Классификация магниевых сплавов и полуфабрикатов по прочности, условий работы, коррозионным свойствам, степени свариваемости, способам упрочнения, состоянию поставки

Наиболее распространенными сплавами магния являются сплавы, легированные марганцем, алюминием и цинком. Алюминий улучшает структуру, повышает прочность и жидкотекучесть магниевых сплавов, цинк также увеличивает прочность и уменьшает размер зерен. Марганец повышает коррозионную стойкость сплавов и их прочность. Сплавы этой системы применяются для производства высокопрочных отливок и деформируемых полуфабрикатов. Наличие циркония также обеспечивает более мелкое зерно, сплавы магний-цинк-цирконий обладают повышенной прочностью и пластичностью.

Добавки неодима, иттрия, церия и других редкоземельных элементов повышают жаропрочность и улучшают механические свойства магниевых сплавов. Это же относится к добавкам лантана, тория и иттрия, а также элементам группы 1И б Периодической системы Д.И.Менделеева.

Введение в сплав до 10-11% лития позволяет получить сверхлегкие магниевые сплавы с плотностью 1,3-1,6 г/см³, то есть в 2 раза меньшей, чем у алюминиевых сплавов, с одновременно высо­кими показателями пластичности, предела текучести и модуля упругости и хорошей технологич­ностью при обработке давлением.

Магниево-литиевые сплавы также характеризуются высокими механическими свойствами при криогенных температурах, высокой ударной вязкостью и малой чувствительностью к надрезам, незначительной анизотропией механических свойств и возможностью изготовления из них сварных соединений.

Примеси железа, плохо растворимого в магнии, снижают его коррозионную стойкость, поэтому содержание железа необходимо ограничивать в пределах 0,002-0,005%.

Примеси никеля в магнии также вызывают интенсивную коррозию, в связи с чем его содержание не должно превышать 0,0005-0,002%. Магний значительно корродирует в морской воде, разбавленных минеральных кислотах, кроме плавиковой, в большинстве органических кислот. Разбавленные щелочи, нейтральные и щелочные растворы фтористых солей не агрессивны. Магний и его сплавы весьма устойчивы по отношению к керосину, бензину, фенолу, минеральным смазочным маслам и к спиртам (кроме метилового).

Магниевые сплавы разделяются на литейные и деформируемые.

Литейные и деформируемые магниевые сплавы в отечественных стандартах (ГОСТ) обозначаются следующим образом:

МЛ — магниевые литейные сплавы (ГОСТ 2856);

МА — магниевые деформируемые сплавы (ГОСТ 14957);

п.ч. — повышенной чистоты;

о.н. — общего назначения.

Литейные магниевые сплавы подразделяются в зависимости от способа литья: в песчаные формы, в кокиль, литье под давлением и др.

Деформируемые магниевые сплавы классифицируются на сплавы для прессования, ковки, штамповки, для горячей и холодной прокатки; по прочности при нормальных и повышенных температурах, коррозионной стойкости и плотности.

По уровню прочности и ряду других основных свойств (жаропрочности, плотности) магниевые деформируемые сплавы подразделяются на 4, а литейные — на 3 группы (табл. 2).

 

Классификация магниевых сплавов в зависимости от предельно допустимых рабочих температур и продолжительности работы приведена в табл. 3, по коррозионной стойкости — в табл. 4, по свариваемости — в табл. 5.

 

 

 

В США и некоторых других странах магниевые сплавы маркируют по системе, разработанной Американским обществом по испытаниям материалов (ASTM) в соответствии с химическим составом и состоянием поставки. Обозначение сплавов начинается с двух букв, представляющих два основных легирующих элемента. Буквы располагаются по убыванию содержания элементов или при равных их количествах — по алфавиту. Затем следуют цифры, указывающие содержание эле­ментов в целых процентах. Последующие буквы (А, В, С) отражают модификацию сплава по содержанию второстепенных легирующих элементов или примесей. Чистота сплава увеличивается от С до А, то есть А — наиболее чистый. Символ X обозначает, что сплав новый и пока не стандартизирован, то есть так называемый «временно стандартизированный сплав», например AZ81XA.

Обозначения магниевых сплавов по ASTM приведены ниже:

А — алюминий,                                        

Z — цинк,                                                

М — марганец,                                         

К или W — цирконий,                               

Н — торий,

Е — редкоземельные металлы,

L — литий,

Q - серебро.

Например, сплав AZ31B содержит номинально 3% алюминия, 1% цинка, имеет отличительные особенности по содержанию марганца и примесей (железа, никеля), что показывает буква В, то есть сплав средней чистоты по примесям.

В Британском стандарте (BS) магниевые сплавы обозначаются символом MAG (MAGNESIUM) и порядковым номером. Для деформируемых сплавов обозначение усложняется введением допол­нительной буквы, указывающей вид полуфабриката, например MAG-E-121 — магниевый сплав для прессованных (Extruded) полуфабрикатов, MAG-S-151 — магниевый сплав для листов (Sheets) и плит.

В Японии магниевые литейные сплавы обозначаются символом МС (Magnesium Castings), де­формируемые магниевые сплавы - МР, MB, MS. Первая буква - магний (Magnesium), вторая - вид полуфабриката: Р - плита, лист (Plate), В - пруток (Bar), S - профиль (Shape). Помимо буквенного обозначения в японской марке присутствует цифра номера сплава, например МСЗ, МР5 и т. п.

' Магниевые сплавы за рубежом, помимо стандартных обозначений, часто имеют дополнитель­ные обозначения и торговые марки различных организаций и фирм. Например, сплав AZ31 (США) в Англии может иметь марку MAG-111, AZ31 Электрон А4, в Германии - MgA13Zn, Магнезал W383 и т. п.

Фасонные отливки и деформированные полуфабрикаты из магниевых сплавов поставляются заказчику в состояниях после литья и горячей деформации без термической обработки и в терми­чески обработанных состояниях.

Термическая обработка может быть как упрочняющая, так и разупрочняющая (отжиг) с целью повышения пластичности, поэтому магниевые сплавы подразделяются на термоупрочняемые и термически неупрочняемые (табл. 6).

 

Для характеристики состояния поставки отливок и деформированных полуфабрикатов в разных странах принято специальное обозначение, которое наносится после марки сплава. Например, MЛ4T6 — сплав MЛ4 в закаленном и искусственно состаренном состоянии (табл. 7).