Az alumíniumötvözetek osztályozása. A kapott eredmények elemzése Állapotdiagram alumínium-magnézium

Az alumínium és magnéziumötvözetek összes ipari összetétele a magnéziumtartalom tekintetében az Al-Mg rendszer állapotdiagramjának tartományába esik, ami az α szilárd oldatnak felel meg. A szilárd oldat koncentrációja a hőmérséklet emelkedésével nő, ami elvileg lehetővé teszi az Al-Mg ötvözetek jelentős megerősítését hőkezeléssel (keményítéssel).
Öntött állapotban a 9% feletti Mg-ot tartalmazó alumíniumötvözetek α+β szerkezetűek; A β fázis, amely egy rideg intermetallikus vegyület, körülbelül 35-38% Mg-ot tartalmaz.
Az egyensúlyi fázisdiagram szerint a 10% Mg-ot tartalmazó ötvözetek esetében a β-fázis felszabadul a szilárd oldatból, mivel a magnézium alumíniumban való oldhatósága csökkenő hőmérséklet mellett csökken (22. ábra). Valós megszilárdulási körülmények között az intenzív mikroliquációs folyamatok és a diffúziós folyamatok elégtelen sebessége miatt a β-fázis 450°C-on degenerált eutektikum formájában szabadul fel az anyalúgból. Ezt kísérletekkel igazolták (a keményedő ötvözetet különböző hőmérsékleteken hűtötték ki). Az α szilárd oldatból történő kiválása következtében képződő β-fázis mennyisége az ötvözet magnéziumtartalmától függ. A rendelkezésre álló adatok szerint homokformába öntéskor akár 7% is megmarad szilárd oldatban.

A β-fázisú felszabadulás mechanizmusa az öregedés időtartamától függően nem teljesen ismert. Az öregedési folyamat következő sorrendje megengedett: magnéziummal dúsított „zónák”, nem egyensúlyi β" - egyensúlyi β.
A zónák létezését csak az ötvözetek elektromos ellenállásának mérése igazolja. A kis lemezek formájában kicsapódó β" és β fázis szerkezete nagyon összetett, ezeket a fázisokat röntgendiffrakciós analízissel vizsgáltam.
Ebben a munkában az oltóközeg H homogenizálási idejének hatását vizsgáltuk az öregedési folyamatra. Minél hosszabb a homogenizálási idő, annál egyenletesebben oszlik el a magnézium a szemcse keresztmetszetében. 16 órás homogenizálás után az ezt követő öregedés csak a magnéziumban dúsított zónákban, azaz a szemcsehatárokhoz közeli csapadékképződéshez vezet, és egyértelműen kiderül az ötvözet dendrites szerkezete. A homogenizálási idő fokozatos növekedésével a csapadék eloszlása ​​a szemek érlelés utáni keresztmetszetében kiegyenlítődik. Azonban még 160 órás melegítés után is, egyenletes váladékeloszlás mellett, a dendritek körvonalával ellátott egyes területek észlelhetők. Ez utóbbi esetben a 16 órás homogenizálást követően megfigyelhető képpel ellentétben a szemcsehatárok közelében lévő területek csapadékban fogynak. A váladékozás minden esetben tűk formájában történik.

A csapadékképződést a homogenizálási időn kívül a kioltási körülmények is befolyásolják. Hideg vízben lehűtve a β-fázis a szemcsehatárok mentén folyamatos formában szabadul fel a későbbi öregítés során. A forrásban lévő vízben vagy forró olajban történő kioltás az öregedés után a β-fázis kicsapódását eredményezi a szemcsehatárok mentén izolált zárványok formájában.
Az eredmények megvitatása és elemzése során felismerhető, hogy a szemcsehatárokkal szomszédos zónákban a maradék dendrites szegregáció és a megüresedett helyek jelentős hatással vannak a β-fázisú csapadék körülményeire és természetére. Az üresedés felgyorsítja a β-fázisú szétválás folyamatát, mivel kialakulása térfogatnövekedéssel jár.
Az Al-Mg rendszer ötvözeteinek metastabil diagramja (23. ábra) alapján javasolt a β-fázis képződési sorrendjének diagramja a 10%-os Mg-tartalmú ötvözetek öregítése során (24. ábra). A szemcsehatárok mentén az elválasztási és szekvenciális átalakulási folyamatok egy fokozattal gyorsabban haladnak, mivel itt nagyobb a magképződés lehetősége.

A szemcsehatár menti csapadékmentes területek jelentik az öntvények gyenge pontját, ezért a szemcsehatárok mentén pusztulás következik be, különösen a második szakaszban, a hideg vizes oltás során, amikor a β-fázis folyamatos láncokat alkot. Az öntvények szilárdsági tulajdonságai csökkennek. A korrózióállóság a legerősebben a β"→β átalakulás során romlik (25. ábra) Feltételezhető, hogy az ötvözetek korrózióállósága a β-fázisú kiválás jellegétől függ, ami jól látható a 25. ábrán. összhangban van azzal a ténnyel, hogy a hideg vízben megkeményedett ötvözetek csökkentik a korrózióállóságot.
táblázatban A 12-14. ábrák az Al-Mg rendszer ipari ötvözeteinek összetételét és tulajdonságait mutatják be.
Az alumínium-magnézium rendszer legfeljebb 6% Mg-ot tartalmazó ötvözeteit hőkezelés nem erősíti meg. Az oldatos keményítés jelentősen javítja a 9% feletti Mg-ot tartalmazó ötvözetek mechanikai tulajdonságait.

A kettős alumínium-magnézium ötvözetek közül a 10-12% Mg-ot tartalmazó ötvözetek rendelkeznek a legnagyobb szilárdsággal, és edzett állapotban is nagy rugalmassággal rendelkeznek. A magnéziumtartalom további növelésével az ötvözetek mechanikai tulajdonságai csökkennek, mivel a hőkezelés során az ötvözet ridegségét okozó β-fázisfelesleget nem lehet szilárd oldattá alakítani. Ezért az Al-Mg rendszer összes ipari ötvözete a legfeljebb 13% magnéziumtartalmú szilárd oldatok típusába tartozik.
Az AL13 ötvözet a magnéziumon kívül szilíciumot és mangánt is tartalmaz. A szilícium adalékok segítenek javítani az ötvözet öntési tulajdonságait a kettős eutektikus α+Mg2Si mennyiségének növekedése miatt. Az AL13 ötvözet mechanikai tulajdonságai 1% Si bevezetésével kismértékben változnak: a szilárdság kissé nő, a hajlékonyság kissé csökken.
Az AL13 ötvözethez mangánt főként a vas káros hatásainak csökkentésére adnak, amely kristályosodás során tű- és lemez alakú kristályok formájában kicsapódik, és nagymértékben csökkenti az ötvözet hajlékonyságát. Amikor mangánt viszünk egy ötvözetbe, MnAl6 vegyület keletkezik, amelyben a vas feloldódik. Ennek a csatlakozásnak kompakt csontváza vagy akár ekviaxiális alakja van.
A vas, réz, cink és nikkel szennyeződései negatívan befolyásolják az AL13 ötvözet korrózióállóságát. 0,8%-ot meghaladó szilíciumtartalomnál az ötvözet korrózióállósága is csökken, mangán hozzáadásával pedig nő.
Az AL13 minőségű ötvözet nem erősödik meg hőkezeléssel, és alacsony mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik. Előnye például a sziluminokhoz képest viszonylag nagy korrózióállósága, jó hegeszthetősége és (a Mg2Si vegyület jelenléte miatt a szerkezetben) fokozott hőállósága.
Az AL13 minőségű ötvözetet olyan alkatrészek gyártására használják, amelyek közepes terhelést viselnek, és tengervízben és enyhén lúgos folyadékokban működnek. Az ötvözetet tengeri hajóépítéshez, valamint magas hőmérsékleten (180-200°C-ig) működő alkatrészek gyártásához használják.
Az edzett állapotban magas magnéziumtartalmú (9-11%) ötvözetek (AL8, AL8M, AL27-1) nagyon jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek. A közvetlenül öntött alkatrészekből vágott mintákban lévő ötvözetek mechanikai tulajdonságai azonban nagyon egyenetlenek; Az egyenetlen tulajdonságok fő oka az öntvény heterogenitása, amely zsugorodási lazaság és porozitás formájában, valamint az öntvény masszív részein lévő oxidzárványok formájában észlelhető.
Ezen ötvözetek nagyon nagy hátránya a természetes öregedéssel szembeni fokozott érzékenységük. Megállapítást nyert, hogy az alumínium-magnézium ötvözetek 10% feletti Mg-tartalma a megkeményedett öntvénydarabok ridegségét okozza hosszú távú tárolás és üzem közben.
táblázatban A 15. ábra a különböző magnéziumtartalmú ötvözetek mechanikai tulajdonságainak változását mutatja a hosszú távú természetes öregedés során. A bemutatott adatok azt mutatják, hogy a magnéziumtartalom növekedésével nő a természetes öregedési hajlam. Ez a folyáshatár, a végső szilárdság növekedéséhez és a hajlékonyság meredek csökkenéséhez vezet.
Tizenegy évig öregített ötvözetminták szemcseközi korróziós vizsgálatakor azt találták, hogy a 8,8%-nál kevesebb Mg-ot tartalmazó ötvözetek nem érzékenyek erre a korróziótípusra, és magasabb magnéziumtartalommal az összes vizsgált ötvözet nagyobb fokú korróziót ér el. a természetes öregedés hatására hajlamos a szemcseközi korrózióra.
A standard módszer szerint vizsgált minták felületén a fókuszos korróziós elváltozások átlagos mélysége 3%-os NaCl-oldatba, 1%-os sósav hozzáadásával egy napra merítve: 0,11 mm - 8,8% Mg tartalommal a ötvözet, 0,22 mm - 11,5% Mg és 0,26 mm - 13,5% Mg.
Az AL27 és AL27-1 alumínium-magnézium ötvözetek fő ötvözőkomponenseinek tartalma (magnézium, berillium, titán, cirkónium) azonos; az AL27-1 ötvözet vas- és szilícium-szennyezőanyag-tartalma nem haladhatja meg a 0,05%-ot.

