Магниевые сплавы и полуфабрикаты

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.

Промышленное производство магний в США началось в 1938 г., во время Второй мировой войны в 1943 г. выпуск магния в этой стране уже превысил 160 тыс. т. Из этого количества 8,5 тыс. т магния было переработано на деформированные полуфабрикаты, использовавшиеся в авиастроении, остальное количество магния шло для изготовления фасонных отливок, проката из алюминиево-магниевых сплавов, зажигательных и осветительных бомб и сигнальных ракет.

В послевоенные годы объем производства магниевых полуфабрикатов постепенно увеличивался. В 1970 г. во время войны во Вьетнаме он достиг 18,1 тыс. т. Магниевые полуфабрикаты, выпускаемые в США, тогда применялись главным образом в авиа- и ракетостроении.

Таблица 1. Потребление магниевых полуфабрикатов в США в 90-е годы XX века, тн

Полуфабрикаты	1988 г.	1990 г.	1992 г.	1993 г.
Прессованные изделия	6907	7848	6435	7433
Листы, ленты, поковки	3231	3096	2408	2433
Всего	10138	10944	8843	9866

В настоящее время в США прессованные изделия из магниевых сплавов выпускают два завода: фирмы Dow Magnesium, расположенные в г. Денвер (шт. Колорадо) и алюминиевого концерна Kaiser Aluminum Special Products в г.Тулса, имеющие горизонтальные гидравлические прессы усилием 13,6; 16 и 21,8 МН.

Для производства проката из магниевых сплавов в США в 1954 г. был построен специализированный завод в г. Мэдисон (шт. Иллинойс), также принадлежащий магниевой фирме Dow Magnesium. На заводе было установленно 18 тигельных плавильных печей, 3 машины полунепрерывного литья крупных слитков диам. 470 мм и плоских слябов сечением 280x1065 мм, реверсивный стан горячей прокатки кварто диам. 680/1352x2190мм с эджерной клетью (прокатка слябов размерами 254x1020x1930 мм массой 900 кг до толщины 6,4 мм за 21 проход со скоростью до 3 м/с), ленточные нереверсивные станы теплой прокатки кварто диам. 550/1350x2140мм (прокатка до 2,5 мм со скоростью до 5,5м/с), кварто 1680; 1370; 912 и 460 мм. Имеются печи для гомогенизации и нагрева слитков и для подогрева рулонов перед теплой прокаткой. Завод был запланирован на выпуск 7300 т/год листов и плит, 9000 т/год прессованных изделий на 6 гидравлических прессах и 16400 т/год фасонных отливок из литейных магниевых сплавов. Из-за нехватки заказов на магниевый прокат в таких объемах завод был модернизирован и его оборудование перепрофилировано на выпуск 36,6 тыс.т/год алюминиевого проката.

В Великобритании ежегодный выпуск магниевых полуфабрикатов не превышает 1500 т. В основном, это прессованные изделия, производимые на тех же прессах, что и алюминиевые полуфабрикаты. Небольшие количества листов и плит (до 100 т/год) выпускаются методом листовой прокатки на станах дуо диам. 812x2000 мм и дуо 1520 мм.

В Японии крупный металлургический концерн Kobe Steel Ltd. на заводе в г. Нагоя выпускает фасонные отливки и поковки из магниевых сплавов для автомобильной и авиационной промышленности. Ежемесячно завод производит 500 т этой продукции из магниевых и алюминиевых сплавов, а также 55 тыс. литых автомобильных колес из этих же сплавов.

Французский алюминиевый концерн Pechiney на заводе в г. Монтрей имеет цех по прессованию изделий из магния и его сплавов, выпускающий, в частности, прутки из сплавов магния с содержанием 4% циркония для атомной промышленности.

В России на производстве полуфабрикатов из магниевых деформируемых сплавов специализирован завод в г. Каменск-Уральский, Свердловской области, на котором установлены отражательная печь емкостью Юти установка полунепрерывного литья круглых и плоских слитков, станы горячей и холодной прокатки и горизонтальные гидравлические прессы.

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).

