

Циркон разом із цинком, сприяють подрібненню зерна, покращують механічні властивості і підвищують опір корозії.

Рідкоземельні метали і торій підвищують жароміцність магнієвих сплавів.

Недоліками магнієвих сплавів є низький опір корозії, тому готові вироби захищають оксидуванням із подальшим покриттям спеціальними лаками, фарбами, епоксидними плівками.

Магнієві сплави зміцнюють гартуванням і старінням. Нагрівання приводить до розчину надлишкових фаз (MnZn₂, MgAl₃, Mg₄Al₃, Zn) та одержання після загартування пересиченого твердого розчину. У процесі старіння відбувається виділення зміцнюваних фаз. Особливістю магнієвих сплавів є мала швидкість дифузійних процесів, тому фазові перетворення відбуваються повільно. Це вимагає великого витримування під час нагрівання під загартування (4-24 години) та штучному старінні (16-24 години). Тому можна проводити гартування на повітрі. Багато магнієвих сплавів піддають загартуванню при охолодженні після гарячої обробки тиском на повітрі, тобто, вони можуть зміцнюватися штучним старінням без попереднього загартування.

Головною перевагою магнієвих сплавів є висока питома міцність і незважаючи на деякі недоліки у порівнянні з алюмінієвими сплавами, вони використовуються для виготовлення різних деталей літаків, вагонів, автомобілів, оптичних приладів, фото і кіноапаратури.

За технологічними властивостями магнієві сплави поділяють на ливарні та деформівні.

Ливарні магнієві сплави маркують літерами МЛ та цифрами, які позначають умовний номер сплаву.

У таблиці 8 приведені деякі хімічний склад, механічні властивості ливарних сплавів.

Таблиця 8

Сплав МЛ5 має високі та ливарні властивості. Його використовують для виготовлення литтям у землю, та кокіль під тиском навантажених крупно габаритних виливок.

Сплав МЛ6 має кращі ливарні властивості, ніж сплав МЛ5, і використовується для виготовлення важко навантажених виробів.

Механічні властивості можна підвищити дифузійним відпалом (гомогенізацією) при t^o=420^оС, на протязі 12-14 годин. Більш високе значення тимчасового опору розриву та межу текучості сплав МЛ5 набуває після старіння при t^o=175^оС, а сплав МЛ6 при t^o=190^оС, на протязі 4-8 годин.

Сплав МЛ10 належить до жаростійких і використовується для виливок, які будуть працювати при температурі t^o=300^оС.

Сплав використовують після закалки або гомогенізації при t^o=539^оС і старінні при t^o=200^оС, на протязі 12-16 годин.

Магнієві сплави добре обробляються різанням.

Деформівні магнієві сплави мають більшу в'язкість, пластичність, міцність, ніж ливарні магнієві сплави, і використовуються для виготовлення кованих і штампованих виробів. Їх поставляють у вигляді гарячекатаних прутів, полос, профілів, штамповок.

Маркують деформівні магнієві сплави літерами МА і цифрами, які позначають умовний номер сплаву.

У таблиці 9 приведені деякі марки, хімічний склад, механічні властивості деформівних магнієвих сплавів.

Таблиця 9

Магнієві сплави, мають гексогональну гратку, тому при низьких температурах малопластичні. При нагріванні з'являються додаткові площини ковзання і пластичність підвищується. Обробку тиском проводять при підвищених температурах – пресування при t^o=300-480^оС, прокатування у інтервалі температур від t^o=340-440^оС до t^o=225-250^оС.

Штампування проводять у інтервалі температур t^o=480-280^оС.

Сплав МА1 має високу технологічну пластичність, добру зварюваність і має корозійну стійкість, але невисокі механічні властивості. Сплав використовують для виготовлення мало навантажених виробів (масло-бензобаки, арматура) при роботі до t^o=150^оС.

Сплав МА2-1 має достатньо високі механічні властивості, добре обробляється тиском, зварюється, але має знижену корозійну стійкість під напругою. Сплав використовують для виготовлення середньо навантажених виробів.

Сплав МА8 має добрі механічні властивості, достатню пластичність та корозійну стійкість завдяки додаванню Се, який подрібнює зерно. Сплав використовують для виготовлення середньо навантажених виробів, літаків (рулі, обшиття, еперони), а також виробів, які працюють при t^o=200^оС.