3. Деформируемые магниевые сплавы

Химический состав (ГОСТ 14957-76) и типичные механические свой­ства некоторых деформируемых сплавов представлены в табл. 13.5. Среди деформируемых сплавов наибольшей прочностью обладают сплавы си­стем М§ *- А1 и М§ - 2п, легированные цирконием, кадмием, серебром, редкоземельными металлами.

Сплавы системы М§ - А1 содержат 0,2 - 1,5 % 2п (МА5). Алюминий и цинк обладают высокой растворимостью в магнии. Повышение их содер­жания в сплаве приводит к увеличению прочности сначала в результате возрастания концентрации твердого раствора, а затем благодаря появле­нию вторичных фаз А1 з и М§з2пзА12- Однако в промышленные спла­

вы нс вводят более 10 % Л1 и более 6 % 2п, так как большое количество промежуточных фаз вызываез снижение пластичности. Сравнительно не­большой (около 30 %) эффект упрочнения этих сплавов объясняется тем, что при распаде твердого раствора образуются сразу стабильные фазы с относительно большим расстоянием между частицами. Причем упрочня­ющие фазы в этих сплавах обладают большой склонностью к коагуляции, которая начинается до достижения полного распада пересыщенного твер­дого раствора.

Цинк и алюминий придают сплавам хорошую технологическую пла­стичность, что позволяет изготовлять из них кованые и штампованные детали сложной формы (например, крыльчатки и жалюзи капота самоле­та). Для устранения вредного влияния железа сплавы дополнительно ле­гируют марганцем. Сплавы с низким содержанием алюминия и поэтому небольшим количеством вторичных фаз в структуре дают незначительное упрочнение при закалке и старении. Их применяют в горячепрессован- пом или отожженном состоянии. Сплавы с высоким содержанием алюми­ния, дополнительно легированные серебром и кадмием (МАЮ), обладают самыми высокими прочностью ((7_В = 430 МПа) и удельной прочностью (24 км) среди магниевых сплавов.

Кадмий неограниченно растворяется в магнии и не образует соб­ственных фаз в сплавах системы М§ - А1. Легируя твердый раствор, кадмий повышает прочность и технологическую пластичность сплавов. Серебро обладает хотя и ограниченной, но значительной (15,5 %) раство­римостью в магнии. Высокая прочность этих сплавов объясняется на­личием высоколегированного алюминием, серебром и кадмием твердого раствора и большого количества упрочняющей фазы М§4А1з.

Высокопрочные сплавы системы М§ - 2п дополнительно легируют цирконием (МА14), кадмием, редкоземельными металлами (МА15, МАЮ и др.). Увеличение содержания цинка в сплавах приводит к резкому по­вышению прочности и некоторому улучшению пластичности в результа­те легирования твердого раствора. Появление в структуре сплавов ин­терметалл и дной фазы М§2п2 ведет к дальнейшему упрочнению и сниже­нию пластичности. Для того чтобы сохранить пластичность на допусти­мом уровне, содержание цинка в промышленных сплавах ограничивают 5 - 6%.

Цирконий оказывает рафинирующее и модифицирующее действие. Вступая в соединение с водородом, он уменьшает пористость. Измельчая структуру сплавов системы М§ - 2п, цирконий повышает временное со­противление и особенно предел текучести и пластичность. Полной упроч­няющей термической обработке эти сплавы обычно не подвергают, так как при нагреве под закалку снимается наклеп, полученный полуфабри­катами при прессовании, штамповке; упрочнение при старении настолько мало, что не обеспечивает уровня исходных свойств. Больший эффект дает старение, проведенное непосредственно после прессования (штампов­ки). К недостаткам этих сплавов можно отнести сложность их пригото­вления, обусловленную низкой растворимостью циркония в жидком маг­нии, а также склонность к образованию трещин, затрудняющих горячую прокатку и сварку сплавов. Сплавы системы М§ - 2п применяют для не- свариваемых сильно нагруженных деталей (обшивки самолетов, деталей грузоподъемных машин, автомобилей, ткацких станков и др.).

Кадмий в сплавах системы М§ - 2п не образует промежуточных фаз. Легируя твердый раствор, он повышает прочность и пластичность спла­вов этой системы. Редкоземельные металлы дополнительно увеличивают прочностные характеристики в результате образования промежуточных интерметаллидных фаз.

Сплавы системы М§ - 2п, легированные литием с добавками кадмия (МА21) или церия (МА18), относятся к сверхлегким (плотность 1,350 - 1,600 т/м³). Они обладают хорошей пластичностью, малой анизотропией свойств, высокой прочностью при криогенных температурах, отсутствием чувствительности к надрезу.

Магниевые сплавы выпускаются в виде поковок, штамповок, листов, прутков, труб, профилей.