Таблица 2 лассификация магниевых сплавов по прочности

Группа сплавов	Классификация сплавов	Марка литейных магниевых сплавов	Марка деформируемых магниевых сплавов
I	Сплавы средней прочности	МЛЗ	MAI, МА2. МА8, МА8п.ч„ МА2-1, МА2-1 п.ч., МА 20
II	Сплавы высокой прочности	МЛ4, МЛ4п.ч„ МЛ5. МЛ5п.ч МЛ5о.н., МЛб, МЛ8, МЛ 12, МЛ 15	МА5, МА14, МА15, МА19
III	Жаропрочные сплавы	МЛ9, МЛ10, МЛ11, МЛ19	MAI 1, МА12
IV	Сплавы пониженной плотности, содержащие литий	-	МА18, МА21

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.

Таблица 3. Классификация магниевых сплавов от условий работы

Группа сплавов	Рекомендуемые условия работы при температуре, °С	Марка литейных сплавов	Марка деформируемых сплавов
I	Длительно до 150, кратковременно до 200	МЛЗ, МЛ4, МЛ4п.ч„ МЛ5. МЛ5п.ч„ МЛ5о.н.. МЛб, МЛ8	MAI, МА2, МА2-1, МА5, МА2-1 п.ч., MAI5, МА19МА20
II	Длительно до 200. кратковременно до 250	МЛ12,МЛ15	МА8
III	Длительно до 200-300. кратковременно до 300-400	МЛ9, МЛ10, МЛ11, МЛ 19	MAI I, МА12
IV	Длительно до 125		МАИ
V	Длительно до 80	-	МА18, МА21

Таблица 4. Классификация магниевых сплавов по коррозионным свойствам

Группа сплавов	Коррозионная стойкость	Марка литейных сплавов	Марка деформируемых сплавов
I	Повышенная	МЛ4п.ч., МЛ5п.ч.	MAI, МА8, МА8п.ч., MA2-I п.ч.
II	Удовлетворительная	МЛЗ, МЛ4, МЛ5, МЛб, МЛ8, МЛ9, МЛ 10, МЛ 11, МЛ 12, МЛ 15, МЛ19	МА2. МА2-1, МА5, МА12 МА14, МА15. МА18. . МА19, МА20, МА21
111	Пониженная	МЛ5о.н.	МАП

Таблица 5. Классификация магниевых сплавов по степени свариваемости

Группа сплавов	Свариваемость сплавов	Марка литейных сплавов	Марка деформируемых сплавов
I	Хорошая	МЛ9, МЛ 10, МЛ 11	МА2. МА2-1. МА2-1 п.ч., МА12, МА18, МА20, МА21
II	Удовлетворительная	МЛЗ, МЛ4, МЛ4п.ч„ МЛ5. МЛ5п.ч„ МЛб, МЛ8, МЛ 12, МЛ 15	MAI, МА5, МА8, MAI I, МА15
III	Практически несвариваеные	-	МА14. MAI9

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, Н — торий,

Z — цинк, Е — редкоземельные металлы,

М — марганец, L — литий,

К или W — цирконий, 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).

Таблица 6. Классификация магниевых сплавов в зависимости от способа упрочнения

Группа сплавов	Способность сплавов упрочняться при термической обработке	Марка литейных сплавов	Марка деформируемых сплавов
1	Термоупрочняемые	МЛ4, МЛ4п.ч МЛ5, МЛ5п.ч„ МЛ5о.н„ МЛ6, МЛ8, МЛ9 МЛ10. МЛ11, МЛ 12, МЛ 15, МЛ 19	МА5, МА11.МА12, МАИ
11	Термически неупрочнямые	МЛЗ	MAI, МА8, МА8п.ч., МА2, МА2-1, МА2-1 п.ч., МА15, МА17. МА18, МА19 МА20, MA2I

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).

Таблица 7. Обозначение состояния поставки магниевых сплавов

Состояние поставки	Обозначение
Состояние поставки	Россия гост	США ASTM	Великобритания BS	Япония JIS
Литое или горячедеформированное	-	F	М	F
Отожженное, рекристаллизованное максимальной пластичности	м	0	0	0
Холоднодеформированное (нагартованное) или частично отожженное	н	H, HI, Н2	Н, HI Н2	H, H1.H2
Частично закаленное и искусственно состаренное (закалка в процессе охлаждения после литья или горячей деформации)	Т1	Т5	ТЕ(Р)	Т5
Отожженное после литья (частично закаленное). Применяется только для отливок	Т2	Т2	TS	Т2
Закаленное и естественно состаренное	Т4	Т4	ТВ (W)	Т4
Закаленное и искусственно состаренное	Тб	Тб	TF(WP)	Тб
Закаленное и стабилизированное	Т7	Т7	Т7	Т7
Закаленное, нагартованное и искусственно состаренное	Т8	Т8	Т8	Т8
* Н1 — нагартованное состояние, достигаемое в результате холодной деформации без последующего отжига. H2 — нагартованное и частично отожженное состояние. Цифра, следующая за обозначениями Н1 или H2, указывает на степень нагартовки или на остаточную величину упрочнения деформацией после частичного отжига. Эта цифра меняется от 8 (шах упрочнение) до 2 (min упрочнение).