táblázatban A 16. ábra egy vas-, szilícium- és magnézium-szennyeződéseket tartalmazó alumínium-magnézium ötvözet mechanikai tulajdonságait mutatja be.
A fenti adatok mindenekelőtt azt mutatják, hogy egy 9%-nál kevesebb magnéziumot (0,1% vasat és szilíciumot) tartalmazó ötvözet viszonylag alacsony mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik (σв = 28,5 kgf/mm2; δ5 = 12,5%). A vizsgált ötvözetek közül a 10,5% Mg-ot tartalmazó ötvözet (σв = 38 kgf/mm2; δ5 = 26,5%) rendelkezik a legmagasabb mechanikai tulajdonságokkal. 12,2%-os magnéziumtartalom mellett a szakítószilárdság is magas szinten van (38,3 kgf/mm2), de a nyúlás valamivel kisebb (21%).
Amikor az AL8 ötvözet vastartalma 0,38%-ra nő ugyanazon szilíciumtartalom mellett (0,07%), a szakítószilárdság nem változik, és a nyúlás enyhén csökken. Az ötvözet szilíciumtartalmának 0,22%-ra való növekedésével mind a szakítószilárdság (33,7 kgf/mm2-ig), mind a nyúlás (17,5%) jelentősen csökken. A szilíciumtartalom 0,34%-ra növelése alacsony vastartalom mellett is (0,10%) jelentősen csökkenti a mechanikai tulajdonságokat: a szakítószilárdság 29,5 kgf/mm2-re, a nyúlás 13%-ra csökken. Ha ezen felül ennek az ötvözetnek a vastartalmát 0,37%-ra növeljük, akkor a mechanikai tulajdonságok tovább csökkennek, de kisebb mértékben, mint a szilíciumtartalom növekedésével: a szakítószilárdság 27,6 kgf/mm2 lesz, a nyúlás pedig csökken. 10,5% legyen.
A kis mennyiségű szilícium káros hatásának okának nyilvánvalóan a Mg2Si vegyület képződése tekinthető, amely a szilíciumnak a magnéziumhoz való nagy affinitása miatt alakult ki. Minél több szilícium van az ötvözetben, annál több lesz ez a vegyület. A Mg2Si vegyület úgynevezett „kínai font” formájában kristályosodik ki, és a szemcsehatárok mentén elhelyezkedve megzavarja a szilárd oldatszemcsék kötődését, emellett megköt bizonyos mennyiségű magnéziumot.

ábrán. A 26., a, b ábrákon látható, hogy a 10% Mg-ot tartalmazó alumíniumötvözetek mikroszerkezetét hasonlítják össze öntött állapotban, különböző tisztaságú anyagokból. A nagy tisztaságú anyagokból öntött ötvözet szerkezete szilárd alumínium-magnézium-oldat szemcséiből áll, amelyek határai mentén az Al3Mg2 fázis található. Az alacsony tisztaságú anyagokon előállított ötvözet szerkezetében az Al3Mg3 fázison kívül a Mg3Si vegyület „kínai betűtípus” és a FeAl3 vegyület kétféle lemez formájában látható - lapos és csillag alakú (ezek látszólag azonos alakú különböző részek). A Mg2Si vegyület a szemcsehatárok mentén, a FeAl3 lemezek pedig a szemcsék belsejében helyezkednek el, vagy metszik a határaikat. Egyes esetekben a FeAl3 lemezek Mg2Si kristályokat metszenek, ami az olvadékból való elsődleges kristályosodásukat jelzi. A hőkezelés után a Mg2Si fázis szilárd oldatba megy át, és a nagy tisztaságú anyagokból készült ötvözet mikroszerkezete szilárd oldat szemcséit képviseli (26c. ábra).
A vas és a szilícium káros szennyeződéseinek éles korlátozása, valamint a berillium, titán és cirkónium adalékok alumínium-magnézium ötvözetekbe (AL27 és AL27-1) történő bevezetése hozzájárul ezen ötvözetek korrózióállóságának és mechanikai tulajdonságainak jelentős növekedéséhez. az AL8 CO-ötvözethez képest.
A nagy tisztaságú Al-Mg ötvözetek különféle elemek adalékanyagaival történő további ötvözésének hatása az AL8M ötvözet példáján követhető nyomon. A magas (akár 11,5%-os) magnéziumtartalmú Al-Mg ötvözetek (AL8, AL27) egyik hátránya a természetes öregedési hajlam, a képlékeny tulajdonságok csökkenése és az öntvények repedésének lehetősége. Feltételezhető azonban, hogy találhatunk módokat az AL8 ötvözet tulajdonságainak stabilizálására. Az egyik az α szilárd oldat magnézium-túltelítettségének mértéke, azaz az ötvözet magnéziumtartalmának csökkentése. Ugyanakkor az öregedési folyamat sebessége meredeken csökken. Meg kell azonban jegyezni, hogy az ötvözet magnéziumtartalmának csökkenésével az ötvözet mechanikai tulajdonságai romlanak. Az ötvözetek mechanikai tulajdonságainak javítása érdekében ebben az esetben ötvözést és módosítást kell alkalmazni.

táblázatban A 17. ábra a molibdénnek és a kálium-fluorocirkonát sóval végzett kezelésnek az Al-Mg (10,5% Mg) ötvözet tulajdonságaira és szemcseméretére gyakorolt ​​hatását mutatja be a munka szerint.
Ha az olvadékot kálium-fluor-cirkonáttal kezelik, a molibdén tizedszázalékos adagolása hozzájárul az ötvözet kristályos szemcséinek nagyon erős finomításához; a legnagyobb köszörülési hatást 0,1% Mo-nak az AL8 ötvözetbe történő bevezetésével érjük el.
Az erősebb szemcsefinomítás cirkónium és molibdén együttes hozzáadásával, mint ezen elemek mindegyikének külön-külön történő hozzáadásával nyilvánvalóan azzal magyarázható, hogy az egyes adalékok oldhatósága a másik jelenlétében csökken. Ennek lényegesen nagyobb számú intermetallikus részecskék, azaz gócképző központok képződéséhez kell vezetnie. A sok centrumból történő kristályosítás finomabb szemcseszerkezetet biztosít.
A szemcsefinomítás hatásával teljes összhangban a mechanikai tulajdonságok megváltoznak. A bemutatott mechanikai vizsgálatok eredményei azt mutatják, hogy az olvadék kálium-fluor-cirkonáttal történő kezelése és 0,1% Mo bejuttatása lehetővé teszi az ötvözet szilárdsági tulajdonságainak 29,9-ről 43-44 kgf/mm2-re, a folyáshatár 18-ról 22-re történő növelését. kgf/mm2 és a relatív nyúlás 14-23%. Ha a molibdéntartalom meghaladja a 0,1%-ot, a mechanikai tulajdonságok romlanak.
táblázatban A 18. ábra az AL8, AL8M és AL27-1 ötvözetek összehasonlító tulajdonságait mutatja.

Amint azt korábban említettük, az Al-Mg ötvözetek magnéziumtartalmának csökkentése, valamint a különféle adalékokkal való ötvözés jelentősen csökkentheti a túltelített szilárd oldatok bomlási sebességét, valamint megváltoztathatja az általános korrózió sebességét és az ötvözetek érzékenységét kristályközi korrózió.
Ennek a hatásnak a tisztázása érdekében a munka különböző magnézium- és ötvöző adalékanyagokat tartalmazó ötvözetek nedves kamrájában végzett vizsgálatok eredményeit mutatja be (19. táblázat).
A vizsgálatok azt is kimutatták, hogy a relatív súlygyarapodás időbeli változása egy parabola törvénynek engedelmeskedik. Ez arra utal, hogy minden ötvözetből származó minták felületén jó védő tulajdonságokkal rendelkező, sűrű oxidfilm képződik. Az oxidfilm legintenzívebb növekedése az első 500 nap során következik be. Ezt követően az oxidációs sebesség stabilizálódik. Meg kell jegyezni, hogy a módosított ötvözetek filmje láthatóan jobb védő tulajdonságokkal rendelkezik.

A mikroszerkezet vizsgálata kimutatta, hogy az interkristályos korrózió folyamata a tartalmú ötvözetekben a korróziós vizsgálatok teljes időtartama alatt nem fejlődött észrevehetően.
A 11,5% Mg-ot tartalmazó ötvözetek eltérően viselkednek. A módosított ötvözetek mintáinak relatív tömegnövekedésében bekövetkezett változás természete is megfelel a parabola törvénynek. Az oxidációs sebesség azonban észrevehetően megnő a 8,5% Mg-ot tartalmazó ötvözetek oxidációs sebességéhez képest, és az oxidfilm észrevehetően nagyobb vastagságban nyer védő tulajdonságokat.
Az eredeti ötvözetben a relatív súlygyarapodás változásának természete is engedelmeskedik a parabola törvénynek. A 300 és 500 nap közötti időintervallumban azonban az oxidfilm növekedési sebességének hirtelen növekedése figyelhető meg. Ez a jelenség nyilvánvalóan azzal magyarázható, hogy az oxidfilm ebben az időszakban megreped, mivel jelentős belső feszültségek léptek fel benne.
Miután az újonnan képződött oxidok begyógyítják az oxidfilm repedéseit, az oxidációs sebesség csökkenni fog, és gyakorlatilag változatlan marad a jövőben.
A 11,5% Mg-ot tartalmazó ötvözetek mikroszerkezetének vizsgálata kimutatta, hogy az eredeti ötvözetben 300 napos korróziós vizsgálatok után a β-fázis kiválása miatt a szemcsehatárok erősen megvastagodnak, és az ötvözet hajlamossá válik a kristályközi korrózióra. Nyilvánvalóan ebben az időszakban kezdődik meg a korróziós repedések kialakulása, hiszen a tesztelés 500. napjára a korróziós repedések nagyon mélyen behatolnak a fémbe, és meglehetősen sok szemcsehatárt rögzítenek.
A módosítatlan ötvözetekkel ellentétben a módosított ötvözetekben a kristályközi korrózió folyamata a fém felületi rétegére korlátozódik, és még 1000 napos korróziós tesztek után sem fejlődik ki erősen. Megjegyzendő, hogy az interkristályos korrózió folyamata a cirkóniummal és molibdénnel módosított ötvözetben a legkevésbé fejlett.
A szerkezeti változásokkal teljes összhangban az ötvözetek mechanikai tulajdonságaiban bekövetkezett változások.
Ahogy a táblázat adatai is mutatják. 19, a módosított ötvözetek szakítószilárdsága folyamatosan növekszik, ami a természetes öregedési folyamattal magyarázható. Az eredeti ötvözetben párhuzamosan két folyamat játszódik le: a természetes öregedés, amely megerősíti az ötvözetet, és a kristályközi korrózió folyamata, amely lágyítja azt. Ennek eredményeként az eredeti ötvözet szakítószilárdsága 1000 napos korróziós tesztekkel némileg csökken is.
Még inkább jelzésértékű az ötvözetek relatív nyúlásának változása: az eredeti ötvözetnél a plasztikus tulajdonságok meredek csökkenése 100 napos korróziós tesztek után kezdődik, míg a módosított ötvözetek esetében csak 500 nap után. Megjegyzendő, hogy a módosított ötvözetek képlékenységének csökkenése 500 napos korróziós vizsgálatok után inkább az ötvözet természetes öregedés következtében bekövetkező ridegedési folyamatával magyarázható, mint a kristályközi korrózió folyamatával.

