Деформируемые магниевые сплавы. Марки, физические и механические свойства, режимы термической обработки, области применения
В табл. 12 приведены марки магниевых деформируемых сплавов по стандартам России,
США, Великобритании и Японии, в табл. 13 — физические свойства отечественных сплавов и в приложении— химические и механические свойства отечественных и зарубежных магниевых деформируемых сплавов.
Предел текучести деформируемых магниевых сплавов при сжатии на 15-40% ниже их предела текучести при растяжении. Исключение составляют сплавы типа МА14 и магниево-литиевые сплавы (МА18, МА21, LA141A), пределы текучести которых при сжатии и растяжении равны между собой (табл. 14).
В зависимости от состава сплава, вида и режима термообработки полуфабриката модуль упругости при растяжении (Е) находится в пределах (4,1-4,4)х10 МПа. Для сплавов с литием (МА18, МА21) Е=(4,4-4,6)х104 МПа.
Модуль сдвига деформируемых магниевых сплавов составляет (1,5-1,6)х 104 МПа; коэффициент Пуассона — 0,31-0,35.
|
Табл. 12. Марки деформируемых магниевых сплавов по стандартам России, США, Великобритании и Японии.
|
Магниевые деформируемые сплавы
|
|
|
Россия
|
США
|
Великобритания
|
Япония
|
|
ГОСТ 14957, 18351, 19441, 19657,20727,21990, 22635
|
ASTM
|
BS
|
JIS
|
|
ТУ 1-809-477, 1-809-725, 1-809-677, 1-809-92, 1-809-807,
|
В90
|
3370
|
Н4201
|
|
1-9-185; ОСТ 910
|
В91 В107
|
3373
|
Н4203
Н4204
|
|
MA1
|
Ml А
|
MAG-S-101; MAG-E-101,
|
-
|
|
MA2
|
AZ31B; AZ31C
|
MAG-S-111; MAG-E-111
|
MP1,MB1,MS1
|
|
МА2-1
|
-
|
-
|
-
|
|
МА2-1 л.ч.
|
-
|
-
|
-
|
|
МА5
|
AZ80A
|
'
|
-
|
|
МА5
|
-
|
-
|
-
|
|
МА8 п.ч. и МА8
|
-
|
-
|
-
|
|
МАП
|
-
|
-
|
-
|
|
МА12
|
-
|
-
|
-
|
|
МАИ
|
ZK60A
|
MAG-E-161
|
|
|
МА15 i
|
-
|
-
|
-
|
|
MAI7
|
-
|
-
|
-
|
|
МА18
|
-
|
-
|
-
|
|
МА19
|
-
|
-
|
-
|
|
МА20
|
ZE10A
|
- ?
|
-
|
|
МА21
|
-
|
-
|
-
|
|
-
|
-
|
-
|
HP7
|
|
-
|
AZ61A
|
MAG-E-121
|
М82, MS2
|
|
-
|
ZK40
|
MAG-S-151; MAG-E-151
|
МР5
|
|
-
|
-
|
MAG-S-141; HAG-E-141
|
MP4
|
|
-
|
-
|
MAG-S-131; HAG-E-131
|
-
|
|
-
|
HK31A
|
-
|
-
|
|
-
|
НИ21А,
|
-
|
-
|
|
-
|
LA141А
|
-
|
-
|
|
|
Таблица 13
Физические свойства отечественных деформируемых магниевых сплавов
|
Марка
сплава
|
Плотность, г/смЗ
|
Коэффициент термического линейного расширения, 106 град-1 в интервале температур, °С
|
Коэффициент теплопроводности, Вт/м*град при температуре, °С
|
Удельная теплоемкокость, кДж/кг*град при температуре, °С
|
Удельное электросопротивление, ρ*106, Ом*см при температуре, °С
|
|
20-100
|
20
|
100
|
20
|
100
|
20
|
100
|
|
MA1
|
1,76
|
26,0
|
126
|
130
|
1,00
|
1,05
|
6,12
|
-
|
|
МА2
|
1,78
|
26,0
|
96,4
|
101
|
1,13
|
1,17
|
-
|
-
|
|
МА2-1. МА2-1п.ч.
