Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Классификация магниевых сплавов

Современные количественные методы оценки свариваемости | Общий анализ свариваемости сплавов на основе магния | Особенности свариваемости магниевых сплавов различными методами сварки | Влияние легирующих компонентов на свариваемость магниевых сплав | Выбор присадочного металла и проволоки для сварки магниевых сплавов | Рекомендованные позиции деталей из магниевого сплава при дуговой сварке. | Термическая обработка |


Читайте также:
  1. II Классификация ВПС
  2. III. Классификация проблем абонентов ТД.
  3. В ряде стран существует альтернативная классификация гостиниц.
  4. Влияние легирующих компонентов на свариваемость магниевых сплав
  5. Выбор присадочного металла и проволоки для сварки магниевых сплавов
  6. Генеалогическая классификация языков. Состав ностратической макросемьи.
  7. Глава 5 КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА СТОЙКИХ НАРУШЕНИЙ СЛУХА У ДЕТЕЙ

В зависимости от температурных условий работы современные магниевые сплавы можно условно разделить на три группы.

Предельные рабочие температуры некоторых отечественных и американских сплавов указаны в табл.

К первой группе относятся сплавы для работы при комнатной температуре или не превышающей 150 °С.

Эти сплавы называют высокопрочными. Они обладают высокими механическими свойствами при комнатной температуре, однако с повышением температуры свыше 150 °С сильно разупрочняются. К числу высокопрочных магниевых сплавов относятся сплавы на основе систем Mg-Al-Zn-Mn; Mg-Zn-Zr; Mg-Ag-Cd-Al-Mn.

Ко второй группе относятся сплавы для работы при 200— 250 °С, а к третьей — при 300 °С и выше. Сплавы этих групп назы­ваются жаропрочными. К числу сплавов, предназначенных для ра­боты при 200—250 °С, относятся сплавы на основе системы Mg-Mn-Al-Са, а также содержащие в качестве легирующих РЗЭ. Магниевые сплавы, предназначенные для работы при 300 °С и выше, содержат в качестве основной легирующей добавки Th или Nd. К ним относятся сплавы систем Mg-Th-Zr; Mg-Th-Mn; Mg- Nd-Mn-Ni.


Таблица 1. Предельные рабочие температуры магниевых сплавов

Система сплава Сплавы, применяемые Предельные температуры, °С, при работе
в СНГ в США длительной кратковре­менной
Mg-Mn MA1 М1А    
Mg-Mn-Ce МА8 -    
Mg-Mn-Al-Ca МА9 -    
Mg-Zn-Zr ВМ65-1, ZK60A,    
  ВМД-3 ZK20XA    
Mg-Al-Zn-Mn МА2, AZ31A,    
  МА2-1, AZ61A,    
  МА5 AZ80A    
Mg-Nd-Mn-Ni МА11 -    
Mg-Th-Mn МА13 НМ21А,    
    НМ31А    
Mg-Th-Zr - НК31А    

Из применяемых в качестве упрочняющих добавок РЗЭ (La, Се, Pd, Nd) наиболее высокие механические свойства при повышенных температурах достигаются при введении в магниевые сплавы неодима.

К числу наиболее часто применяемых при сварке относятся сплавы MAI, МА2 и МАЗ; их временная сопротивляемость разрыву составляет 190—210, 240 и 220—230 МПа соответственно. Сплавы MAI, МА2, МА2-1, MA5, МА9 термообработкой не упрочняются. Сплав ВМ65-1 упрочняется на 10—30 МПа в результате старения. Сплав МА11 подвергается закалке и старению.

Среди неупрочняемых сплавов широкое применение находят сплавы на основе систем Mg-Al-Mn и Mg-Al-Zn-Mn.

Для обеспечения лучшего сопротивления коррозии полуфабрикаты из деформируемых магниевых сплавов подвергаются оксидированию. Особые свойства каждого сплава предопределяют области применения и преимущественное изготовление из него определенных полуфабрикатов.

Сплав МА1 отличается высокими коррозионной стойкостью, пластичностью в горячем состоянии, а также хорошей свариваемостью и может во многих случаях заменить алюминиевые сплавы АМц и АМг. Из сплава рекомендуется изготовлять детали, не подвергающиеся операциям формообразования с высокими степенями деформации.

Сплав МА2-1 рекомендуется для изготовления штампосварных конструкций, несущих значительные нагрузки.