A magas magnéziumtartalmú Al-Mg ötvözetek (AL8, AL8M, AL27-1, AL27) hátrányai közé tartozik még a szemcseközi korrózióra való érzékenység és a 80 °C feletti hőmérsékleten történő hosszan tartó melegítés következtében fellépő feszültségkorrózió (20. táblázat). . Ezért ezek az ötvözetek olyan erőelemek gyártásához ajánlottak, amelyek rövid ideig működnek -60 és +60 °C közötti hőmérsékleten, és bizonyos esetekben sikeresen használhatók a szűkös bronz és sárgaréz, rozsdamentes acélok és deformálható alumínium helyett. ötvözetek nagy alkalmazású alkatrészek és alkatrészek (beleértve az ütéseket és a váltakozó terheléseket) különféle körülmények között (beleértve a tengervizet és a ködöt is).
Az ezekből az ötvözetekből készült öntvényekben a repedések kialakulásának hajlamának csökkentése érdekében a hosszú távú működés során az ötvözetek magnéziumtartalmát 10% -ra kell korlátozni, és az alkatrészeket 50-60 ° C-ra melegített olajban kell kioltani.
Az AL23 és AL23-1 ötvözetek edzett állapotban nem hajlamosak a szemcseközi korrózióra. Ezen ötvözetek öntött állapotában a szemcseközi korrózió vizsgálatakor korrózió kialakulása figyelhető meg a szemcsehatárok mentén, amelyet az okoz, hogy az ötvözet öntvényszerkezetében a szemcsehatárok mentén felszabaduló β-fázis többlet van jelen. a kristályosodási folyamat.
Az AL23-1 és AL23 ötvözetek jellemző tulajdonságait a táblázat tartalmazza. 21.

Az AL23-1 és AL23 ötvözetek argoníves hegesztéssel kielégítően hegeszthetők. A hegesztett kötések szilárdsága az alapanyag szilárdságának 80-90%-a. Jó eredményeket értek el az AL23-1 ötvözetből készült öntött alkatrészek és az AMg6 kovácsolt ötvözetből készült alkatrészek hegesztésekor.
Az AL23-1 és AL23 minőségű ötvözetek öntött és edzett állapotban egyaránt használhatók. Öntött állapotban az AL23 és AL23-1 ötvözetek közepes statikus és viszonylag kis ütési terhelést hordozó alkatrészek gyártására szolgálnak. Edzett állapotban az AL23-1 ötvözet közepes statikus és lökésterhelés mellett működő alkatrészek gyártására szolgál. Az AL29 minőségű ötvözetet különféle éghajlati viszonyok között való használatra tervezték. Az AL29 ötvözetöntvényeket speciális hőkezelés nélkül használják. Az öntött állapotban lévő AL29 ötvözet kielégítő korrózióállósággal rendelkezik. A korrózióállóság további növelése érdekében az AL29 ötvözetből készült alkatrészeket krómsavban eloxálják. A fröccsöntésre szánt AL29 ötvözet kémiai összetételében különbözik az AL13 ötvözettől magasabb magnéziumtartalmában, valamint alacsonyabb megengedett szennyezőanyag-tartalmában. Az ötvözetet öntött állapotban használják. Az AL29 ötvözet mechanikai és öntési tulajdonságait tekintve felülmúlja az AL13 ötvözetet, és minden más tulajdonságában hasonló ahhoz, és közepes statikus és lökésterhelés mellett működő alkatrészek gyártására, valamint szubtrópusi környezetben működő készülékekben használják. klímák. Az AL29 ötvözetből készült alkatrészek akár 150°C-os hőmérsékleten is hosszú ideig működhetnek.
Az AL22 ötvözetet fröccsöntésre fejlesztették ki, amely néhány percig, de néha több tíz percig is magas hőmérsékleten üzemelő berendezésekben és szerelvényekben működő alkatrészek gyártására talált. Az AL22 ötvözet nagy mennyiségű magnéziumot (10,5-13%) tartalmaz, ami lehetővé teszi az öntvények edzett állapotú használatát. Az ötvözet kis mennyiségű titán és berillium hozzáadásával javítja az öntési és szilárdsági tulajdonságait. Az AL22 ötvözet technológiai tulajdonságaiban, szilárdsági jellemzőiben és hőállóságában egyaránt felülmúlja az AL13 ötvözetet. Az ötvözet legnagyobb szilárdsága érdekében magnéziumtartalmat kell tartalmaznia a felső határon (legfeljebb 13%), és szilíciumot az alsó határon; összetett konfigurációjú öntvényelemek esetén a magnéziumtartalom az alsó határon, a szilíciumtartalom a felső határon legyen.
Az ötvözet hátránya a csökkent rugalmasság. Az AL22 ötvözetet olyan összetett konfigurációjú alkatrészek öntésére használják, amelyek közepes statikus terhelés mellett (aggregátum és műszer típusú alkatrészek) működnek, korrozív légköri és tengervízi körülmények között. Az ötvözetet legszélesebb körben használják alkatrészek fröccsöntésére. Ebben az esetben az öntvényeket öntött állapotban használják. Az AL22 ötvözetből készült alkatrészek akár 200°C-os hőmérsékleten is hosszú ideig működhetnek.
Az új AL28 minőségű öntvényötvözet öntött állapotban (hőkezelés nélkül) édesvízi csővezetékek, olaj- és tüzelőanyag-rendszerek szerelvényeinek, valamint hajószerkezetek és berendezések alkatrészeinek gyártására szolgál, amelyek működési hőmérséklete nem Magasabb hőmérsékleten a szilárd oldat intenzív bomlása és a szemcsehatárok mentén a β-fázis kiválása következik be, ami az ötvözet rideggé válását okozza.
táblázatban A 22. ábra az AL28 ötvözet mechanikai tulajdonságait mutatja a fő ötvözőelemek minőségétől függően.
Az AL28 ötvözetbe 0,1-0,2% Zr bevitele 2-3 kgf/mm2-rel növeli a szilárdsági tulajdonságokat és az öntvények sűrűségét az olvadási hőmérsékleten stabil cirkónium-hidrid ötvözet képződése miatt. Ha nagy tisztaságú kiindulási anyagokat használunk töltésként, az ötvözet szilárdsága és hajlékonysága jelentősen megnő.

Az LL28 ötvözet magas korrózióállósággal rendelkezik édesvízben és tengervízben, valamint tengeri légkörben. Az ötvözet korrózióállósága ilyen körülmények között megközelíti a tiszta alumíniumét.
ábrán. A 27. ábra az AL28 ötvözet korrózióállóságának vizsgálatának eredményeit mutatja 0,1% H2O2-vel megsavanyított 3%-os NaCl-oldatban. A teszt időtartama 1000 óra volt. Összehasonlításképpen az AL8, AL13 és AL4 ötvözeteket azonos körülmények között teszteltük.

táblázatban A 23. ábra az AL28, AL4 és AL13 ötvözetekből származó minták szakítóvizsgálatának eredményeit mutatja 3% NaCl + 0,1% H2O2 vizes oldattal való érintkezés előtt és után, amelyek megerősítik, hogy az AL28 ötvözet korrózióállósága jobb, mint az ötvözet korrózióállósága. más vizsgált alumíniumötvözetek közül.
Az AL28 ötvözet mechanikai tulajdonságai változatlanok maradtak 10 000 órás korrozív környezetnek való kitettség után, míg az AL4 ötvözet szilárdsági tulajdonságaiban némi romlást és jelentős (több mint 50%-os) nyúláscsökkenést mutatott.

Az AL28 ötvözet fokozott korrózióállóságát egy mangán adalékanyag jelenléte magyarázza, amely jótékony hatással van a tiszta alumínium és egyes alumíniumötvözetek korróziós tulajdonságaira. Az AL28 ötvözet nem mutat korróziós hajlamot feszültség alatt normál hőmérsékleten, valamint 100 ° C-ra melegítve és hosszú ideig (1000 óráig) tartva. Azonban még a viszonylag rövid ideig tartó, 100 °C feletti hőmérsékleten történő expozíció is jelentősen csökkenti ennek az ötvözetnek a teljesítményét korrozív környezetben, ami gyakorlatilag lehetetlenné teszi a használatát magas hőmérsékleten.
Kísérleti öntvények korróziós tesztjei természetes körülmények között (a Fekete-tengeren) 2-3 évig azt mutatták, hogy az AL28 ötvözet nem hajlamos lyukkorrózióra. Az AL28 ötvözet az egyik legellenállóbb alumíniumötvözetnek bizonyult, amikor 10 m/s sebességgel mozgó tengervízben tesztelték. A hajóklímaberendezések tömített freonkompresszorainak forgattyúházainak évek óta tartó működése megerősítette az AL28 ötvözetből, mint a freon-22 hatásának ellenálló anyagból történő gyártásának megvalósíthatóságát és megbízhatóságát.
Meg kell jegyezni, hogy az utóbbi időben nagy jelentőséget tulajdonítanak a feszültségkorróziónak, mivel a modern gépészetben, és különösen a hajógyártásban fokozott követelmények támasztanak az anyagok szilárdságával és teljesítményével szemben, trópusi hőmérséklet, magas páratartalom és tengervíz mellett. Érdekes az a munka, amely az öntött alumíniumötvözetek feszültségi korróziós repedésekre való hajlamának vizsgálatát írja le.
A húzóerőt egy előre kalibrált tekercsrugóval hozták létre. A terhelést egy 5 mm átmérőjű mintára vittük át. A minta alakja lehetővé tette, hogy korrozív környezettel rendelkező fürdőket rögzítsenek rá. Az érintkezési korrózió elkerülése érdekében a berendezés fogantyúit eltávolítják a fürdőből. Korrozív közegként 3% NaCl + 0,1% H2O2 vizes oldatot használtak.
A feszültség nagyságától függő meghibásodási idő meghatározásához a mintákat olyan berendezésbe helyeztük, amelyben a hagyományos folyáshatár 1,2-0,4-ének megfelelő erőt hoztak létre. A kapott eredményeket a ábra mutatja. 28, 29, 30.