|
1,79
|
26,0
|
83,8
|
88
|
1,09
|
1,13
|
12,0
|
-
|
|
МА5
|
1,80
|
26,0
|
58,7
|
-
|
1,13
|
1,21
|
-
|
-
|
|
МА8, МА8п.ч.
|
1,78
|
2,27
|
126
|
130,
|
1,05
|
U3
|
5,10
|
6,40
|
|
МАИ
|
1,80
|
25,7
|
109
|
из
|
0,96
|
1,03
|
6,21
|
-
|
|
МА12
|
1,78
|
25,7
|
-
|
105
|
1,11
|
1,17
|
8,14
|
-
|
|
МАИ
|
1,80
|
20,9
|
117
|
121
|
1,03
|
-
|
5,65
|
-
|
|
МА15
|
1,83
|
25,9
|
|
117
|
1,00
|
1,07
|
6,56
|
-
|
|
МА18
|
1,50
|
3,97
|
58,6
|
58,6
|
1,34
|
1,49
|
-
|
-
|
|
МА19
|
1,88
|
26,2
|
119
|
121
|
1,00
|
1,09
|
6,16
|
-
|
|
МА20
|
IJb
|
29,1
|
136
|
138
|
0,96
|
1,11
|
4,98
|
-
|
|
МА21
|
1,60
|
30,9
|
48,98
|
51,91
|
1,21
|
1,38
|
17,9
|
-
|
|
Табл. 14. Механические свойства отечественных сплавов МА8, МА2-1, МА-14
|
|
Марка
сплава
|
Вид полуфабриката и состояние поставки
|
Механические свойства при температуре,°С
|
|
20
|
-70
|
-196
|
|
Предел прочности, МПа
|
Относительное удлинение, %
|
Предел прочности, МПа
|
Относительное удлинение, %
|
Предел прочности, МПа
|
Относительное удлинение, %
|
|
МА8
|
Плита
|
210
|
10
|
260
|
8
|
-
|
-
|
|
МА2-1
|
Плита
|
210
|
И
|
290
|
9
|
380
|
3
|
|
МА-14
|
Прессованный пруток, Т
|
340
|
10
|
410
|
8
|
470
|
3
|
Сплавы MAЛ и МА12 предназначены для длительной работы до температур 200-250°С, кратковременной — до температур 300-350°С (табл. 15).
Табл. 15. Механические свойства сплавов МАП и МА12
|
Марка
сплава
|
Вид полуфабриката и состояние поставки
|
Механические свойства при температуре, °С
|
|
200
|
250
|
|
Предел прочности, МПа
|
Предел текучести, МПа
|
Относительное удлинение, %
|
Предел прочности, МПа
|
Относительное удлинение, %
|
|
МАП
|
Прессованная полоса, Тб
|
|
|
-
|
180
|
10
|
|
|
Штамповка, Тб
|
|
|
|
170
|
10
|
|
МА12
|
Лист, Тб
|
ПО
|
120
|
И
|
-
|
-
|
|
|
Прессованный пруток. Тб
|
140
|
100
|
10
|
-
|
-
|
Типичные значения ударной вязкости магниевых сплавов составляют 0,5-1,5 кгс*м/см , для магниево-литиевых сплавов (МА18, МА21, LA141A) — 1,8-3 кгс-м/см2.
Предел усталости деформируемых магниевых сплавов на базе 2x107 циклов равен: для гладких образцов — 80-130 МПа; для образцов с надрезом (надрез ак =2,2) — 50-100 МПа.
Отношение предела прочности при срезе к пределу прочности при растяжении равно приблизительно 0,7 для деформируемых магниевых сплавов и изменяется в пределах 120-220 МПа; составляет 0,35-0,45 от предела текучести при растяжении; твердость по Бринеллю — 400-800 МПа.
