14. Магний и его сплавы
Магний — очень легкий металл. Плотность его составляет 1,74 г/см3. Температура плавления равна 651° С. Кристаллическая решетка — гексагональная. Полиморфных превращений магний не имеет. Он легкгд окисляется на воздухе, а при повышении температуры самовоспламеняется. Предел прочности чистого магния составляет 180 Мн/м2 (18 кГ/мм2), относительное удлинение равно около 5%.
Ввиду низких коррозионной стойкости и механических свойств чистый магний в качестве конструкционного материала в технике не применяется. Для приготовления сплавов используют технический магний Мг1, содержащий 99,9% Mg и Мг2 с 99,75% Mg.
Основными легирующими элементами в сплавах на основе магния являются алюминий, цинк и марганец. Алюминий и цинк растворяются в магнии, а при содержании в количестве сверх предела растворимости образуют химические соединения. Присадка алюминия и цинка применяется для упрочнения сплавов. Благодаря ограниченной растворимости этих элементов возможна термическая обработка сплавов.
Но относительное влияние термической обработки на прочность магниевых сплавов меньше, чем на прочность алюминиевых сплавов. Для повышения коррозионной стойкости и измельчения зерна в магниевые сплавы вводят марганец.
Вредными примесями, попадающими в магниевые сплавы в процессе производства, являются натрий, калий, никель и железо.
Благодаря малой плотности магниевые сплавы находят применение в авиации и приборостроении.
Деформируемые магниевые сплавы маркируют буквами МА, например MAI, МА2 и т. д. Все магниевые деформируемые сплавы подвергают обработке давлением при 300— 400° С, так как при комнатной температуре они хрупки. Состав и механические свойства деформируемых магниевых сплавов.
Магниевые сплавы плохо переносят ударные и знакопеременные нагрузки. Они хорошо обрабатываются резанием.
Литейные магниевые сплавы уступают алюминиевым по жидкотекучести, склонности к образованию трещин и микрорыхлот. Склонность к самовозгоранию при заливке затрудняет процесс литья. Но магниевые сплавы значительно легче алюминиевых. Это весьма важно для авиации и ракетной техники и т. д. Литейные сплавы маркируют буквами МЛ (например, МЛ2,МЛ4 и др.)- Состав и механические свойства литейных магниевых сплавов приведены в табл. 9.
Многие магниевые сплавы неплохо свариваются.
15. Титан и его сплавы
Титан по мировым запасам руды занимает следующее место после алюминия, железа и магния. Ввиду трудности получения металлического титана из руд в технике его стали применять относительно недавно. Кристаллическая решетка титана при температурах до 882 С гексагональная (а-титан), выше 882° С — кубическая объемноцентрированная (В-титан). Температура плавления чистого титана, полученного йодидным методом, составляет 1660° С. Плотность титана относительно небольшая — 4,5 г/см3. Предел прочности титана составляет около 530 Мн/м2 (53 кГ/мм2). Относительное удлинение 25%. Титан обладает высокой УНМИДР. ской стойкостью в атмосферных условиях, морской воде, многих кислотах и ш^тчах^_Ж?ф9^л^^яя стошшст-ь-его-выше,-чем у нержавеющей стали Х18Н10Т. Титан применяют в основном в хими-чесжгн~нттомышлён'н6сти) сплавы титана — в авиации, так как при небольшом удельном весе (в 1,7 легче стали) титановые сплавы почти не уступают сталям_1то_^гг)очности. "
Тематический титан~марки ВТ1 содержит 99,2% ТГ. Основные примеси: до 0,3% Fe, до 0,1% С, до 0,15% 02 и N2 (каждого элемента). Из титана ВТ1 делают листы толщиной более 0,5 мм, прутки, проволоку, поковки и штамповки* Он хорошо обрабатывается давлением в горячем состоянии. Допускает штамповку деталей несложной формы из листа в холодном состоянии. Удовлетворительно обрабатывается резанием (приблизительно так же, как аустенитные нержавеющие стали). Хорошо сваривается. Технический титан применяют для конструкций с рабочей температурой стенки до 300—350° С.
Для повышения прочности в титан добавляют хром, алюминий, ванадий и молибден. Титановый сплав ВТ5, из которого изготавливают поковки, сортовой прокат и трубы, имеет предел прочности 900 Мн/м2 (90 кГ/мм2) и условный предел текучести 800 Мн/м2 (80 кГ/мм2), т. е. выше, чем у конструкционной углеродистой стали. При нагреве до 400° С предел прочности сплава ВТ5 снижается до 500 Мн/м2 (50 кГ/мм2), предел текучести — до 400 Мн/м2 (40 кГ/мм2). Сплав обладает высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах.
Наиболее жаропрочный титановый сплав ВТ8. Из него изготавливают поковки и штамповки. В сплав ВТ8, кроме титана, входят 3% Мо и 6,3% А1. При температуре 500° С предел прочности сплава ВТ8 составляет 720 Мн/м2 (72 кГ/мм2), а условный предел текучести 570 Мн/м2 (57 кГ/мм2). Стоимость листа из титана и его сплавов выше стоимости аустенитной нержавеющей стали типа Х18Н10Т в три-четыре раза (с учетом разницы в плотности).
В энергетике титановые сплавы могут найти применение для лопаток последних ступеней мощных турбин. По прочности титановые сплавы приближаются к сталям, а плотность их существенно меньше (7,8 г/см3 у сталей и 4,5 г/см3 у титана). Основная нагрузка на выходные лопатки — от центробежных усилий. Чем меньше плотность, тем меньше эти усилия.