Сплавы системы Al-Mg

К сплавам системы Al—Mg относится большая группа широко используемых в промышленности, сплавов: АМг0,5; AMгl; АМг2; АМгЗ; АМг4; АМг5; АМг6. Из них изготавливают почти все виды полуфабрикатов: лис­ты, плиты, поковки, штамповки, прессованные изделия (прутки, профили, панели, трубы) и проволоку. Все спла­вы рассматриваемой группы хорошо свариваются всеми видами сварки.

Полуфабрикаты из этих сплавов имеют относительно высокий уровень прочностных характеристик по сравне­нию с другими термически неупрочняемыми сплавами. Так, минимальные значения предела текучести для лис­тового материала (толщина —2 мм) в отожженном со­стоянии для указанного ряда сплавов соответственно равны 30,40,80,100,120,150 и 160 МПа. Временное сопро­тивление, как правило, в два раза выше предела текуче­сти, что свидетельствует об относительно высокой пластичности этих сплавов. Однако они довольно быстро нагартовываются, что отрицательно влияет на их техно­логическую пластичность. Последняя значительно по­нижается с увеличением концентрации магния. Поэтому сплавы с содержанием магния более 4,5 % можно отне­сти к «полутвердым» и даже «твердым» сплавам,

Отрицательная роль повышенного содержания маг­ния в большей степени проявляется при изготовлении прессованных изделий. Сплавы с высоким содержанием магния прессуются с низкими скоростями (в десятки раз меньшими, чем, например, некоторые сплавы системы Al—Zn—Mg или Al—Mg—Si), что существенно понижа­ет производительность прессовых цехов. Производство катаных полуфабрикатов из сплава АМг6 — процесс тру­доемкий. Поэтому в последнее время высоколегирован­ные магналии стали заменять более технологичными: сплавами, например, сплавами на основе системы Al— Z n—Mg (1935, 1915, 1911), которые значительно пре­восходят сплав АМг6 по прочностным свойствам (осо­бенно по пределу текучести) и не уступают ему по мно­гим коррозионным характеристикам.

Низколегированные магналии с содержанием магния до 3% найдут еще более широкое применение вследст­вие их высокой коррозионной стойкости и пластичности. Согласно диаграмме состояния сплавов Al—Mg, при температуре эвтектики в алюминии растворяется

17,4% Mg. При понижении температуры эта раствори­мость резко снижается и в области комнатных темпера­тур составляет примерно 1,4 %.

Таким образом, сплавы с большим содержанием маг­ния в обычных условиях имеют пересыщение по этому элементу (зависящие от марки сплава), и, следователь­но, в них должен проявляться эффект старения. Однако структурные изменения, протекающие в этих сплавах в. процессе распада твердого раствора, практически не оказывают никакого влияния на уровень прочностных характеристик и в то же время резко изменяют коррози­онную стойкость полуфабрикатов. Причина такого ано­мального поведения заключается в характере распада твердого раствора и фазовом составе выделений. Поскольку для сплавов Аl—Mg верхняя температурная гра­ница образования зон ГП (или критическая температура растворимости зон ГП — t_k) значительно ниже комнат­ной температуры, то распад твердого раствора происхо­дит по гетерогенному механизму с образованием пере­ходной (β') и равновесной (β -Mg₂Al₃) фаз. Эти выделе­ния зарождаются гетерогенно на границах раздела (зерна, интерметаллидные частицы и т.п.), а также дислокациях и поэтому их вклад в процесс упрочнения невелик и полностью компенсируется степенью разупроч­нения, обусловленного снижением концентрации магния в твердом растворе. По этой причине на практике и не наблюдается эффекта упрочнения сплавов этой группы при распаде твердого раствора в процессе естественного или искусственного старения или при различных режи­мах отжига. Фаза β в нейтральном водном растворе хлоридов (3% NaCl) имеет отрицательный потенциал коррозии, равный — 0,930 В. В этом же растворе, но при меньших значениях pH, т.е. в кислой среде, разница потенциалов между фазой и твердым раствором, хотя и уменьшает­ся, но остается достаточно большой: (—0,864 В) — (—0,526 В) = 0,338 В. И, наоборот, в щелочной сре­де (3% NaCl + 1% NaOH) алюминий и сплавы алюминия, содержащие 1—9%Mg, становятся отри­цательнее β-фазы, и раз­ница потенциалов для крайних значений указан­ной области концентра­ции магния соответствен­но составляет +0,24 и+0,18 В. Рассмотренные особенности изменения электрохимических ха­рактеристик отдельных структурных составляю­щих сплавов Al—Mg в за­висимости от внешней среды в основном и опре­деляют сопротивление этих сплавов МКК, РСК и КР.

Из изложенного следу­ет, что сплавы с содер­жанием магния более 1,4% потенциально могут быть чувствительны к од­ному, двум или всем указанным ранее видам коррозии. Однако большой опыт эксплуатации конструкций и мно­гочисленные эксперименты показывают, что практичес­ки сплавы с концентрацией магния, не превышающей 3,5% (AMгl, АМг2 и частично АМгЗ), не проявляют чувствительности к КР и РСК.

Электронно-микроскопические исследования показыва­ют, что это связано с дискретным распределением частиц β-фазы по границам зерен в связи с малым пересыщени­ем твердого раствора. Поэтому процесс коррозии в нейт­ральных и кислых средах ограничивается лишь только электрохимическим растворением тех частиц, которые выходят на поверхность сплава, непосредственно контак­тирующего с электролитом.

Такие сплавы коррозионно устойчивы и в нагартованном состоянии, т, е. хотя нагартовка и ускоряет распад твердого раствора, однако она не изменяет характе­ра распределения выделений на границах зерен. В то же время за счет благоприятного в этом случае влияния структурной анизотропии сопротивление коррозионному питтингу существенно возрастает. Сплавы с содержанием магния более 3,5 % (АМгЗ, АМг4) и особенно более 5 % (АМг5, АМг6) в определенном структурном состоянии и при определенных условиях внешней среды могут быть чувствительны к МКК и РСК, а также и к КР.

Для сплавов системы AI—Mg электрохимические факторы в коррозионном растрескивании играют значи­тельную большую роль, чем для сплавов других систем, Поэтому предотвращение образования пленки p-фазы по границам зерен целесообразно и для повышения сопротивления КР. В производственных условиях именно та­кой способ повышения сопротивления КР среднелегированных магналиев нашел широкое распространение.

Дата добавления: 2015-08-17