Коррозионные свойства. Сплав устойчив в атмосферных условиях и морской воде.

ЗАКЛЕПОЧНЫЕ СПЛАВЫ.

Сплав	γ, кг/м3	τср, кг/мм2	основа	содержание л.э. %
В65
Д18
АМг5П

МАГНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ.

Магний чрезвычайно легок, и это свойство могло бы сделать его прекрасным конструкционным материалом, но, увы – чистый магний мягок и непрочен. Поэтому конструкторы используют магний в виде сплавов его с другими металлами.

Ввиду того, что магний имеет весьма низкую коррозионную устойчивость, он в чистом виде как конструкционный материал не при­меняется.

γ = 1,74 г/см³, σ_в= 110 МПа, t_пл=651˚С, δ = 8%

Достоинства магниевых сплавов:

- малая плотность магниевых сплавов в сочетании с довольно высокой удельной прочностью;

- деформируемые магниевые сплавы средней прочности не чувствительны к надрезу при осевом растяжении, а при растяжении с перекосом их чувствительность к надрезу примерно такая же, как у алюминиевых сплавов средней прочности.

- хорошо поглощают вибрации;

- обладают хорошей обрабатываемостью резанием;

- немагнитны и не дают искры при ударах и трении;

- некоторые магниевые сплавы, работают в интервале температур от -253 до 350-400 °С.

Удельная вибрационная прочность магниевых сплавов с учетом демпфирующей способности почти в 100 раз больше, чем у дуралюмина, и в 20 раз больше, чем у легированной стали. Большую выгоду дает применение магниевых сплавов в деталях, работающих на продольный или поперечный изгиб. По удельной жесткости при изгибе и кручении магниевые сплавы превышают алюминиевые на 20 % и стали на 50 %.

Недостатки:

- низкая коррозионная стойкость;

- магниевые сплавы неприемлемы для работы в условиях непосредственного контакта с морской водой;

- при соединении деталей из магниевых сплавов с деталями из других металлов и сплавов возможна контактная коррозия, поэтому необходимо применять рекомендуемые методы защиты контактов

- низкая пластичность при нормальной температуре;

- взрывоопасен. При горении развивает t =2100˚С. При механической обработке возможно возгорание.

Одной из особенностей магниевых сплавов является их высокая, предрасположенность к интеркристаллической коррозии под напряжением, приводящей к постепенному растрескиванию изделий. В процессе воздействия коррозирующих окисляющих веществ в магниевых сплавах образуется оксидная пленка, которая в отличие от оксидной пленки, образующейся на алюминии, является непрочной и неплотной, почти не предохраняет магниевые сплавы коррозии. Магниевые сплавы значительно хуже обрабатываются давлени­ем, чем алюминиевые.

Магниевые сплавы принято делить на деформируемые для получения полуфабрикатов и изделий путем пластической деформации (МА) и литейные для получения деталей методом фасонного литья (МЛ).

 

ДЕФОРМИРУЕМЫЕ МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ.

 

Магний плохо деформируется при нормальной температуре. Пластичность сплавов значительно увеличивается при горячей обработке давлением (360…520^oС). Деформируемые сплавы маркируют МА1, МА8, МА9, ВМ 5-1.Обладают удовлетворительной свариваемостью.

Сплав МА18 применяют для малонагруженных деталей, работающих при температуре -253 + 60 °С, когда требуются высокая жесткость и малая масса.

Сплав МА21 применяют для средненагруженных деталей, работающих при температуре до 100-125 °С и криогенных температурах, когда требуются высокая жесткость и повышенная прочность при сжатии.

 

Марка Mg сплава	σв , кг/мм2	δ%
МА-8
МА-11
ВМД1
ВМ17

Применяют для барабанов колес шасси, штурвалов, качалок, колонок, педалей управления, арматуры и пр.

 

ЛИТЕЙНЫЕ МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ.

 

Литейные сплавы маркируются МЛ3, МЛ5, ВМЛ–1. Последний сплав является жаропрочным, может работать при температурах до 300^oС.

Отливки изготавливают литьем в землю, в кокиль, под давлением. Необходимы меры, предотвращающие загорание сплава при плавке, в процессе литья.

Новые высокопрочные коррозионностойкие литейные магниевые сплавы ВМЛ20 и ВМЛ18. Из литейных сплавов изготавливают детали двигателей, приборов.

 

Марка Mg сплава	σв	δ%
МЛ-4		7,5
МЛ-5
МЛ-14

 

Широкому внедрению литейных магниевых сплавов препятствует то обстоятельство, что их литейные свойства, коррозионная стойкость значительно ниже, чем у алюминиевых сплавов.

