§ 16. Магній і його сплави

Магній — це світло–сірий метал з температурою плавлення 651 °С і мінімальною серед конструкційних металів густиною — 1,74 г/см³. У зв'язку з малою міцністю (в литому стані σ_в=30 МН/м², або 3 кГ/мм²) і малою корозійною стійкістю технічно чистий магній як конструкційний матеріал не використовують.

Магнієві сплави містять до 10 % А1; 2, % Mn і 3 % Zn. Іноді до сплавів додають Се, Cd, Be, а останнім часом — Zr, Nd, Th. Алюміній і цинк поліпшують механічні властивості, марганець підвищує корозійну стійкість, інші добавки подрібнюють зерно, підвищують пластичність і теплостійкість сплаву.

1. Магнієві сплави, що деформуються, застосовують для виготовлення поковок і штамповок. До цієї групи сплавів (їх позначають буквами МА і умовним номером, наприклад МА1, МА8) належать сплави магнію з вмістом до 9 % А1; 1,5 % Zn і 2,5 % Mn. Після гартування і штучного старіння вони мають границю міцності σ_в=250—350 МН/м² (25—35 кГ/мм²) і δ=9—18 %. Добавка в ці сплави до 2 % Th і 3 % Nd дає змогу підвищити їх теплостійкість протягом тривалої експлуатації до 350 °С.

2. Ливарні магнієві сплави (їх позначають буквами МЛ і умовним номером, наприклад МЛ4, МЛ15) звичайно містять до 10 % А1, 5 % Zn, 2 % Mn, а деякі додатково — до 1 % Zr, 3 % Nd, 4 % Th, 1 % La. Вони мають міцність =150—250 МН/м² (15—25 кГ/мм²), δ=1—8%, добру рідкотекучість і широко застосовуються для виготовлення виливків, які працюють при невеликих навантаженнях (кронштейни, корпуси приладів і т. п.). Сплави, додатково леговані цирконієм і торієм, можна тривалий час експлуатувати при температурі до 350 °С і короткочасно — до 450 °С.

§ 17. Титан і його сплави.

У чистому вигляді титан має міцність σ_в=250—300 МН/м² (25—30 кГ/мм²), відносне ви­довження — до 50 %, твердість НВ 80—90 і високу корозійну стійкість; температура йо­го плавлення 1665 °С, густина — 4,5 г/см³. Титан буває двох поліморфних модифікацій: до 882,5 °С — це α–титан з г. щ. у. граткою, а понад цю температуру — β–титан з о. ц. к. граткою.

Поліпшення механічних властивостей титану досягають легуванням його деякими елементами — Al, Cr, Mo, Mb, V, Zn, Sn та ін. Шкідливими до­міш­ками в титані і його сплавах є гази (О₂, N₂, H₂) і вуглець. Легуючі елементи зміщують температуру поліморфного перетворення, у зв'язку з чим у титанових сплавах можуть стабілізуватися структури α–, α+ β– або β–твердих розчинів. Найширше застосовують сплави з α– і α+ β– структурою.

Титанові сплави піддають зміцнювальній термічній обробці — гартуванню і старінню. Наприклад, сплав ВТ15 (до 4 % А1, 8 % Мо, 11,5 % Сг, решта —Ті) після гартування від температури 800 °С і старіння за режимом 450 °С (25 год) + 560 °С (15 хв) має границю міцності близько 1500 МН/м² (150 кГ/мм²) при відносному видовженні 6 %.

Завдяки малій густині, високій міцності і корозійній стійкості титан і його сплави широко застосовуються в авіаційній техніці, суднобудуванні, хімічній і харчовій промисловості для виготовлення деталей різанням і обробкою тиском. Титанові сплави зварюють, проте при високих температурах вони активно взаємодіють з газами О₂, N₂, H₂, тому зварювання виконують в інертному середовищі (звичайно в аргоні). Слід також зазначити, що титанові сплави, незважаючи на відносно високу температуру плавлення, тривалий час можуть експлуатуватися при нагріванні лише до 550 °С.