Így az összes vizsgált ötvözet esetében a minták „élettartamának” időfüggését a levegőben lévő feszültségtől (azaz a hosszú távú szilárdságtól szobahőmérsékleten) a koordinátafeszültségben - a tönkremenetelig eltelt idő logaritmusát egy egyenes fejezi ki, ami a legtöbb fémes anyagra jellemző: a terhelés növekedésével a minták tönkremenetele előtti idő csökken. A magnáliumok (AL28, AL8 és AL27-1) feszültség-idő-törés kapcsolatát azonban egy törött görbe fejezi ki, amely két majdnem egyenes ágból áll. A görbe bal ága azt mutatja, hogy ezen ötvözetek feszültség alatti korrózióállósága nagymértékben függ a feszültségszinttől; a terhelés növekedése a minta „élettartamának” éles csökkenéséhez vezet. Kisebb terheléseknél megszűnik a meghibásodásig eltelt idő feszültségfüggősége, vagyis ezeknél a feszültségeknél a minták „élettartama” nem függ a feszültségszinttől – a jobb oldali ág egy egyenes, az időtengellyel majdnem párhuzamos . Úgy tűnik, hogy ezeknél az ötvözeteknél van egy határ vagy "küszöb" a feszültségkorrózióállóságnak.
Megjegyzendő, hogy az AL28 ötvözet feszültség alatti korrózióállósági határa jelentős érték, megközelítőleg megegyezik a feltételes folyáshatárral. Mint ismeretes, a szerkezeti feszültségek mértéke általában nem haladja meg a folyáshatárt, azaz feltételezhetjük, hogy az ebből az ötvözetből készült öntvények korróziós repedése gyakorlatilag kizárt.
Egy AL8 ötvözet esetében a feszültségi korrózióállóság határértéke nem haladja meg a 8 kgf/mm2-t, ami körülbelül 2-szer kisebb, mint ennek az ötvözetnek a folyáshatára, és alacsony feszültség-korrózióállóságát jelzi.
Az AL27-1 ötvözet feszültségi korrózióállósági határa egyenlőnek tekinthető a feltételes folyáshatárral. Az AL27-1 ötvözet az AL8 ötvözethez hasonlóan körülbelül 10% Mg-ot tartalmaz, azonban kis mennyiségű (0,05-0,15%) berilliummal, titánnal és cirkóniummal történő további ötvözése csökkenti a korróziós repedésekre való érzékenységét.
A hő hatására bekövetkező korróziós repedésekre való hajlam vizsgálatát annak megállapítására végezték, hogy az AL8, AL27-1 és AL28 minőségű alumínium-magnézium ötvözetek milyen hőmérsékleten képesek hosszú ideig fenntartani a feszültségkorrózióval szembeni ellenállást. , valamint az ezekből az ötvözetekből készült alkatrészek rövid távú melegítésének megengedhetőségének megállapítása a gyártás során (például impregnálás, védőbevonatok felhordása stb. során). Az ezekből az ötvözetekből származó mintákat a hevítési hőmérséklettől függően 70, 100, 125 és 150 °C-on 1-1000 órán át öregbítették, majd a feszültségszint 0,9-0,8-ának megfelelő feszültség alatt tesztelték, amelynél nem fordul elő korróziós repedés. a kezdeti állapothoz definiálva.
ábrán látható. A 31 adatok azt mutatják, hogy az AL28 ötvözet feszültség-korrózióállósága nem csökken, ha hosszú ideig 100 °C-ra melegítjük, és rövid ideig 150 °C-ra melegíthető a teljesítményvesztés nélkül korrozív környezetben.

Az AL8 és AL27-1 ötvözetek előmelegítésnek alávetett feszültség alatti korrózióállóságának vizsgálatának eredményei azt mutatták, hogy ezekből az ötvözetekből készült alkatrészek magasabb hőmérsékleten történő használata korróziós körülmények között gyakorlatilag elfogadhatatlan. Az AL8, AL27-1 alumínium-magnézium ötvözetek korróziós repedésekkel szembeni érzékenységének vizsgálata során kapott eredmények mind a kapott állapotban, mind a mesterséges öregítés után arra engednek következtetni, hogy feszültség alatti korróziós viselkedésüket elsősorban a szilárd anyag stabilitása határozza meg. megoldás szerkezete.
Az azonos mennyiségű magnéziumot tartalmazó AL8 és AL27-1 ötvözetek feszültség-korrózióállóságának összehasonlítása azt mutatja, hogy az AL27-1 ötvözet, amelynek szerkezetét további ötvözés stabilizálja, nagyobb feszültség-korrózióállósággal rendelkezik. Az AL28 ötvözet, amely 4,8-6,3% szilárd oldat stabilitása magasabb, mint a 10% magnéziumtartalmú ötvözeteké, jobban ellenáll a korróziós repedésnek.

Kérdés 1. Rajzolja meg az alumínium-réz rendszer fázisdiagramját! Mutassa be a folyékony és szilárd halmazállapotú komponensek kölcsönhatását, jelölje meg a szerkezeti komponenseket a fázisdiagram minden területén, és magyarázza el az ötvözetek tulajdonságainak változásának természetét egy adott rendszerben Kurnakovi szabályai segítségével.

A duralumínium legfontosabb szennyeződése a réz.

Az A1-Cu ötvözetek fázisdiagramja (1. ábra) a III. típusú fázisdiagramokra vonatkozik, amikor a komponensek szilárd oldatot képeznek

korlátozott oldhatóság, csökken a hőmérséklet csökkenésével. Az ilyen típusú fázisdiagrammal rendelkező ötvözetekben egy szekunder

a szilárd oldat részleges bomlásával járó kristályosodás. Az ilyen ötvözetek a III. és IV. csoportba tartozó hőkezelésnek, azaz keményítésnek vethetők alá

Alumínium-rézötvözetek állapotdiagramja.

és öregedés Az A1 - Cu fázisdiagramból az következik, hogy a réz alumíniumban való legnagyobb oldhatósága 548°-on figyelhető meg.

5,7%; A hőmérséklet csökkenésével a réz alumíniumban való oldhatósága csökken, és szobahőmérsékleten 0,5%. Ha a 0,5-5,7% réztartalmú ötvözeteket a fázisátalakulások hőmérséklete feletti hevítéssel hűtjük (például az A1 - Cu ötvözetek fázisdiagramján az 5. pont felett), akkor az ötvözet homogén szilárd anyaggá alakul át. megoldás a. A kioltás után a szilárd oldat lebomlik az ötvözetben, amihez nagy diszperziós fokú feleslegben lévő fázis szabadul fel. Az Al-Cu ötvözetek ilyen fázisa a kemény és rideg kémiai vegyület, a CuAl 2 .

A túltelített szilárd oldat bomlása hosszú ideig megtörténhet, ha az ötvözetet szobahőmérsékleten tartják (természetes öregedés), magasabb hőmérsékleten pedig gyorsabban (mesterséges öregedés). Az öregedés következtében az ötvözet keménysége és szilárdsága növekszik, míg a hajlékonysága és szívóssága csökken.

Az öregedés elmélete szerint, amely Kurnakov szabályai alapján a legteljesebben kidolgozott, az ötvözetek öregedési folyamata több szakaszban megy végbe. Az ötvözetek öregedés következtében megfigyelt megkeményedése megfelel annak az időszaknak, amikor a feleslegben lévő fázisok kicsapódnak erősen diszpergált állapotban. A szerkezetben bekövetkező változások csak elektronmikroszkóppal figyelhetők meg. Jellemzően a folyamat ezen szakasza a megkeményedett ötvözetekben a természetes öregedés során következik be. Ugyanakkor nő az ötvözet keménysége és szilárdsága.

Amikor az edzett ötvözetek viszonylag alacsony hőmérsékletre hevítenek, amely a különböző ötvözetek esetében eltérő (mesterséges öregítés), egy második szakasz következik be, amely a kicsapódott fázisok részecskéinek megnagyobbodásából áll. Ez a folyamat optikai mikroszkóppal figyelhető meg. Az erősítő fázisok megnagyobbodott csapadékainak megjelenése a mikroszerkezetben egybeesik a tulajdonságok új változásával - az ötvözet szilárdságának és keménységének csökkenésével, valamint plaszticitásának és szívósságának növekedésével. Az öregedés csak azoknál az ötvözeteknél figyelhető meg, amelyeknek a fázisdiagramja korlátozott, ami a hőmérséklet csökkenésével csökken. Mivel sok ötvözet rendelkezik ilyen típusú diagrammal, az öregedés jelensége nagyon gyakori. Számos színesfém ötvözet - alumínium, réz stb. - hőkezelése az öregedés jelenségén alapul.

A fent tárgyalt A1 - Cu ötvözeteknél ez a folyamat a következőképpen megy végbe. Az edzett ötvözetben történő természetes öregedés során fokozott réztartalmú zónák (korongok) alakulnak ki. Ezeknek a Guinier-Preston zónáknak nevezett zónák vastagsága két-három atomrétegnek felel meg. 100°-ra vagy afelettire melegítve ezek a zónák úgynevezett Ө fázissá alakulnak át, amely a CuA1 2 kémiai vegyület instabil allotróp módosulata. 250° feletti hőmérsékleten a 9"-os fázis átalakul Ө (CuA1 2) fázissá. Továbbá az Ө (CuA1 2) fázis kiválása következik be. Az ötvözet az öregedés első szakaszában a legnagyobb keménységgel és szilárdsággal rendelkezik.

A D1 minőségű duralumíniumban a szilárd oldat bomlása során az Ө fázis is felszabadul, a D16 minőségű duralumíniumban pedig több ilyen fázis van.

A duralumíniumból készült alkatrészek hőkezelésének technológiája keményedésből áll, amelyet túltelített szilárd oldat előállítására végeznek, és természetes vagy mesterséges öregítésből. Az edzéshez az alkatrészeket 495°-ra melegítik és hideg vízben lehűtik.