В табл. 17 приведены режимы термической обработки отечественных магниевых сплавов; в табл. 18 - 19 — зарубежных.
|
Табл. 17. Режимы термической обработки отечественных деформируемых магниевых сплавов
|
Марка сплава
|
Состояние
поставки
|
Закалка *
|
Искусственное старение
|
Отжиг
|
|
Температура,
°С
|
Время выдержки, ч
|
Температура,
°С
|
Время выдержки, ч
|
Температура,
°С
|
Время выдержки, ч
|
|
МА2-1, МА2-1 п.ч.
|
М
|
-
|
-
|
-
|
—
|
320-350
|
0,5
|
|
МА5
|
Т4
|
410-425
|
2-6
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
МА8, МА8 п.ч.
|
М
|
-
|
-
|
-
|
-
|
320-350
|
0,5
|
|
МАП
|
Тб
|
480-500
|
4
|
175±5
|
24
|
' -
|
-
|
|
МА12
|
Тб
TI
|
530-545
|
1-4
|
200±5
200±5
|
16
16
|
-
|
-
|
|
МА14
|
Т1
|
-
|
-
|
170±5
|
10-24
|
-
|
-
|
|
МА15
|
м
|
-
|
-
|
-
|
-
|
260±15
|
0,5
|
|
МА18
|
11
|
-
|
-
|
150±5
|
4-16
|
-
|
-
|
|
МА20
|
м
|
-
|
-
|
-
|
-
|
260±10
|
1
|
|
МА21
|
Т7
|
-
|
|
150±5
|
4-16
|
-
|
|
|
*) Закалка деформированных полуфабрикатов производится в горячую (90±10°С) воду или сжатым воздухом
|
|
|
Табл. 18. Режимы термической обработки магниевых литейных сплавов по стандарту JIS Н5203, Япония
|
Марка сплава
|
Состояние поставки
|
Закалка
|
Искусственное старение
|
|
Температура. °С
|
Время выдержки, ч
|
Температура, °С
|
Время выдержки, ч
|
|
MCI
|
Т4
|
380-390
|
10-14
|
-
|
.
|
|
|
Т5
|
-
|
-
|
260
|
4
|
|
|
|
|
|
230
|
5
|
|
|
Тб
|
380-390
|
10-14
|
220
|
5
|
|
|
|
|
|
230
|
5
|
|
МС2
|
Т4
|
410-420
|
16-24
|
-
|
-
|
|
|
Т5
|
.
|
.
|
170
|
16
|
|
|
|
|
|
215
|
4
|
|
|
Тб
|
410-420
|
16-24
|
170-215
|
16
|
|
|
|
|
|
215
|
4
|
|
МСЗ
|
Т4
|
405-410
|
16-24
|
-
|
-
|
|
|
15
|
-
|
-
|
230
|
5
|
|
|
Тб
|
405-410
|
16-24
|
260
|
4
|
|
|
|
|
|
220
|
5
|
|
МС5
|
Т4
|
420-425
|
16-24
|
-
|
-
|
|
|
Тб
|
420-425
|
16-24
|
230
|
5
|
|
|
|
|
|
205
|
24
|
|
МС6
|
Т5
|
-
|
-
|
220
|
8
|
|
|
|
|
|
175
|
12
|
|
МС7
|
Т5
|
-
|
-
|
150
|
48
|
|
|
Тб
|
495-500
|
2
|
130
|
48
|
|
|
|
480-485
|
10
|
|
|
|
МС8
|
Т5
|
-
|
-
|
215
|
5
|
|
|
Табл. 19. Режимы термической обработки магниевых деформируемых сплавов, производимых в США по стандарту ASTM В66, США
|
Марка
сплава
|
Состояние
поставки
|
Закалка
|
Искусственное старение
|
Отжиг
|
|
Температура,
°С
|
Время выдержки, ч
|
Температура,
°С
|
Время выдержки, ч
|
Температура,
°С
|
Время
выдержки, ч
|
|
Ml А
|
0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
260
|
0,25
|
|
|
Н24
|
-
|
-
|
-
|
-
|
343
|
2
|
|
AZ31B
|
0
|
-
|
-
|
.