Преимуществом сплава МА8 являются хорошие технологические свойства (штампуемость, прокатываемость, прессуемость), а также высокая коррозионная стойкость под напряжением. Свариваемость сплава удовлетворительна.

По сравнению со сплавом МА8 сплав МА9 обладает худшей свариваемостью. Сплав предназначен для работы при комнатной и повышенной температурах и может применяться для обшивки и других деталей самолетов, работающих в условиях нагрева до 250 °С.

Сплав ВМ65-1 применяется для изготовления наиболее нагруженных деталей. Сочетая хорошую пластичность в горячем состоянии, высокие механические свойства и отсутствие склонности к коррозии под напряжением, он принадлежит к числу лучших магниевых сплавов для работы при обычных температурах. Сплав подвергается термической обработке.

Сплав MAI 1 относится к теплостойким сплавам и может хорошо работать при температурах, превышающих 250 °С. Технологическая пластичность сплава удовлетворительная. Сплав не склонен к коррозии под напряжением. Общая коррозионная стойкость его несколько ниже, чем сплава МА8.

Следует также отметить новый отечественный сплав системы Mg-Li, содержащий 10-11,5 % Li. Сплав обладает относительно небольшой прочностью (160 МПа), но низкая плотность (1,5 г/см3) позволяет получить высокую прочность конструкции при малом её весе. Этот сплав хорошо сваривается аргонодуговым способом.

Чистый магний обладает относительно невысокой прочностью (80—110 МПа) и малопластичен. Это объясняется тем, что для его гексагональной решетки при нормальной температуре имеется одна система плоскостей скольжения. При температуре выше 200—300 °С пластичность магния увеличивается в связи с появлением других плоскостей скольжения. Как конструкционный материал, основное значение имеют сплавы магния, отличающиеся более высокой прочностью при сохранении малой массы.

Плотность магния 1,738 г/см3, т. е. почти в 1,5 раза меньше плотности алюминия и в 4,5 раза меньше плотности железа, поэтому удельные показатели свойств многих сплавов на основе магния превосходят аналогичные показатели свойств сталей повышенной прочности, высокопрочных алюминиевых сплавов и даже некоторых сплавов на основе титана.

Наиболее распространенные легирующие элементы, упрочняющие твердый раствор магниевых сплавов, алюминий и цинк, Однако их упрочняющее действие сохраняется до температур 150—200 °С. При этих температурах наиболее сильно повышают жаропрочные свойства магния неодим и в меньшей сте­пени торий. Упрочняющее действие последнего в большей степени проявляется при температурах 250—300 °С.

Отличительная черта магния и его сплавов — повышенная чувствительность к коррозии во многих средах. Это объясняется тем, что оксидная пленка на поверхности магния рыхлая и не обладает высокими защитными свойствами, как, например, оксидная пленка на алюминии.

Наилучшим способом защиты от коррозии деталей из магниевых сплавов считается нанесение на их поверхность плотных оксидных пленок или специальных лакокрасочных покрытий.

С целью уплотнения оксидных пленок в состав магниевых сплавов часто вводят добавки бериллия. При кристаллизации магний склонен образовывать грубую крупнокристаллическую структуру. Для измельчения зерна и повышения механических свойств магниевых сплавов в состав многих из них вводят модификаторы, например, цирконий или церий.

Магниевые сплавы так же, как и алюминиевые, можно разделить на две основные группы: деформируемые и литейные.

По чувствительности к термообработке магниевые сплавы разделяют на термически упрочняемые и не упрочняемые термообработкой.

По основным свойствам и областям применения могут быть выделены три группы магниевых сплавов: общего назначения, высокопрочные, жаропрочные.

По системе легирования может быть выделено несколько групп деформируе­мых сплавов.

К системе Mg—Мn можно отнести сплав AMI, содержащий 1,8—2,5 Мn, и сплав МА8, легированный дополнительно 0,2 % Се с целью измельчения зерна и повышения механических свойств. Сплавы этой системы не упрочняются термообработкой и относительно хорошо свариваются.

К системе Mg—Al—Zn относятся сплавы МА2, МА2-1, МА2-1пч, МА5. Сплав МА2 содержит 3—4 % А1, 0,2—0,8 % Zn, 0,15—0,5 % Мn. Сплав МА2-1 отличается большей степенью легирования, более технологичен и хорошо сваривается. Сплав МА2-1пч изготовляют из компонентов высокой чистоты; он содержит меньше примесей, более пластичен и имеет более высокую коррозионную стойкость. Сплав МА5 содержит 7,8—9,2 % А1, отличается большей прочностью. В связи с ограниченным содержанием легирующих элементов (до 8 % А1) сплавы этой группы не упрочняются термообработкой.

К системе Mg—Zn—Zr относится сплав МА-14 (ВМ65-1). Он содержит 5—6 % Zn и 0,3—0,9 Zr, отличается высокими показателями механических свойств благодаря упрочняющему действию цинка и модифицирующему влиянию циркония. Сплавы упрочняются термообработкой (старение при 160—170 °С в течение 24 ч), отличаются высокой жаропрочностью, но плохо свариваются.

Жаропрочные сплавы на основе системы Mg— Th—Мn (сплав МА-13), высокопрочные на основе системы Mg-Al-Cd-Ag (MA-10) и др.

К литейным относятся сплавы MЛ2 (Mg-Мn), МЛЗ, MJI4, МЛ5, МЛ6, МЛ7-1 (Mg-Al-Zn), МЛ 10 (Mg-Nd-Zn), МЛ 12 (Mg-Zn-Zr) и др.

В таблице указаны составы зарубежных сплавов. Основные системы легирования аналогичны отечественным сплавам.

Таблица 2. Состав магниевых сплавов.

Обозначение Состав, массовые доли %
Стандарт Номер A1 Li Mn Редкоземельные Th Zn Zr Ca Cu Fe
9980A M19980     0.10           0.02  
9980B M19981     0.10           0.021  
9990A M19990 0.003   0.004             0.04
9990B M19991 0.005   0.004             0.011
9995A M19995 0.010   0.004             0.003
9998A M19998 0.004   0.002           0.0005 0.002
A3A M10030 2.5­- 3.5   0.005 0.001   0.10     0.005 0.005
AM60A M10600 5.5- ­6.5   0.13 MIN     0.22     0.35  
AM80A M10800 8.0­- 9.0   0.18 MIN     0.20     0.08  
AM90A M10900 8.5­- 9.5   0.15 MIN     0.20     0.10 0.008
AM100A M10100 9.3­- 10.7   0.10 MIN     0.30     0.10  
AM100B M10102 9.4­- 10.6   0.13 MIN           0.08  
AS41A M10410 3.5­- 5.0   0.20­0.50     0.12     0.06  
AZ10A M11100 1.0­- 1.5   0.20 MIN     0.20­- 0.6   0.04 0.10 0.005
AZ21A M11210 1.6­- 2.5   0.15     0.8- ­1.6   0.10­0.25 0.05 0.005
Стандарт Номер A1 Li Mn Редкоземельные Th Zn Zr Ca Cu Fe
AZ31A M11310 2.5­- 3.5   0.20 MIN     0.6­- 1.4   0.30 0.05 0.005
AZ31B M11311 2.5- ­3.5   0.20 MIN     0.6­- 1.4   0.04 0.05 0.005
AZ31C M11312 2.4­- 3.6   0.15 MIN     0.50- 1.5     0.10  
AZ61A M11610 5.8­- 7.2   0.15 MIN     0.40- 1.5     0.05 0.005
AZ63A M11630 5.3- ­6.7   0.15 MIN     2.5- ­3.5     0.25  
AZ80A M11800 7.8- ­9.2   0.12 MIN     0.20- ­0.8     0.05 0.005
AZ81A M11810 7.0- ­8.1   0.13 MIN     0.40­- 1.0     0.10  
AZ90A M11900 8.5- ­9.5   0.15 MIN     0.20     0.02 0.015
AZ91A M11910 8.5­- 9.5   0.15 MIN     0.45­- 0.9     0.08  
AZ91B M11912 8.5­- 9.5   0.15 MIN     0.45- ­0.9     0.25  
AZ91C M11914 8.1­- 9.3   0.13 MIN     0.40­- 1.0     0.10  
AZ92A M11920 8.3­- 9.7   0.10 MIN     1.6- ­2.4     0.25  
AZ101A M11101 9.5-10.5   0.13 MIN     0.75­1.25     0.05 0.005
AZ125A M11125 11.0­13.0         4.5­- 5.5        
EK30A M12300       2.5- 4.0   0.30 0.20 MIN   0.10  
EK41A M12410       3.0- 5.0   0.30 0.40­- 1.0   0.10  
EZ33A M12330       2.5- 4.0   2.0- ­3.1 0.50­- 1.0   0.10  
HK31A M13310         2.5­- 4.0 0.30 0.40- ­1.0   0.10  
HM21A M13210     0.45­-1.1   1.5- ­2.5          
HM31A M13312     1.2 MIN   2.5­- 3.5          
HZ32A M13320       0.10 2.5­- 4.0 1.7­- 2.5 0.50­- 1.0   0.10  
K1A M18010             0.40- ­1.0      
LA141A M14141 1.0­- 1.5 13.0­15.0 0.15 MIN           0.005  
LS141A M14142 0.05 12.0­15.0 0.15           0.05 0.005
LZ145A M14145 0.05 12.0­15.0 0.15     4.5­- 5.0     0.05 0.005
Стандарт Номер A1 Li Mn Редкоземельные Th Zn Zr Ca Cu Fe
M1A M15100     1.2 MIN         0.30 0.05  
M1B M15101     1.3 MIN           0.08  
M1C M15102 0.01   0.9- ­1.2           0.02 0.03
TA54A M18540 3.0­- 4.0   0.20 MIN     0.30     0.05  
QE22A M18220       1.8- 2.5(A)     0.40­- 1.0   0.10  
QH21A M18210       0.6- 15(B)(C) 0.6- 1.6(C) 0.20 0.40- 1.0(D)   0.10  
ZE10A M16100       0.12­- 0.22   1.0- ­1.5        
ZE41A M16410       0.75- ­1.75   3.5- ­5.0 0.40­-1.0   0.10  
ZE63A M16630       2.1- 3.0   5.5­- 6.0 0.40-1.0   0.10  
ZH62A M16620         1.4­2.2 5.2­- 6.2 0.50-1.0   0.10  
ZK21A M16210           2.0­- 2.6 0.45- ­0.8   0.10  
ZK40A M16400           3.5­- 4.5 0.45 MIN   0.10  
ZK51A M16510           3.6­- 5.5 0.50­- 1.0      
ZK60A M16600           4.8- ­6.2 0.45 MIN      
ZK60B M16601           4.8­- 6.8 0.45 MIN      
ZK61A M16610           5.5­- 6.5 0.6­- 1.0      
Обозначение Состав, массовые доли% Остальные элементы   Mg
Стандарт Номер Si Ag Cd Ni Pb Разные Каждые Итог    
9980A M19980       0.001 0.01 0.01 SN 0.05   99.80 MIN
9980 B M19981       0.005 0.01 0.01 SN 0.05   99.80 MIN
9990A M19990 0.005   0.0001 0.001   0.00007 B 0.01   99.90 MIN
9990B M19991 0.005     0.001     0.01   99.90 MIN
9995A M19995 0.005   0.00005 0.001   0.00003 B 0.01 TI 0.005   99.95 MIN
9998A M19998 0.003   0.00005 0.00005 0.001 0.00003 B 0.001 TI 0.005   99.98 MIN
A3A M10030   0.001 0.001 0.001       0.30 BAL
AM60A M10600 0.50     0.03       0.30 BAL
Стандарт Номер Si Ag Cd Ni Pb Разные Каждые Итог Mg
AM80A M10800 0.20     0.01       0.30 BAL
AM90A M10900 0.15 0.008   0.005     0.02 0.10 BAL
AM100A M10100 0.30     0.01       0.30 BAL
AM100B M10102 1.0     0.01       0.30 BAL
AS41A M10410 0.50­1.5     0.03       0.30 BAL
AZ10A M11100 0.10     0.005       0.30 BAL
AZ21A M11210 0.05     0.002       0.30 BAL
AZ31A M11310 0.30     0.005       0.30 BAL
AZ31B M11311 0.10     0.005       0.30 BAL
AZ31C M11312 0.10     0.03       0.30 BAL
AZ61A M11610 0.10     0.005       0.30 BAL
AZ63A M11630 0.30     0.01       0.30 BAL
AZ80A M11800 0.10     0.005       0.30 BAL
AZ81A M11810 0.30     0.01       0.30 BAL
AZ90A M11900 0.20     0.005     0.07 0.30 BAL
AZ91A M11910 0.20     0.01       0.30 BAL
AZ91B M11912 0.20     0.01       0.30 BAL
AZ91C M11914 0.30     0.01       0.30 BAL
AZ92A M11920 0.30     0.01       0.30 BAL
AZ101A M11101 0.05     0.005     0.0002­0.0008 BE 0.30 BAL
AZ125A M11125             0.0002­0.0008 BE 0.30 BAL
EK30A M12300       0.01       0.30 BAL
EK41A M12410       0.01       0.30 BAL
EZ33A M12330       0.01       0.30 BAL
HK31A M13310       0.01       0.30 BAL
HM21A M13210               0.30 BAL
HM31A M13312               0.30 BAL
HZ32A M13320       0.01       0.30 BAL
K1A M18010       0.01       0.30 BAL
LA141A M14141 0.004     0.005   0.005 NA   0.20 BAL
LS141A M14142 0.50­0.6     0.005   0.005 NA     BAL
LZ145A M14145 1.5­- 2.0 2.0- 3.0   0.005   0.005 NA   0.20 BAL
M1A M15100 0.10     0.01       0.30 BAL
M1B M15101 0.10     0.01       0.20 BAL
M1C M15102       0.001     0.05 0.30 BAL
TA54A M18540 0.30     0.01   4.0-6.0 SN   0.30 BAL
QE22A M18220   2.0- ­3.0   0.01       0.30 BAL
Стандарт Номер Si Ag Cd Ni Pb Разные Каждые Итог Mg
QH21A M18210   2.0­- 3.0   0.01       0.30 BAL
ZE10A M16100               0.30 BAL
ZE41A M16410       0.01       0.30 BAL
ZE63A M16630       0.01       0.30 BAL
ZH62A M16620       0.01       0.30 BAL
ZK21A M16210       0.01       0.30 BAL
ZK40A M16400       0.01       0.30 BAL
ZK51A M16510               0.30 BAL
ZK60A M16600               0.30 BAL
ZK60B M16601               0.30 BAL
ZK61A M16610               0.30 BAL
                                         