Магниевые сплавы типа электрон, применяемые в самолетостроении, содержат примерно 90% магния и 10% прочих металлов, из которых основным является алюминий, марганец и цинк. Благодаря содержанию марганца при коррозии сплава образуется поверхностный слой, предохраняющий металл от распространения коррозии в глубину.

Недостатком магниевых сплавов является легкая окисляемость их под действием влажного воздуха, вследствие чего на поверхности появляется пленка окислов, разъедаемая некоторыми газами и солями. Поэтому для защиты магниевых сплавов от коррозии их погружают в ванны с двухромовокислыми солями. Кроме того, магниевые сплавы легко воспламеняются. Электрон поставляется в виде листов, лент, труб и профилей. Методы защиты магниевых сплавов оксидными пленками и лакокрасочными покрытиями обеспечивают нормальную работу изделий из них в различных эксплуатационных условиях.

МЕДЬ И ЕЕ СПЛАВЫ.

Медь - металл розового – красного цвета, для него характерны высокие показатели электропроводности, теплопроводности, пластичности и стойкости против окисления.

γ = 8,9 г/см³, t_пл=1083˚С.

Мех свойства в отожженном состоянии: σ_в =200-250МПа, δ = 40 – 45%.

Нагартованная медь: σ_в =400МПа, δ% = 5. (Выпускается всего 6 марок М0, М1…М5).

Примеси: висмут Bi, сурьма Sb, мышьяк As, S, P. Эти примеси понижают пластичность меди и ухудшают ее электропроводность.

В авиационном двигателестроении, медные сплавы широко применяются как жаропрочные сплавы, характеризующиеся сочетанием высоких значений тепло- и электропроводности, коррозионной стойкости и механических свойств. Жаропрочные медные сплавы используют при рабочих температурах до 400-600°С, для паяно-сварных конструкций (например, камер сгорания газотурбинных двигателей), различного рода теплообменников, токоведущие пружины и упругие мембраны многих авиационных приборов.

Требование сочетания повышенных механических свойств, электрической проводимости является противоречивым, легирование, которым обеспечивается повышенные прочность и жаропрочность, неизбежно приводит к понижению проводимости.

Поэтому жаропрочные медные сплавы, как правило, являются низколегированными (суммарная концентрация легирующих элементов в них не превышает 5%).

Основными медными сплавами являются латуни, бронзы.

 

ЛАТУНИ.

Коррозионные свойства.

Применение:

БРОНЗЫ.

Коррозионные свойства.

Применение:

 

ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ.

 

Титан серебристо-белый легкий металл, с плотностью ρ = 4,5 г/см³, t_пл = 1660…1680^oС. (зависит от степени чистоты титана).

Чистый титан, в котором сумма примесей составляют 0,05…0,1 %, имеет:

Е=112 000 МПа, σ_вр≈ 300 МПа, δ=65%.

Наличие примесей сильно влияет на свойства.

Для технического титана ВТ1, с суммарным содержанием примесей 0,8 %,

предел прочности σ_вр =650 МПа, а относительное удлинение δ =20 %.

При температуре 882^oС титан претерпевает полиморфное превращение, α – титан с гексагональной решеткой переходит в β – титан с объемно-центрированной кубической решеткой.

Наличие полиморфизма у титана создает предпосылки для улучшения свойств титановых сплавов с помощью термической обработки.

Особо ценными свойствами титана является то, что он обладает высокой прочностью в нагартованном состоянии σ_в=850 МПа (85 кг/мм²) и хорошей коррозионной устойчивостью по отношению к морской воде, кислотам и ряду щелочей, благодаря тому, что на воздухе быстро покрывается защитной пленкой плотных оксидов. Титан имеет низкую теплопроводность. При нагреве выше 500^oС становится очень активным элементом. Он либо растворяет почти все соприкасающиеся и ним вещества, либо образует с ними химические соединения.

Легирование титана различными другими металлами имеет своим назначением упрочнение, однако оно достигается только в том случае, если легирующие элементы образуют с титаном твердые растворы. Все легирующие элементы, применяемые в титановых сплавах, разделяются на две группы:

а) стабилизирующие α-фазу; б) стабилизирующие β-фазу.

Элементы, повышающие t превращения, способствуют стабилизации α - тв. раствора и называются α - стабилизаторами, это - AL, О, N, С (алюминий, кислород, азот, углерод).

Элементы, понижающие t превращения, способствуют стабилизации β - тв. раствора и называются β – стабилизаторами, это – молибден, ванадий, хром, железо.