|
.
|
343
|
2
|
|
|
Н24
|
-
|
-
|
-
|
-
|
149
|
I
|
|
AZ61А
|
0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
343
|
2
|
|
|
Н24
|
-
|
-
|
-
|
-
|
204
|
1
|
|
AZ80A
|
Т4
|
399
|
2-4
|
.
|
|
-
|
-
|
|
|
Тб
|
399
|
2-4
|
177
|
16-24
|
-
|
-
|
|
|
Т5
|
-
|
-
|
177
|
16
|
-
|
-
|
|
ZK60A
|
Т4
|
499
|
2
|
149
|
24
|
.
|
.
|
|
|
Тб
|
499
|
2
|
149
|
24
|
.
|
-
|
|
ZE10A
|
М
|
-
|
-
|
-
|
-
|
204
|
1
|
|
НК31А
|
М
|
-
|
-
|
-
|
-
|
343
|
1
|
|
|
Н24
|
-
|
-
|
-
|
-
|
288
|
0,5
|
|
|
Тб
|
-
|
-
|
232
|
16
|
-
|
-
|
|
НМ21А
|
Т5
|
-
|
-
|
232
|
16-24
|
.
|
.
|
|
LA141A
|
Т7
|
-
|
-
|
149
|
16-24
|
-
|
-
|
|
Области применения магниевых деформируемых сплавов приведены ниже:
|
Марка сплава
|
Основные особенности и области применения
|
|
МА1
|
Повышенная коррозионная стойкость. Сплав не склонен к коррозии под напряжением. Хорошая технологичность и свариваемость. Емкости для бензина, масла, детали трубопроводов, различные детали и сварные конструкции, подвергающиеся умеренным нагр^кам
|
|
МА1А
|
Наиболее высокие характеристики прессования
|
|
MAG-S-101 МА-Е -101
|
Низкая прочность и хорошая свариваемость. Применяется в емкостях для топлива и масел
|
|
МА2
|
Удовлетворительная^ коррозионная стойкость, небольшая склонность к коррозионному растрескиванию. В интервале температур 275-400 “С - высокая пластичность.
Кованные и штампованные детали сложной кофигурации для сварных конструкций. Плиты для полиграфической промышленности (клише и др.)
|
|
AZ318
AZ31C
|
Сплавы общего назначения - свариваемые, средняя прочность и хорошая технологичность (и при 20 °С). Высокая технологичность при прессовании.
|
|
MAG-S-111
|
Сплавы общего назначения
|
|
MP1,MB1,MS1
|
Хорошая технологичность, в том числе при горячей прокатке
|
|
МА2-1, МА2-1 п.ч.
|
Удовлетворительная коррозионная стойкость (МА2-1). Сплав МА2-1пч - более высокая коррозионная стойкость. Детали вертолетов, оперения, люки, дверцы, сидения, детали внутреннего набора самолетов, панели.
|
|
МА5
|
Коррозионная стойкость удовлетворительная, склонность к коррозионному растрескиванию. Технологическая пластичность ниже, чем v сплава МА2-1. Нагруженные детали
|
|
AZ80A
|
Высокопрочный сплав. Прессованные полуфабрикаты, штамповки и поковки (барабаны авиационных колес)
|
|
МА8. МА8 п.ч.
|
Сплав МА8 п.ч. более коррозионностоек, чем сплав МА8. Оба сплава не склонны к коррозионному растрескиванию. Хорошая технологичность и удовлетворительная свариваемость. Емкости для бензина, масла и других не агрессивных по отношению к магнию жидкостей, детали трубопроводов, а также различные детали и сварные конструкции, подвергающиеся умеренным нагрузкам. Листы для обшивки, детали внутреннего набора, электрохимического назначения. Плиты для панелей самолетов. Штамповки для деталей сложной конструкции
|
|
МАМ
|
Повышенная коррозионная стойкость. Сплав применяется только в виде прессованных полуфабрикатов и штамповок (невысокая технологическая пластичность). Высокое сопротивление ползучести до 250°С
|
|
МА12
|
Преимущества перед сплавом МАП по технологической пластичности, свариваемости и коррозионной стойкости. Не склонен к коррозии под нагреванием.
