Тема: "Цветные металлы и сплавы". Занятие 2.

Раздел I. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Тема 1.7. Цветные металлы и сплавы.

Занятие №2.

Учебные вопросы:

6.  Магний, его свойства, марки, применение

7.  Магниевые сплавы, свойства, особенности обработки, применение. Влияние легированных элементов на свойства сплавов

8.  Титан, его сплавы, свойства, применение, марки

6.  Магний, его свойства, марки, применение

Магний — самый легкий (плотность 1,74 г/см³) из технических цветных металлов, серебристого цвета, температура плавления 650°С. При температуре, немногим более температуры плавления, легко воспламеняется и горит ярко-белым пламенем.

Магний относится к числу наиболее распространенных элементов в природе. В виде соединений он входит в состав горных пород — магнезита, доломита, карналита и морской воды (бишофит). Промышленное производство магния основано на электролизе расплавов чистых обезвоженных солей.

Главным достоинством магния как машиностроительного материала являются низкая плотность, технологичность. Однако его коррозионная стойкость во влажных средах, кислотах, растворах солей крайне низка. Чистый магний практически не используют в качестве конструкционного материала из-за его недостаточной коррозионной стойкости. Он применяется в качестве легирующей добавки к сталям и чугунам и в ракетной технике при создании твердых топлив.

7.  Магниевые сплавы, свойства, особенности обработки, применение. Влияние легированных элементов на свойства сплавов

Эксплуатационные свойства магния улучшают легированием марганцем, алюминием, цинком и другими элементами. Легирование способствует повышению коррозионной стойкости (Zr, Мn), прочности (Al, Zn, Мn, Zr), жаропрочности (Th) магниевых сплавов, снижению окисляемости их при плавке, литье и термообработке.

Сплавы на основе магния классифицируют по:

-     механическим свойствам — невысокой, средней прочности, высокопрочные, жаропрочные;

-     технологии переработки — литейные и деформируемые;

-     отношению к термической обработке — упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой.

Маркировка магниевых сплавов состоит из буквы, обозначающей соответственно сплав (М), и буквы, указывающей способ технологии переработки (А — для деформируемых, Л — для литейных), а также цифры, обозначающей порядковый номер сплава.

Деформируемые магниевые сплавы MA1, МА2, МА3, МА5, MA8 применяют для изготовления полуфабрикатов — прутков, труб, полос и листов, а также для штамповок и поковок.

Литейные магниевые сплавы МЛ1, МЛ2, МЛ3, МЛ4, МЛ5, МЛ6 нашли широкое применение для производства фасонных отливок. Некоторые сплавы МЛ применяют для изготовления высоконагруженных деталей в авиационной и автомобильной промышленности: картеры, корпуса приборов, колесные диски, фермы шасси самолетов.

Ввиду низкой коррозионной стойкости магниевых сплавов изделия и детали из них подвергают оксидированию с последующим нанесением лакокрасочных покрытий.

Магниевые сплавы имеют буквенно-цифровую систему обозначения марок. Буквы указывают соответствующую группу, а цифры — порядковый номер сплава.

Магниевые сплавы подразделяют на две группы:

1.  деформируемые (ГОСТ 14957—76);

2.  литейные (ГОСТ 2856—79).

Марки деформируемых сплавов: MA1, МА2, …, МА20.

Например: МА15 означает, марка магниевого деформируемого сплава с порядковым номером 15.

Марки литейных сплавов: МЛ3, МЛ4, …, МЛ19.

Например: МЛ15 означает, марка магниевого литейного сплава с порядковым номером 15.

8.  Титан, его сплавы, свойства, применение, марки

Титан — серебристо-белый металл низкой плотности (4,5 г/см³) с высокими механической прочностью, коррозионной и химической стойкостью. Температура плавления титана 1660°С, с углеродом он образует очень твердые карбиды. Титан удовлетворительно куется, прокатывается и прессуется.

В земной коре содержится около 60 соединений, содержащих титан, промышленную ценность среди которых имеют ильменит, перовскит и сфен.

Основными способами получения титана являются избирательная восстановительная плавка, восстановление тетрахлорида магния, переплав титановой губки. Очистку титана от примесей производят методом зонной плавки.

Механические свойства титана определяются степенью его чистоты. Примеси кислорода, азота и углерода, образующие с титаном различные соединения, оказывают существенное влияние на его свойства. К вредным примесям относится водород, вызывающий охрупчивание титана.

Для получения сплавов титана с заданными механическими свойствами его легируют различными элементами. Алюминий повышает жаропрочность и механическую прочность титана. Ванадий, марганец, молибден и хром повышают жаропрочность титановых сплавов. Сплавы хорошо поддаются горячей и холодной обработке давлением, обработке резанием, имеют удовлетворительные литейные свойства, хорошо свариваются в среде инертных газов. Сплавы работоспособны при температуре до 500°С.

Титановые сплавы классифицируют по:

-     технологическому назначению на литейные и деформируемые;

-     механическим свойствам — низкой (до 700 МПа), средней (700—1000 МПа) и высокой (более 1000 МПа) прочности;

-     эксплуатационным характеристикам — жаропрочные, химически стойкие и др.;

-     отношению к термической обработке — упрочняемые и неупрочняемые.

Деформируемые титановые сплавы по механической прочности выпускаются под марками:

-     низкой прочности — ВТ1;

-     средней прочности — ВТ3, ВТ4, ВТ5;

-     высокой прочности — ВТ6, ВТ14, ВТ15 (после закалки и старения).

Для литья применяются сплавы, аналогичные по составу деформируемым сплавам (ВТ5Л, ВТ14Л), а также специальные литейные сплавы.

Титан. Технически чистый титан (ГОСТ 19807—91) маркируют в зависимости от содержания примесей ВТ 1-00 (сумма примесей < 0,10%), ВТ1-0 (сумма примесей < 0,30%). Титан с содержанием примесей < 0,093% называется иодидным титаном.

Титановые сплавы классифицируют по:

-     технологии изготовления — деформируемые и литейные;

-     механическим свойствам — на сплавы нормальной прочности, высокопрочные, жаропрочные и повышенной пластичности;

-     способности упрочняться с помощью термической обработки — на упрочняемые и неупрочняемые термообработкой.

В литейных титановых сплавах в конце марки указывается буква «Л», например, ВТ20Л, ВТ3-1Л и т.д.

Отличительными особенностями титана и его сплавов являются хорошие механические свойства, малая плотность, высокая удельная прочность, хорошие технологические свойства и отличная коррозионная стойкость, что определяет их широкое применение в авиации, ракетной технике, судостроении, химической и других отраслях промышленности.