 

 


(А) Редкоземельные элементы в форме дидима. Дидим (греч. близнец элемент) представляет собой смесь элементов празеодима и неодима.

(B) Дидим: не менее 70% неодима, остаток - празеодима.

(C) Тория и дидима суммарно от 1,5 до 2,4.

(D) Растворенного циркония 0,40 минимум.

Химический состав, вес. %, основа Mg

Таблица 3.

Сплав Легирующие элементы Примеси, не более
Аl Zn Mil Ni Сu Si Fe
МА2-1 3,8-5,0 0,8-1,5 0,3-0,7 0,004 0,05 0,1 0,04
МА2-1 пч 3,8-5,0 0,8-1,5 0,2-0,6 0,001 0,01 0,01 0,005
AZ31B 2,5-3,5 0,6-1,4 0,15-0,7 0,005 0,1 0,1 0,03
AZ61A 5,5-6,5 0,5-1,5 0,15-0,4 0,005 0,1 0,1 0,03

 

Склонность сплавов этой группы к образованию трещин при сварке зависит от содержания алюминия и цинка в основном металле, образующих с магнием легкоплавкие эвтектики в условиях неравновесной кристаллизации металла шва, а также от состава присадочного металла. При содержании алюминия в сплавах данной группы в пределах 4-6% склонность сплава к образованию горячих трещин при сварке минимальна. Оптимальным с этой точки зрения можно считать содержания в металле шва 4,5% А1, 1,2% Zn и 0,6% Мn. Повышение чистоты исходного материала повышает его сопротивляемость образованию горячих трещин, не изменяя механических свойств сварных соединений.

Высокое качество сварных соединений при сварке плавлением магниевых сплавов может быть получено лишь при условии надежной защиты сварочной ванны и близлежащих участков основного и присадочного металла от окружающей атмосферы. Для выполнения сварки необходимо также разрушить тугоплавкую окисную пленку на поверхности свариваемого металла. Перечисленным условиям удовлетворяет дуговая сварка в среде инертного газа, в качестве которого наиболее часто применяется инертный газ аргон. Возможно также применение другого инертного газа - гелия.

Практика показала, что дуговая сварка в среде инертного газа обеспечивает хорошую и надежную защиту металла шва от кислорода и азота воздуха и более высокие механические свойства сварных соединений, чем газовая сварка.

Газовая сварка, возможная только с применением флюсов, не удовлетворяет требованиям, которые предъявляются к сварным соединениям из магниевых сплавов в настоящее время.

Попытки применить в промышленном производстве дуговую сварку обмазанными электродами не увенчались успехом.

Дата добавления: 2015-10-02; просмотров: 337 | Нарушение авторских прав

<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Физические свойства магния| Современные представления о свариваемости металлов
mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.012 сек.)