|
|
МАИ
|
Коррозионная стойкость удовлетворительная. Не склонен к коррозионному растрескиванию. Сваривается только контактной сваркой. Детали узлов управления, штампованных барабанов авиационных колес и других нагруженных и высокона- груженных деталей и узлов конструкций
|
|
ZK60A
|
Высокий предел текучести и хорошая пластичность. Предел текучести при испытании не самый высокий по сравнению с другими сплавами для прессования. Прессованные и штампованные полуфабрикаты (барабаны авиационных колес)
|
|
MAG-E-161
|
Высокопрочный сплав с хорошим сопротивлением коррозии. Технологичность и свариваемость ограничены
|
|
МА15
|
Коррозионная стойкость удовлетворительная, не склонен к коррозии под напряжением. Технологическая пластичность при температурах деформации высокая. Нагруженные детали самолетов, в том числе сварные конструкции, требующие повышенного предела текучести при сжатии
|
|
МА17
|
Неконструкционный сплав. Плиты как материал со специальными свойствами для звукопроводов
|
|
МА18
|
Высокая пластичность при комнатной и криогенной температурах, повышенный модуль упругости (на 5-10%). Сплав хорошо прокатывается, сваривается и подвергается листовой штамповке при комнатной температуре. Коррозионная стойкость удовлетворительная, не склонен к коррозии под напряжением. Детали приборов и аппаратов, работающих при комнатной и криогенных температурах
|
|
МА19
|
Наиболее высокопрочный деформируемый магниевый сплав, коррозионная стойкость удовлетворительная, не склонен к коррозии под напряжением. Применяется для тех же целей, что и сплав МАИ, но имеет более высокую прочность при комнатной и повышенных температурах
|
|
МА20
|
Удовлетворительная коррозионная стойкость, не склонен к коррозионному растрескиванию. Пластичность в горячем состоянии высокая. Возможна штамповка деталей несложной формы при комнатной температуре. После сварки не требуется отжиг для снятия напряжении. Сварные детали сложной геометрической формы
|
|
ZEI0A
|
Сплав общего назначения с хорошей свариваемостью, не требует отжига для снятия остаточных напряжений
|
|
МА21
|
Пониженная плотность и высокая технологическая пластичность. Крупногабаритные штамповки и поковки (предел сравним с аналогичными полуфабрикатами из алюминиевого сплава АМгб
|
|
МР7
|
Невысокая прочность, но хорошая пластичность и технологичность при обработке давлением
|
|
MAG-E-121
|
Средняя прочность с прекрасной обрабатываемостью резанием. Технологичность удовлетворительная. Свариваемость ограниченная
|
|
ZK40
|
Высокий предел текучести и более высокие характеристики прессования по сравнению со сплавом ZK60A
|
|
MAQ-S-151,
MAG-E-151
|
Высокопрочный сплав с высоким сопротивлением коррозии
|
|
MAG-S-141,
MAG-E-141
|
Сплавы средней прочности с высоким сопротивлением коррозии и хорошей свариваемостью
|
|
НР4
|
Невысокая прочность, но высокие пластичность и технологичность при прокатке, в т.ч. при холодной прокатке
|
|
HK3IA
|
Работает при температурах от 204 до 31б°С. Хорошие коррозионные свойства, высокая технологичность и хорошая свариваемость
|
|
НК21А
|
Работает при температурах 260 - 317°С. Коррозионностойкий свариваемый сплав с хорошей технологичностью
|
|
LA141А
|
Наиболее легкий магниевый сплав с высокими характеристиками технологической пластичности и свариваемости. Для деталей приборов, работающих на сжатие или срез при температурах ниже 93°С
|
|