 

Кроме α – и β – стабилизаторов различают нейтральные упрочнители: олово, цирконий, гафний

 

 

Рис.15.1. Влияние легирующих элементов на полиморфизм титана.

 

В соответствии с влиянием легирующих элементов титановые сплавы при нормальной температуре могут иметь структуру α или α+β.

α-сплавы не упрочняются термической обработкой и применяются в отожженном состоянии. Сплавы с цирконием наиболее технологичны, но это самые дорогие из α-сплавов. В горячем состоянии сплавы, прокатывают и штампуют.

Двухфазные сплавы α+β упрочняются с помощью термической обработки — закалки и старения. В отожженном и закаленном состояниях они имеют хорошую пластичность, а после старения — высокую прочность и жаропрочность. Чем больше β-фазы содержится в структуре сплава, тем он прочнее в отожженном сост-ии и сильнее упрочняется при термической обработке.

Сплавы на основе титана можно подвергать всем видам, химико-термической и термомеханической обработке.

Упрочнение титановых сплавов достигается легированием, наклепом, термической обработкой.

Часто титановые сплавы легируют алюминием, он увеличивает прочность и жаропрочность, уменьшает вредное влияние водорода, увеличивает термическую стабильность. Для повышения износостойкости титановых сплавов их подвергают цементации или азотированию.

Преимущества титановые сплавов:

- сочетание высокой прочности (σ_в=800…1000МПа) с хорошей пластичностью (δ=12…25%);

- малая плотность, обеспечивающая высокую удельную прочность;

- удельная прочность (отношение прочности и плотности) лучших титановых сплавов достигает 30-35 и более, что почти вдвое превышает уд. прочность легированных сталей.

- хорошая жаропрочность, до 600…700^oС;

- высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах;

- хорошая свариваемость, а так же титан и его сплавы парамагнитны (не сохраняют намагничивания в отсутствие внешне прикладного магнитного поля).

 

Недостатки титановых сплавов:

- высокая стоимость производства, титан значительно дороже железа, алюминия, меди, магния;

- плохие антифрикционные свойства, обусловленные налипанием титана на многие материалы, титан в паре с титаном не может работать на трение;

- активное взаимодействие со всеми газами составляющими атмосферу при высоких температурах, особенно в жидком состоянии, в результате чего титан и его сплавы можно плавить лишь в вакууме или в среде инертных газов;

Основным недостатком титановых сплавов является плохая обрабатываемость режущим инструментом, аналогичная обрабатываемости нержавеющих сталей аустенитного класса.

По способу производства деталей различаются деформируемые (ОТ4, ВТ9, ВТ22, ВТ23) и литейные (ВТ 21Л, ВТ 31Л) сплавы.

Литейные сплавы обладают более низкими механическими свойствами, чем соответствующие деформируемые. Упрочняющая термическая обработка не применяется, так как резко снижает пластичность сплавов.

 

Химический состав в %

Марка сплава	Ti	А1	V	Мо	Mn	Сr	Fe	Zr
ОТ4	основа	3,5-5,0	-	-	0,8-2,0	-	0,3	до 0,3
ВТ6	основа	5,3-6,8	3,5-5,3	-	-	-	0,3	до 0,3
ВТ22	основа	4,4-5,9	4,0-5,5	4,0-5,5	-	0,5-2,0	0,5-1,5	до 0,3
ВТ23	основа	4,0-6,3	4,0-5,0	1,5-2,5	-	0,8-1,4	0,4-0,8	-

 

Сплав ОТ4

Титановый деформируемый сплав (среднепрочный), γ = 4550кг/м³, σ_вр= 700 – 900 МПа (70-90кг/мм²); σ_0,2 =600-650МПа.

Коррозионные свойства. Сплав устойчив в атмосферных условиях и морской воде.

Термическая обработка. Сплав не упрочняется термической обработкой и применяется в отожженном состоянии. Сплавы с цирконием наиболее технологичны, но это самые дорогие из α-сплавов.
Применение: Сварные узлы и детали, длительно работающие при температуре 350-400°; коррозионная стойкость хорошая; класс по структуре α.

 

Сплав ВТ6

Титановый деформируемый сплав, класс по структуре α+β.

γ = 4430кг/м3, σ_вр = 835-1100 МПа.

Сплав обладает оптимальным соотношением прочности и пластичности. Алюминий, содержащийся в ВТ6, усиливает его прочность и жароустойчивость, а ванадий повышает не только прочность но и пластические свойства материала. Сплав гораздо менее восприимчив к водороду, в отличие от ОТ4 и ОТ4-1, практически не поддается солевой коррозии, т.е. обладает хорошими технологическими свойствами.

Термообработка: Закалка и старение

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: