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 |
|