Способы фасонного литья магниевых сплавов и принятое в стандартах России и их обозначение

В песчаные формы (в землю) - 3

По выплавляемым моделям - В

В кокиль (постоянные металлические формы) - К

В гипсовые формы - Г

В оболочковые формы - О

Под давлением - Д

Почти все литейные магниевые сплавы (кроме . МЛЗ) являются термоупрочняемыми закалкой (Т4) или закалкой и искусственным старением (Тб). В табл. 8 приведены марки литейных магниевых сплавов по стандартам России, США, Великобритании и Японии с указанием их соответствия; в табл. 9 -10 — механические и основные физические свойства отечественных сплавов; в табл. 11 —химический состав и механические свойства магниевых литейных сплавов.

Предел текучести при сжатии литейных сплавов практически равен их пределу текучести при растяжении. Модуль упругости при растяжении (Е) литейных сплавов обычно находится в пределах 4,2-4,4х10⁴ МПа. Химический состав, термическая обработка и технология получения отливок незначительно меняют модуль упругости. Модуль сдвига литейных сплавов составляет 1,5-1,6x10⁴ МПа. Коэффициент Пуассона литейных сплавов равен 0,31-0,35. Сплавы MЛ9, МЛ10, МЛ11, МЛ19 предназначены для длительной эксплуатации при температуре 200-300°С и кратковременной — при температуре 300-400°С.

При низких температурах модуль упругости, пределы текучести и прочности литейных сплавов увеличиваются на 10—30%, относительное удлинение снижается в 1,1-1,3 раза.

Типичные значения ударной вязкости литейных сплавов составляют 0,5-0,7 кгс-м/см².

Отношение предела усталости к пределу прочности литейных сплавов равно 0,35-0,5, то есть обычно предел усталости равен 50-90 МПа на базе 20x10⁶ циклов. Причем нижнее значение предела усталости характерно для образцов с надрезом, а верхнее значение — для гладких образцов.

Отношение предела прочности при срезе к пределу прочности при растяжении составляет 0,6- 0,8 для литейных сплавов, таким образом предел прочности при срезе равен 130-180 МПа.

Предел текучести при сдвиге литейных сплавов составляет 0,5-0,7 от предела текучести при растяжении.

Однозначной связи между прочностью и твердостью магниевых сплавов не существует. Твердость по Бринеллю магниевых сплавов — 350-900 МПа.

Таблица 8. Марки литейных магниевых сплавов в соответствии с действующими стандартами

Россия ГОСТ 2856	США ASTM В80	Великобритания BS 2970	Япония JIS Н5203
МЛЗ	-	-	-
МЛ4	AZ63A	-	MCI
МЛ п.ч.	-	-	-
МЛ5	AZ81 A, AZ91C	MAG1	МС2
МЛ5 п.ч.	.	MAG2	-
МЛ5 о.н.	-	MAG7	-
МЛб	.	MAG3	-
МЛ8	-	-	МС7
МЛ9	.	-	-
МЛ10	-	-	-
МЛ11	-	-	-
МЛ 12	ZK51A	MAG4	МС8
МЛ 15	-	-	-
МЛ19	-	-	-
.	AZ92A	-	мсз
.	АМ100А	-	МС5
.	EZ33A	MAG6	МС8
.	ZE41A	MAG5	-
-	HZ32A	MAG8	-
.	ZH62H	MAG9	-
-	К1А	-	-
-	ОЕ22А		-
-	QE21A		-
-	ZE63A	-	-
.	ZK61A	-	-
-	НК31А	-	-

Таблица 9. Механические свойства литейных сплавов после длительных нагревов (1000 ч)
при температуре 250°С

Марка сплава	Состояние поставки	Предел прочности, МПа	Предел текучести, МПа	Относительное удлинение, %
МЛ9	Тб	115	-	20
МЛ10*'	Тб	165	120	16
МЛ11	Тб	95	50
*⁾ Температура испытания 200°С.

Таблица 10. Физические свойства отечественных литейных магниевых сплавов

Марка сплава	Физические свойства
	Плотность	Коэффициент термического линейного расширения в интервале температур, °С		Коэффициент теплопроводности при температуре, °С		Удельная теплоемкость при температуре, °С		Удельное электросопротивление при температуре, °С
	г/смЗ	20	100	20	100	100	200	20	100
	г/смЗ	10⁶ град^-1		Вт/м*град		КДж/кг*град		10⁴Ом*см
МЛ4 МЛ4 п.ч.	1,83	26,4		65	71	1,05	-	-	-
МА5 МЛ5 п.ч. НЛ5 о.н.	1,81	26,8		65	71	1,05	-	-	13,4
МЛб	1.81	26,1		61	67	1,05	-	-	-
МЛ8	1,82	26,6		123	125	1.05	-	-	-
МЛ9	1,76	27,7		117	117		-	7,26	.
МЛ10	1,78	27.7		ИЗ	113	0,96	1,05	8,44	.
МЛН	1,80	21,9		105	109	1,05	-	7,3	.
МЛ12	1.81	26,2		134	130	1,05	-	-	-
МЛ 15	1,83	25,9		138	134	0,92	-	-	-
МЛ19	1.79	27,7		88	-	1,13	-	7,5

Основные особенности и области применения российских и зарубежных магниевых литейных сплавов:

Марка сплава	Основные особенности и области применения
МЛ3	Применяется очень редко в связи с низкими прочностными свойствами
МЛ4	Для литья в землю (3) и оболочковые формы(О). Обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью.
МЛ4 п.ч.	Детали корпусов и систем управления самолетов, подвергающиеся статическим и динамическим нагрузкам. Корпуса приборов и переносных инструментов.
AZ63A	Вращающиеся детали (бобины) для текстильной промышленности, корпуса переносных инструментов, приборов.
МЛ1	Высокая прочность и хорошие пластичность и вязкость. Литейные свойства удовлетворительные. Отливки простой формы и небольших размеров
МЛ5	Удовлетворительная коррозионная стойкость
МЛ5 п.н.	Повышенная (в 5-10 раз) коррозионная стойкость по сравнению с МЛ5
МЛЗ о.н.	Пониженная коррозионная стойкость по сравнению с МЛ5. Малая склонность к образованию горячих трещин. Детали всех методов фасонного литья (3,К,0,И.Г,Д), в том числе сложной формы. Нагруженные детали, приборы, в т.ч. тормозные барабаны
AZ91C	Отливки с высокой прочностью, твердостью и хорошей пластичностью. Используется вместо сплава AZ63A, если не требуется высокая коррозионная стойкость
МЛб	Хорошие литейные свойства и удовлетворительная герметичность при изготовлении отливок методами литья 3, К, Д. Пониженная пластичность. Высоко- и средненагруженные детали - различные корпуса, детали приборов, аппаратуры. Целесообразно применять дня деталей, требующих повышенного предела текучести
MAG3	Основной английский литейный сплав. Хорошие литейные свойства. Отливки герметичны. Применяется для литья под давлением (Д)
МЛ8	Высокие и однородные механические свойства при изготовлении отливок методами литья 3. К, 0. Микрорыхлота снижает свойства отливок в значительно меньшей степени, чем в случае сплава МЛ5. Литейные свойства удовлетворительные. Герметичность повышенная в сравнении с МЛ5 Высоконагруженные детали (кронштейны, фермы, детали управления, детали приборов, агрегатов и др.), в основном, простой конфигурации. Может заменять в конструкциях литейные и деформируемые алюминиевые сплавы АЛ9, АЛ4, АК4, АК6)
МЛ 9	Детали с толщиной стенки 6 мм выдерживают пневмодавление более 15 МПа. Детали, работающие длительно при температуре до 250-300°С и кратковременно - 350-400°С
МЛ 10	Хорошие литейные свойства (3,К). Рекомендуется для отливок сложной формы. Герметичность повышенная - отливки с толщиной стенки более 5 им выдерживают пневмодавление до 25-30 МПа. Механические свойства отливок по сечению однородные, близкие к свойствам отдельно отлитых образцов. Детали характеризуются высокой стабильностью размеров, высокими значениями длительной прочности и сопротивления ползучести. Нагруженные детали, работающие длительно при температурах до 250°С, кратковременно - до 350°С
МЛ 11	Детали двигателей, работающие при нагреве до 250-300°С. а также детали, от которых требуется повышенная герметичность. Недостаток сплава - пониженные прочностные свойства при комнатной температуре
МЛ 12	Фасонные отливки сравнительно простой конструкции почти всеми методами литья - 3,К,0,В,Г. Литейные свойства удовлетворительные. Отливчи обладают высокими и однородными механическими свойствами. Герметичность повышенная по сравнению со сплавом МЛ5. Детали (колеса, реборды и др.), длительно работающие при температурах до 200°С и кратковременно - до 250°С. Сплав обладает хорошими характеристиками усталостной прочности
MAG4	Детали двигателей и самолетов
МЛ 15	- Герметичность отливок повышенная. Детали с толщиной стенки 3 мм выдерживают гидростатическое давление более 15 МПа и пневмодавление более 10 МПа. Механические свойства по всему сечению отливок однородные. Сплав рекомендуется для изготовления отливок методами литья 3,К,Г,В, в том числе отливок сложной формы. Нагруженные детали, длительно работающие при температурах до 200°С, кратковременно - до 350°С. Нагруженные детали двигателей
Е233А MAG8	Сплав работает при температурах 150-260°С. Корпуса двигателей
МС8	Применяется как материал с высокой герметичностью для работы при повышенных температурах
ZE41A	Многоцелевое применение, где требуются литейные свойства, хорошие усталостные свойства и сопротивление ползучести. Отливки имеют хорошую герметичность и однородность свойств. Применяется до температуры 160°С
HZ32A	Используется для деталей авиационных двигателей при температурах до 343°С. Обладает высокой жаропрочностью.
К1А	Пониженная прочность, но хорошие демпфирующие характеристики
ОЕ22А	Высокопрочный сплав для работы при температурах до 316°С
OE21A	Применяется в деталях, где требуется высокий предел текучести при температурах до 250°С
ZE63A	Хорошие литейные свойства, высокая прочность, хорошая пластичность и высокое сопротивление усталостным нагрузкам, не имеет тенденции к микропористости. Упрочняется при термообработке в среде водорода
ZK61A	Самая высокая удельная прочность в сочетании с хорошей пластичностью. Барабаны авиационных колес.

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.

Таблица 10. Механические свойства 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. 12).

Таблица 12. Механические свойства сплавов МАЛ 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, %
МАЛ	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 а_к =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. 15 -16 приведены режимы термической обработки отечественных магниевых сплавов; в табл. 17 - 18 — зарубежных.

Таблица 13. Режимы термической обработки отечественных литейных магниевых сплавов

Марка сплава	Состояние поставки	Закалка		Искусственное старение		Отжиг
	Состояние поставки	Температура, °С	Время выдержки, ч	Температура, °С	Время выдержки, ч	Температура, °С	Время выдержки, ч
МЛ4	Т4	380±5	8-16	-	-	-	-
МЛ4 п.ч.	Тб *)	380±5	8-16	175±5	16	-	-
МЛ5	Т2	-	-	-	-	350±5	2-3
МЛ5 п.ч.	Т4	415±5	8-16	-	-	-	-
МЛ5 о.н.	Тб	415±5	8-16	175±5	16	-	-
МЛб	Т4	360±5 410±5	3 21-29	-	-	—	—
	Тб Т61**)	360+5 410±5	3 21-29	190±5	4-8	-	—
МЛ8	Тб Т61.	490±5	5	165±5	24
МЛ9	Гб	540±5	8-12	200±5	6-12	-	-
МЛ10	Тб	540±5	8-12	205±5	12-18	-	-
	Т61	545±5	4-8	205±5	8-12	-	-
млн	Т2	-	-	-	-	325±5	3-5
	Т4	570±5	4-6	-	-	-	-
	Тб	570±5	4-6	200±5	12-16	-	-
МЛ 12	Т1	-	-	300±5	4-6	-	—
МЛ 15	Т1	-	-	300±5	2-6	-	-
МЛ 19	Тб	570±5	4-6	200±5	12-16	-	-
* Тб - закалка, обдувка сжатым воздухом. ** Т61 - закалка, вода 90“С ± 10°С

Таблица 14. Режимы термической обработки отечественных деформируемых магниевых сплавов

Марка сплава	Состояние поставки	Закалка *		Искусственное старение		Отжиг
Марка сплава	Состояние поставки	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

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 нагрузкам
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