Az edzett részek szobahőmérsékleten tartva természetes öregedésen mennek keresztül. 4-7 napos öregedés után az alkatrészek a legnagyobb szilárdságot és keménységet kapják. Így a D1 minőségű duralumínium szakítószilárdsága lágyított állapotban 25 kg/mm 2 , keménysége pedig egyenlő N BAN BEN = 45; a keményedés és a természetes öregedés után a szakítószilárdság 40 kg/mm 2 , és a keménység odáig nő N V = 100.

A szilárd oldat lebomlásához szükséges idő több órára csökkenthető az edzett duralumínium 100-150 ◦ hőmérsékletre melegítésével (mesterséges öregítés), azonban a keménység és szilárdság értékek mesterséges öregítésnél valamivel alacsonyabbak, mint természetesnél öregedés. A korrózióállóság is valamelyest csökken. A keményedés és öregedés után a D16 és D6 Duralumínium osztályoknak van a legnagyobb keménysége és szilárdsága.

A duraluminokat széles körben használják különféle iparágakban, különösen a repülőgépgyártásban, alacsony fajsúlyuk és hőkezelés utáni magas mechanikai tulajdonságaik miatt.

A duraluminin jelölésénél a D betű a „duralumin”-t jelenti, a szám pedig az ötvözet egyezményes száma.

2. VAS-SZÉN ÖTVÖZMÉNYEK ÁLLAPOTÁBRA

A vas és a szén ötvözeteit hagyományosan kétkomponensű ötvözetek közé sorolják. Összetételük a fő komponenseken - vason és szénen - kívül kis mennyiségű közönséges szennyeződést is tartalmaz - mangánt, szilíciumot, ként, foszfort, valamint gázokat - nitrogént, oxigént, hidrogént és néha nyomokban más elemeket is. A vas és a szén egy stabil kémiai vegyületet, Fe 3 C-t alkotnak (93,33% Fe és 6,67% C), amelyet vas-karbidnak vagy cementitnek neveznek. A felhasznált vas-szén ötvözetekben (acélok, öntöttvasak) a széntartalom nem haladja meg a 6,67%-ot, ezért célszerűek a vaskarbidos vasötvözetek (Fe-Fe 3 C rendszer), amelyekben a második komponens a cementit. fontosságát.

Ha a széntartalom 6,67% felett van, akkor az ötvözetek nem tartalmaznak szabad vasat, mivel mindez kémiailag keveredik a szénnel. Ebben az esetben az ötvözetek összetevői vas-karbid és szén; az ötvözetek a második Fe 3 C -C rendszerhez fognak tartozni, amelyet nem vizsgáltak kellőképpen. Ezenkívül a 6,67% feletti széntartalmú vas-szén ötvözetek nagyon törékenyek, és gyakorlatilag nem használják őket.

Ötvözetek A Fe -Fe 3 C (legfeljebb 6,67%-os C-tartalommal) ezzel szemben nagy gyakorlati jelentőséggel bír. ábrán. A 2. ábra a Fe -Fe 3 C ötvözetek állapotának szerkezeti diagramját mutatja hőmérséklet - koncentráció koordinátákkal ábrázolva. Az ordináta tengely az ötvözetek hevítési hőmérsékletét, az abszcissza tengely pedig a szénkoncentrációt mutatja százalékban. A bal ordináta 100%-os vastartalomnak, a jobb oldali 6,67%-os széntartalomnak (vagy 100%-os Fe 3 C koncentrációnak) felel meg.

A jobb oldali ordinátán a Fe 3 C olvadáspontja látható, amely 1550°-nak felel meg (pont D a diagramon).

Tekintettel arra, hogy a vasnak módosulásai vannak, a bal ordinátán a vas olvadáspontja mellett 1535° (pont A diagramon) a vas allotróp átalakulásának hőmérsékletei is fel vannak ábrázolva: 1390° (pont N ) és 910° (G pont).

Így a diagram ordinátái az ötvözet tiszta komponenseinek (vas és cementit) felelnek meg, és közöttük a 0-6,67% C közötti különböző koncentrációjú ötvözeteknek megfelelő pontok találhatók.

Rizs. 2. Az ötvözetek állapotának szerkezeti diagramjaFe - Fe 3 C .

Bizonyos körülmények között előfordulhat, hogy kémiai vegyület (cementit) nem képződik, ami a szilícium-, mangán- és egyéb elemek tartalmától, valamint a tuskó vagy öntvény hűtési sebességétől függ. Ebben az esetben az ötvözetekben a szén szabad állapotban grafit formájában szabadul fel. Ebben az esetben nem lesz két ötvözetrendszer (Fe -Fe 3 C és Fe 3 C -C). Ezeket egyetlen Fe-C ötvözetrendszer váltja fel, amely nem tartalmaz kémiai vegyületeket.

2.1 Vas-szén ötvözetek szerkezeti elemei.

A mikroszkópos elemzés azt mutatja, hogy a vas-szén ötvözetekben hat szerkezeti komponens képződik, nevezetesen: ferrit, cementit, ausztenit és grafit, valamint perlit és ledeburit.

Ferrit a szén-interkaláció szilárd oldatának nevezzük Fe a-ban. Mivel a szén vasban való oldhatósága jelentéktelen, a ferrit szinte tiszta Fe a-nak tekinthető. A ferrit testközpontú köbös rácsával (BC) rendelkezik. Mikroszkóp alatt ez a szerkezeti elem különböző méretű könnyű szemcséket mutat. A ferrit tulajdonságai megegyeznek a vaséval: puha és képlékeny, szakítószilárdsága 25 kg/mm 2 , keménység N BAN BEN = 80, relatív nyúlás 50%. A ferrit plaszticitása a szemcse méretétől függ: minél finomabb a szemcse, annál nagyobb a plaszticitása. 768°-ig (Curie-pont) ferrimágneses, felette paramágneses.

Cementit az úgynevezett vas-karbid Fe 3 C. A cementitnek összetett rombuszrácsa van. Mikroszkóp alatt ez a szerkezeti elem különböző méretű lemezek vagy szemcsék megjelenését mutatja. A cementit kemény (N BAN BEN > 800 egység) és törékeny, relatív nyúlása pedig közel nulla. Különbséget tesznek a folyékony ötvözetből (elsődleges cementit vagy C 1) elsődleges kristályosítás során felszabaduló cementit és az Y-ausztenit szilárd oldatából (másodlagos cementit vagy C 2) felszabaduló cementit között. Ezenkívül a szilárd oldat bomlása során a (régió G.P.Q. állapotdiagramon) kiemelkedik a cementit, amelyet az előzőekkel ellentétben harmadlagos cementitnek vagy C 3-nak neveznek. A cementit minden formája azonos kristályszerkezettel és tulajdonságokkal rendelkezik, de eltérő a szemcseméret - lemezek vagy szemcsék. A legnagyobbak az elsődleges cementit részecskéi, a legkisebbek a primer cementit részecskék. 210°-ig (Curie-pont) a cementit ferrimágneses, felette pedig paramágneses.

Ausztenit a szén-interkaláció szilárd oldatának nevezzük Fe Y-ben. Az ausztenitnek van egy felületközpontú köbös rácsa (K12). Mikroszkóp alatt ez a szerkezeti komponens világos szemcséknek tűnik, jellegzetes kettős vonalakkal (ikrek). Az ausztenit keménysége az N BAN BEN = 220. Az ausztenit paramágneses.

Grafit lazán tömött hatszögletű rácsot tartalmaz az atomok rétegzett elrendezésével. Mikroszkóp alatt ez a szerkezeti elem szürkeöntvényben különböző formájú és méretű lemezek, temperöntvényben pehelyszerű, nagy szilárdságú öntöttvasban pedig gömb alakú. A grafit mechanikai tulajdonságai rendkívül alacsonyak.

Mind a négy felsorolt ​​szerkezeti komponens egyben a vas-szén ötvözetek rendszerének fázisa is, mivel homogének - szilárd oldatok (ferrit és ausztenit), kémiai vegyület (cementit) vagy elemi anyag (grafit).

A ledeburit és a perlit szerkezeti komponensei nem homogének. Különleges tulajdonságokkal rendelkező mechanikai keverékek (eutektikus és eutektoid).

Perlit ferrit és cementit eutektoid keverékének nevezik. Másodlagos kristályosodás során ausztenitből képződik, és 0,8% C-ot tartalmaz. A perlit képződési hőmérséklete 723°. Ezt a csak acélnál megfigyelt kritikus hőmérsékletet pontnak nevezzük A±. A perlit lehet lamellás szerkezetű, ha a cementit lemez alakú, vagy szemcsés szerkezetű, ha a cementit szemcse alakú. A lamellás és a szemcsés perlit mechanikai tulajdonságai némileg eltérőek. A lamellás perlit szakítószilárdsága 82 kg/mm 2 , relatív nyúlás 15%, keménység N V = 190-^-230. A szemcsés perlit szakítószilárdsága 63 kg/mm 2 , relatív nyúlás 20% és keménység R = 1,60-g-190.

Ledeburite ausztenit és cementit eutektikus keverékének nevezik. 1130°-on az elsődleges kristályosodás során keletkezik. Ez a legalacsonyabb kristályosodási hőmérséklet a vas-szén ötvözetek rendszerében. Az ausztenit, amely a ledeburit része, 723°-on átalakul perlitté. Ezért 723° alatt és szobahőmérsékletig a ledeburit perlit és cementit keverékéből áll. Nagyon kemény (N V ^700) és törékeny. A ledeburit jelenléte a fehér öntöttvasak szerkezeti jellemzője. A vas-szén ötvözetek mechanikai tulajdonságai a szerkezeti elemek számától, alakjától, méretétől és elhelyezkedésétől függően változnak.

A Fe -Fe 3 C állapotának szerkezeti diagramja egy összetett diagram, hiszen a vas-szén ötvözetekben nem csak a kristályosodással járó átalakulások, hanem szilárd halmazállapotú átalakulások is előfordulnak.

Az acél és a fehér öntöttvas közötti határ 2%-os szénkoncentráció, a szerkezeti jellemző pedig a ledeburit jelenléte vagy hiánya. A 2%-nál kisebb széntartalmú ötvözeteket (amelyek nem tartalmaznak ledeburitot) acéloknak, a 2%-nál nagyobb széntartalmú ötvözeteket (melyek szerkezetében ledeburit van) fehér öntöttvasnak nevezik.

A szénkoncentrációtól és az acélszerkezettől függően az öntöttvasakat általában a következő szerkezeti csoportokba osztják: hipoeutektoid acélok (0,8% C-ig); szerkezet - ferrit és perlit; eutektoid acél (0,8% C); szerkezet - perlit;

hipereutektoid acélok (0,8-2% C felett); szerkezet - a perlit másodlagos cementitté;

hipoeutektikus fehér öntöttvas (2-4,3% C felett); szerkezet - ledeburit (szétesett), perlit és másodlagos cementit;

eutektikus fehér öntöttvas (4,3% C); szerkezet - ledeburit;

hipereutektikus fehér öntöttvas (4,3-6,67% C felett); szerkezet - ledeburit (szétesett) és elsődleges cementit.

Ez a felosztás, amint az a Fe-Fe 3 C fázisdiagramból látható, megfelel ezen ötvözetek szobahőmérsékleten megfigyelt szerkezeti állapotának.

3. kérdés

Válasszon keményfém ötvözetet a 30KhGSA acélból készült alkatrész felületének finom marásához. Adja meg a jellemzőket, fejtse meg a kiválasztott ötvözet márkát, írja le az ötvözet szerkezeti jellemzőit és tulajdonságait.

A szerszámokat három csoportra osztják: vágó (vágó, fúró, maró stb.), mérő (mérőeszközök, gyűrűk, csempék stb.), valamint meleg- és hidegalakító szerszámok (bélyegzők, rajztáblák stb.). A szerszámok típusától függően az acélokra vonatkozó követelmények a gyártásukhoz eltérőek.

A forgácsolószerszámok acéljaival szemben támasztott fő követelmény a nagy keménység jelenléte, amely nem csökken a fémek vágással történő feldolgozása során fellépő magas hőmérsékleten (vörös ellenállás). A fémvágó szerszámok keménysége R c = 60÷65 legyen. Ezenkívül a vágószerszámok acéljainak nagy kopásállósággal, szilárdsággal és kielégítő szívóssággal kell rendelkezniük.

A gyorsacélokat legszélesebb körben vágószerszámok gyártására használják. A gyorsacél többkomponensű ötvözet, és a keményfém (ledeburit) acélok osztályába tartozik. Összetétele a vason és a szénen kívül krómot, volfrámot és vanádiumot tartalmaz. A gyorsacél fő ötvözőeleme a volfrám. A legelterjedtebbek (3. táblázat) a P18 (18% W) és P9 (9% W) gyorsacél.

A gyorsacél nagy keménységű R C = 62 és vörös ellenállást kap a hőkezelés után, amely hűtésből és ismételt megeresztésből áll.

Asztal 1

Gyorsacél kémiai összetétele

(a GOST 5952-51 szerint)

acélfajta
	C	W	Kr	V	Mo
R 18	0,70 – 0,80	17,5 – 19,0	3,8 – 4,4	1,04 – 1,4	≤0,3
R 9	0,85 – 0,95	8,5 – 10,0	3,8 – 4,4	2,0 – 2,6	≤0,3

A 3. ábra az R18 gyorsacél hőkezelésének grafikonját mutatja.

Szerszámminőségnek a tiszta maráshoz választottuk, mert... Ez az acélminőség jellemzőit tekintve megfelel nekünk.

A gyorsacél hőkezelésének számos jellemzője van, amelyeket kémiai összetétele határoz meg. A gyorsacélt az edzés során magas hőmérsékletre (1260-1280°) hevítik, amely a króm, volfrám és vanádium-karbidok ausztenitben való feloldásához szükséges. A 800-850°-os melegítést lassan hajtják végre, hogy elkerüljék az acélban az alacsony hővezetőképesség és ridegség miatti nagy belső feszültségeket, majd gyors melegítést végeznek 1260-1280°-ra az ausztenitszemcsék növekedésének és szénmentesítésének elkerülése érdekében. . A gyorsacél hűtése olajban történik. Széles körben alkalmazzák a gyorsacél fokozatos edzését sókban 500-550°-os hőmérsékleten.

A gyorsacél szerkezete az edzés után martenzitből (54%), karbidokból (16%) és visszatartott ausztenitből (30%) áll. Edzés után a gyorsacélt ismételt 560°-os megeresztésnek vetik alá. A temperálást jellemzően háromszor hajtják végre 1 órás tartási idővel a visszatartott ausztenit mennyiségének csökkentése és az acél keménységének növelése érdekében. A temperálási hőmérsékleten történő expozíció során az ausztenitből karbidok szabadulnak fel, majd lehűléskor az ausztenit martenzitté alakul. Mintha másodlagos keményedés következne be. A gyorsacél szerkezete temperálás után edzett martenzit, erősen diszpergált karbidok és kis mennyiségű visszatartott ausztenit. A visszatartott ausztenit mennyiségének további csökkentése érdekében a gyorsacélokat hidegkezelésnek vetik alá, amelyet az edzés előtt végeznek el. Az alacsony hőmérsékletű cianidozás nagyon hatékonyan növeli a keménységet és a kopásállóságot.

A gyorsacélokat széles körben használják különféle vágószerszámok gyártásához; Az ezekből az acélokból készült szerszámok 3-4-szer nagyobb forgácsolási sebességgel működnek, mint a szénacélból készült szerszámoké, és a vágási folyamat során 600-620°-ig hevítve megőrzik vágási tulajdonságait.

Kérdés. 4 A rugó gyártásához válassza ki a legracionálisabb és leggazdaságosabb acélminőséget, amely hőkezelés után nagy rugalmasságot és legalább 44 ... 45 HRC E keménységet biztosít. Adjon meg egy jellemzőt, adja meg az acél összetételét, válassza ki és indokolja a hőkezelési módot. Ismertesse és vázolja fel az acél mikroszerkezetét és tulajdonságait hőkezelés után!

A rugókat energia tárolására (rugós motorok), ütések elnyelésére és elnyelésére, a hőtágulás kompenzálására használják a szelepelosztó mechanizmusokban stb. A rugó deformációja megnyilvánulhat nyújtás, összenyomás, hajlítás vagy csavarás formájában.

A P erő és az F rugó alakváltozás közötti kapcsolatot rugókarakterisztikának nevezzük.

A tervezői kézikönyv szerint - gépészmérnök, szerző. Anuriev. V.I., a legracionálisabb és leggazdaságosabb acélminőséget választjuk:

Acél - 65G(mangán acél), amelynek rugalmassága és keménysége 42...48 HRC E. a Requel szerint. Acél hőkezelése: edzési hőmérséklet - 830 ºC, (olajközeg), megeresztés - 480 ºC. Szakítószilárdság (δ B) - 100 kg/mm², folyáshatár (δ t) - 85 kg/mm​ ​2, relatív nyúlás (δ 5) – 7%, relatív szűkület (ψ) – 25%.

Jellemzők – kiváló minőségű rugóacél, legfeljebb 0,025% P-S tartalommal. 2 kategóriába sorolható: 1 – dekarbonizált réteg, 2 – normalizált dekarbonizált réteg

5. kérdés. Az AK4-1 ötvözetet repülőgépmotor-kompresszor tárcsák gyártásához használták. Adjon leírást, adja meg az ötvözet összetételét és mechanikai tulajdonságainak jellemzőit, az ötvözet keményítésének módját és jellegét, a korrózió elleni védekezés módszereit.

Az AK4-1 alumínium alapú ötvözet, deformációval termékké alakítva, hőkezeléssel megerősítve, hőálló.

Ötvözet összetétel: Mg – 1,4…1,8%. Cu – 1,9…2,5%. Fe – 0,8…1,3%. Ni – 0,8…1,3%. Ti – 0,02…0,1%, szennyeződések 0,83%-ig. Az ötvözet szakítószilárdsága 430 MPa, folyáshatára 0,2 - 280 MPa.

Vassal, nikkellel, rézzel és egyéb erősítő fázisokat képező elemekkel ötvözve

6. kérdés. A nemfémes anyagok ipari felhasználásának gazdasági előfeltételei. Ismertesse a gáztöltésű műanyagok csoportjait, tulajdonságait, az egyes csoportokból adjon példát, tulajdonságaikat és alkalmazási körüket a repülőgép-szerkezetekben!

Az utóbbi időben a nem fémes polimer anyagokat egyre gyakrabban használják szerkezeti anyagokként. A polimerek fő jellemzője, hogy számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek nem a fémekben rejlenek, és jól kiegészíthetik a fém szerkezeti anyagokat, vagy helyettesíthetik azokat, valamint a különböző típusú műanyagokban rejlő fizikai-kémiai és mechanikai tulajdonságok sokfélesége. a termékekké való feldolgozás egyszerűsége határozza meg Széles körben használják a gépészet, a műszergyártás, a készülékgyártás és a mindennapi élet minden ágában. A műanyag tömegeket alacsony fajsúly ​​jellemzi (0,05-2,0 g/cm 3 ), kiváló szigetelő tulajdonságokkal rendelkeznek, jól ellenállnak a korróziónak, széles súrlódási tényezővel és magas kopásállósággal rendelkeznek.

Ha olyan termékeket kell beszerezni, amelyek korrózióálló, saválló, zajmentes működésűek, ugyanakkor biztosítják a könnyű szerkezetet, akkor a műanyag masszák a vasfémek helyettesítésére szolgálhatnak. Egyes műanyagfajták átlátszósága és magas képlékeny tulajdonságai miatt széles körben használják őket biztonsági üvegek gyártására az autóipar számára. A magas elektromos szigetelő tulajdonságokkal rendelkező termékek gyártása során a műanyagok felváltják és kiszorítják a nagyfeszültségű porcelánt, csillámot, ebonitot és más anyagokat. Végül a gőz-, benzin- és gázáteresztő képesség, valamint a jó megjelenésű nagy víz- és fényállóság biztosítja a műanyagok széles körű elterjedését számos iparágban.

A műanyagokból csapágybetéteket, elválasztókat, néma hajtóműveket, ventilátorlapátokat, mosógép- és keverőlapátokat, rádióberendezéseket, rádió- és óratokokat, elektromos berendezéseket, elosztókat, csiszolókorongokat, vízálló és dekoratív anyagokat, valamint különféle figurális fogyasztási cikkeket készítenek.

Hab műanyagok Könnyű, szintetikus gyanta alapú, gázzal töltött műanyagok. A habműanyagok két csoportra oszthatók: 1 - egymással összefüggő pórusokkal rendelkező anyagok - szivacsok (sűrűsége kisebb, mint 300 kg/m3), 2 - elszigetelt pórusú anyagok - habok (sűrűsége több mint 300 kg/m3).

A hab műanyagok tulajdonságai nagyon változatosak: egyesek keménységűek, mint az üveg, mások rugalmasak, mint a gumi. Minden habosított műanyag jól alkalmazható asztalos szerszámokkal történő mechanikus megmunkáláshoz, hevítéskor könnyen préselhető összetett formájú termékekké és összeragasztható. A repülőgépiparban a habműanyagokat töltőanyagként használják két héj között a szerkezet merevségének és szilárdságának növelése érdekében, valamint hő- és hangszigetelő anyagként.

A munka célja: fázisegyensúlyi diagramok és fázisátalakítások tanulmányozása alumínium bináris ötvözeteiben más elemekkel.

Szükséges felszerelések, eszközök, eszközök, anyagok: tokos kemencék, TK-2M keménységmérő, duralumínium minták, „Színesfém ötvözetek mikroszerkezetei” állvány, metallográfiai mikroszkóp.

Elméleti információk

Az alumínium nélkülözhetetlen fém, amelyet széles körben használnak különféle alumíniumötvözetek gyártásához.

Az alumínium színe ezüstös-fehér, sajátos tompa árnyalattal. Az alumínium egy arcközpontú kocka térrácsában kristályosodik ki benne allotróp átalakulások.

Az alumíniumnak alacsony a sűrűsége (2,7 g/cm3), nagy az elektromos vezetőképessége (a tiszta réz elektromos vezetőképességének körülbelül 60%-a) és jelentős a hővezető képessége.

Az alumínium légköri oxigén általi oxidációja következtében felületén védő oxidfilm képződik. Ennek a filmnek a jelenléte magyarázza az alumínium és számos alumíniumötvözet magas korrózióállóságát.

Az alumínium normál légköri körülmények között és a tömény (90-98%) salétromsav hatásával szemben meglehetősen ellenálló, de a legtöbb egyéb ásványi sav (kénsav, sósav), valamint lúgok hatására könnyen tönkremegy. Hideg és meleg állapotban is nagy a hajlékonysága, jól hegeszthető gáz- és ellenálláshegesztéssel, de rosszul feldolgozható a vágás során, és alacsony az öntési tulajdonságai.

A hengerelt és lágyított alumíniumra a következő mechanikai tulajdonságok jellemzőek:  V= 80-100 MPa,  = 35-40%, NV = 250...300 MPa.

Hidegen megmunkáláskor az alumínium szilárdsága növekszik, és a rugalmassága csökken. Ennek megfelelően az alakváltozás mértéke szerint megkülönböztetünk lágyított (AD-M), félig hidegen megmunkált (AD-P) és hidegen megmunkált (AD-N) alumíniumot. Az alumínium izzítása a keményedés eltávolítására 350…410 С-on történik.

A tiszta alumíniumnak sokféle felhasználása van. A félkész termékek AD1 és AD műszaki alumíniumból készülnek, amelyek legalább 99,3 és 98,8% Al-t tartalmaznak, - lemezek, csövek, profilok, szegecshuzalok.

Az elektrotechnikában az alumínium a drágább és nehezebb réz helyettesítésére szolgál vezetékek, kábelek, kondenzátorok, egyenirányítók stb.

Az alumíniumötvözetek legfontosabb elemei a réz, a szilícium, a magnézium és a cink.

Az alumínium és a réz változó koncentrációjú szilárd oldatokat képez. 0°C-os hőmérsékleten a réz oldhatósága alumíniumban 0,3%, 548°C-os eutektikus hőmérsékleten pedig 5,6%-ra nő. Az alumínium és a réz 46:54 arányban stabil kémiai vegyületet képez a CuAl 2.

Tekintsük az alumínium-réz ötvözetek állapotát összetételüktől és hőmérsékletüktől függően (1. ábra). A diagramban a CDE vonal a likvidus vonal, a CNDF vonal pedig a solidus vonal. Az NDF solidus vonal vízszintes szakaszát eutektikus vonalnak is nevezik.

Az MN vonal a réz alumíniumban való hőmérséklet-változó oldhatóságát mutatja. Következésképpen az MN vonal a határ a telítetlen szilárd oldatok és a telített oldatok között. Ezért ezt a vonalat gyakran korlátozó oldhatósági vonalnak is nevezik.

Az I. tartományban bármely ötvözet alumínium és réz homogén folyékony oldata, azaz AlCu.

R
van. 1. Az Al–CuAl 2 rendszer állapotdiagramja

A II. és III. régióban az ötvözetek részben folyékony, részben szilárd halmazállapotúak lesznek.

A II. régióban a szilárd fázis a réz alumíniumban készült szilárd oldata, a folyékony fázis pedig az alumínium és a réz folyékony oldata, azaz. Al(Cu) + (Al Cu), ha egyetértünk abban, hogy a réz alumíniumban korlátozottan oldódó szilárd oldatát Al(Cu)-nak nevezzük.

A III. régióban a folyékony fázis szintén alumínium és réz folyékony oldata lesz, a szilárd fázis pedig a CuAl 2 fémvegyület, azaz.
+ (Al Cu). Az „I” (elsődleges) index azt mutatja, hogy a CuAl 2 folyékony halmazállapotú kristályosodás során keletkezett.

Más területeken a teljesen edzett ötvözetek a következő szerkezettel rendelkeznek:

A IV. tartományban homogén szilárd réz oldat van alumíniumban, azaz Al(Cu);

Az V régióban – a réz szilárd oldata alumíniumban és szekunder
;

A VI régióban - réz szilárd oldata alumíniumban, szekunder CuAl 2 és eutektikus, azaz Al(Cu) +
+Al(Cu) + CuAl 2 ;

A VII. régióban - primer CuAl 2 és eutektikus, azaz
+Al(Cu) + CuAl 2 .

Ezen ötvözetek eutektikuma a réz alumíniumban készült szilárd oldatának és a CuAl 2 fémvegyület váltakozó apró kristályainak váltakozó mechanikai keveréke, azaz a CuAl 2. Al(Cu) + CuAl 2 .

Az Al – CuAl 2 rendszer összes ötvözete négy csoportra osztható szerkezet és koncentráció szerint:

Az 1. csoport 0-0,3% rezet tartalmaz;

A 2. csoport 0,3-5,6% rezet tartalmaz;

A 3. csoport 5,6-33,8% rezet tartalmaz;

A 4. csoport 33,8-54% rezet tartalmaz.

Tekintsük az Al – CuAl 2 rendszer ötvözeteinek szerkezetét.

ábrán. 2, A az első csoport ötvözetének szerkezetét mutatja be, amely alumínium szilárd rézoldatának szemcséiből áll. A második csoport ötvözetének szerkezetét az ábra mutatja. 2, b: alumíniumban készült szilárd rézoldat szemcséi és szekunder CuAl 2 kristályai láthatók,

Egy hipoeutektikus ötvözet szerkezete (a réz szilárd oldata alumíniumban, a szekunder CuAl 2 kristályai és az eutektikum) az ábrán látható. 2, V. Az eutektikus ötvözet szerkezete - eutektikum, amely alumínium és CuAl 2 szilárd rézoldatának apró kristályaiból áll - az ábrán látható. 2, G. ábrán. 2, d Egy hipereutektikus ötvözet szerkezete látható, amely CuAl 2 primer kristályokból és eutektikumból áll.

Az eutektikumot tartalmazó ötvözetek réztartalma szerkezetük alapján határozható meg. Ebben az esetben azonban figyelembe kell venni az eutektikumban és a szilárd oldatban jelen lévő réz mennyiségét. Például egy 30% eutektikumot és 70% szilárd oldatot tartalmazó hipoeutektikus ötvözetben az eutektikumban lévő réz mennyisége

,

és szilárd oldatban

.

Következésképpen a vizsgált ötvözet k x + k y = 14,06% rezet tartalmaz, ami megfelel az A pontnak, amely az Al – CuAl 2 rendszer állapotdiagramjának abszcissza tengelyén fekszik (1. ábra).

A hipereutektikus ötvözetek összetételének meghatározásakor az eutektikumban és a kémiai vegyületben jelen lévő réz mennyiségét számítják ki.
. Ezen mennyiségek összege megfelel a hipereutektikus ötvözet réztartalmának. A CuAl 2 kémiai vegyület nagyon kemény és törékeny.

A technológiában elsősorban 2...5% rezet tartalmazó alumíniumötvözetek, úgynevezett duralumíniumok használatosak. Nyomás által jól feldolgozottak, hőkezelés és hidegedzés után magas mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek.

A duraluminokat közepes és nagy szilárdságú alkatrészek és szerkezeti elemek gyártására használják (  V= 420…520 MPa), amely az épületszerkezetekben változó terhelés mellett tartósságot igényel.

A duralumíniumból készülnek repülőgépek burkolatai, vázai, hevederei és hengerei, teherautók teherhordó keretei és karosszériái stb.

Az Al és Si ötvözeteit sziluminoknak nevezzük. Jó öntési tulajdonságokkal rendelkeznek, és 4...13% Si-t tartalmaznak. Ezen ötvözetek fázisdiagramjából (3. ábra) az következik, hogy a sziluminok hipoeutektikus vagy eutektikus ötvözetek, amelyek szerkezetében jelentős mennyiségű eutektikumot tartalmaznak.

Normál körülmények között öntve azonban ezek az ötvözetek nem kielégítő szerkezetet kapnak, mivel az eutektikum durván lamellásnak bizonyul, nagy törékeny szilícium-zárványokkal, ami az ötvözetek mechanikai tulajdonságait alacsony.

ábrán. 4, A Bemutatjuk a 11...13% Si tartalmú AL2 minőségű szilumin szerkezetét. Az állapotdiagram szerint az ilyen összetételű alumínium-szilícium ötvözet eutektikus szerkezetű. Az eutektika abból áll  - szilícium szilárd oldata alumíniumban (világos háttér) és tű alakú nagy és törékeny szilícium kristályok. A szilícium részecskék éles kiszabadulása belső éles vágásokat hoz létre a képlékeny alumíniumban, és terhelés alatti idő előtti meghibásodáshoz vezet.

Rizs. 3. Az Al–Si rendszer állapotdiagramja

Rizs. 4. Szilumin: A– módosítás előtt durva tűs eutektikus (Al-Si) és primer szilícium kicsapás; b– módosítás után finom eutektikus

(Al-Si) és a szilícium és más elemek alumíniumban készült szilárd oldatának dendritjei

A módosítószer bevezetése megváltoztatja a kristályosodás jellegét. A fázisdiagram vonalai úgy tolódnak el, hogy a 11...13% szilíciumtartalmú ötvözet hipoeutektikussá válik.

Túlzottan világos szemcsék jelennek meg a szerkezetben  -szilárd oldat (4. ábra, b).

A módosító módosítja a szilícium részecskék alakját: a tű alakúak helyett kis egyenlőtengelyűek esnek ki, amelyek nem hoznak létre veszélyes feszültségkoncentrációt a terhelés során.

A módosítás eredményeként ezen ötvözetek szakítószilárdsága 130-ról 160 MPa-ra, a relatív nyúlása 2-ról 4%-ra nő.

A nyomás alatt feldolgozott ötvözetek kevesebb, mint 1% szilíciumot tartalmaznak. A magnéziumot tartalmazó alumíniumötvözetekben a szilícium stabil fémvegyületté kötődik meg vele, Mg 2 Si; alumíniummal korlátozott szilárd oldatokkal eutektikus típusú fázisdiagramot alkot (5. ábra).

A Mg 2 Si vegyületet nagy keménység jellemzi, változó alumíniumban való oldhatósága lehetővé teszi a hőkezelés során jelentős keményedés elérését.

Az elektrotechnikában alumíniumötvözetek, például Aldrey, magnéziummal és szilíciummal ötvözve használatosak. Az edzett ötvözetek öregedésekor a Mg 2 Si kiesik a szilárd oldatból és megerősíti azt. Ezzel a kezeléssel akár 350 MPa szakítószilárdság is elérhető 10-15%-os relatív nyúlás mellett. Lényeges, hogy egy ilyen ötvözet elektromos vezetőképessége a vezető alumínium elektromos vezetőképességének 85%-a. Ez annak köszönhető, hogy az öregedés során a szilárd oldatból szinte teljesen eltávolítódik a Mg 2 Si, és az ötvözet tiszta alumíniumból és egy erősítő fázisból (Mg 2 Si) áll.

R
van. 6. Az Al–Mg rendszer állapotdiagramja

A magnézium szilárd oldatokat képez alumíniummal, valamint  -fázis a Mg 2 Al 3 vegyület alapján. A legtöbb alumíniumötvözet legfeljebb 3% magnéziumot tartalmaz, de egyes öntöttötvözetekben, mint például a magnézium, eléri a 12%-ot.

ábrából látható. 6, eutektikum képződik alumíniumötvözetekben magnéziummal. A magnézium alumíniumban való oldhatósága nagymértékben változik a hőmérséklet függvényében.

Példa erre az AL8 ötvözet. Öntött állapotban szilárd alumínium-magnézium-oldat szemcséiből és az Al 3 Mg 2 rideg vegyület zárványaiból áll.

Öntés után 430 °C-on 15...20 órán át homogenizáljuk, majd olajban lehűtjük.

A homogenizálási folyamat során az Al 3 Mg 2 zárványok teljesen szilárd oldatba mennek át. Az edzett ötvözet elegendő szilárdságot nyer (  V= 300 MPa) és nagyobb rugalmasság. Ugyanakkor az ötvözet nagy korrózióállóságot szerez. Az AL8 ötvözet öregedése káros: a hajlékonyság meredeken csökken, a korrózióállóság pedig romlik.

Egyes nagy szilárdságú alumíniumötvözetekben a cinket akár 9%-os mennyiségben is hozzáadják. A bináris alumíniumötvözetekben 250 °C feletti hőmérsékleten a cink (ezen határon belül) szilárd oldatban van (7. ábra).

Rizs. 7. Az Al–Zn rendszer állapotdiagramja

Minden nagy szilárdságú ötvözet összetett kémiai összetételű. Így a B95 ötvözet 6% Zn-t, 2,3% Mg-t, 1,7% Cu-t, 0,4% Mn-t és 0,15% Cr-t tartalmaz. A cink, a magnézium és a réz szilárd oldatokat és fémvegyületeket képez alumíniummal MgZn 2, Al 2 CuMg - S-fázis, Mg 4 Zn 3 Al 3 - T-fázis. Melegítéskor ezek a fémvegyületek alumíniummá oldódnak.

Például 475 ºС hőmérsékleten a MgZn 2 oldhatósága alumíniumban 18%-ra nő (8. ábra).

Edzés és mesterséges öregítés után a B95 ötvözet rendelkezik  V= 600 MPa,  = 12%. A mangán és a króm fokozza az öregedési hatást és növeli az ötvözet korrózióállóságát.

(tömeg)

Rizs. 8. Az Al–MgZn 2 rendszer állapotdiagramja

Biztonsági előírások

1. A mikrometszetek elkészítésekor tartson be minden óvintézkedést és biztonsági szabályt.

2. Mikrometszet csiszolásakor gyakrabban kell lehűteni a mintát, hogy elkerülje az ujjak égési sérüléseit.

3. Vékony részek maratásakor használjon gumikesztyűt.

4. Az ötvözet szerkezetének mikroszkópon történő tanulmányozásakor ügyeljen arra, hogy az megbízhatóan földelve legyen.

5. Csak javítható szerszámokat és felszereléseket használjon.

Munkarend

1. Tanulmányozza az alumíniumötvözetek állapotdiagramját!

2. Adja meg az adott ötvözet jellemzőit (szerkezet, fázisátalakítások, összetétel, tulajdonságok, alkalmazási kör).

3. Rajzolja le a vizsgált ötvözet szerkezetét!

A vizsgált ötvözetek mikroszerkezetének vázlatai, amelyek fázisokat és szerkezeti komponenseket jeleznek.

A tanár által megadott fázisegyensúlyi diagram másolása.

Adott összetételű ötvözet esetén a melegítés vagy hűtés során bekövetkező összes fázisátalakulás leírása és a fázisok kémiai összetételének meghatározása.

Ellenőrző kérdések

Miért alacsonyabb sok alumíniumötvözet korrózióállósága, mint a tiszta alumíniumé?

Meghatározható-e az ötvözet típusa az ötvözet mikroszerkezete alapján - öntött vagy kovácsolt?

Milyen szerkezetűek a hőkezeléssel nem erősíthető kovácsolt alumíniumötvözetek?

Hogyan érhető el az egyfázisú alumíniumötvözetek megerősítése?

Mi a kétfázisú alumíniumötvözetek erősítő hőkezelése?

Mi a célja a duralumínium edzésének?

Melyek a duralumínium fő mechanikai tulajdonságai?

Milyen ötvözeteket nevezünk sziluminoknak?

Mi az alumíniumötvözetek fajlagos szilárdsága?

Fő ötvözőelemek alumíniumötvözetekben.

A munka célja: fázisegyensúlyi diagramok és fázisátalakítások tanulmányozása alumínium bináris ötvözeteiben más elemekkel.

Szükséges felszerelések, eszközök, eszközök, anyagok: tokos kemencék, TK-2M keménységmérő, duralumínium minták, „Színesfém ötvözetek mikroszerkezetei” állvány, metallográfiai mikroszkóp.

Rövid elméleti információk

Az alumínium nélkülözhetetlen fém, amelyet széles körben használnak különféle alumíniumötvözetek gyártásához.

Az alumínium színe ezüstös-fehér, sajátos tompa árnyalattal. Az alumínium egy arcközpontú kocka térrácsában kristályosodik ki benne allotróp átalakulások.

Az alumíniumnak alacsony a sűrűsége (2,7 g/cm3), nagy az elektromos vezetőképessége (a tiszta réz elektromos vezetőképességének körülbelül 60%-a) és jelentős a hővezető képessége.

Az alumínium légköri oxigén általi oxidációja következtében felületén védő oxidfilm képződik. Ennek a filmnek a jelenléte magyarázza az alumínium és számos alumíniumötvözet magas korrózióállóságát.

Az alumínium normál légköri körülmények között és a tömény (90-98%) salétromsav hatásával szemben meglehetősen ellenálló, de a legtöbb egyéb ásványi sav (kénsav, sósav), valamint lúgok hatására könnyen tönkremegy. Hideg és meleg állapotban is nagy a hajlékonysága, jól hegeszthető gáz- és ellenálláshegesztéssel, de rosszul feldolgozható a vágás során, és alacsony az öntési tulajdonságai.

A hengerelt és lágyított alumíniumra a következő mechanikai tulajdonságok jellemzőek:  V= 80-100 MPa,  = 35-40 %, NV= 250...300 MPa.

Hidegen megmunkáláskor az alumínium szilárdsága növekszik, és a rugalmassága csökken. Az alakváltozás mértéke szerint megkülönböztetünk lágyított (AD-M), félig hidegen megmunkált (AD-P) és hidegen megmunkált (AD-N) alumíniumot. Az alumínium izzítása a keményedés eltávolítására 350…410 С-on történik.

A tiszta alumíniumnak sokféle felhasználása van. A félkész termékek AD1 és AD műszaki alumíniumból készülnek, amelyek legalább 99,3 és 98,8% Al-t tartalmaznak, - lemezek, csövek, profilok, szegecshuzalok.

Az elektrotechnikában az alumínium a drágább és nehezebb réz helyettesítésére szolgál vezetékek, kábelek, kondenzátorok, egyenirányítók stb.

Az alumíniumötvözetek legfontosabb elemei a réz, a szilícium, a magnézium és a cink.

Az alumínium és a réz változó koncentrációjú szilárd oldatokat képez. 0°C-os hőmérsékleten a réz oldhatósága alumíniumban 0,3%, 548°C-os eutektikus hőmérsékleten pedig 5,6%-ra nő. Az alumínium és a réz 46:54 arányban stabil kémiai vegyületet képez a CuAl 2.

Tekintsük az alumínium-réz ötvözetek állapotát összetételüktől és hőmérsékletüktől függően (1. ábra). A diagramban a CDE vonal a likvidus vonal, a CNDF vonal pedig a solidus vonal. Az NDF solidus vonal vízszintes szakaszát eutektikus vonalnak is nevezik.

Az MN vonal a réz alumíniumban való hőmérséklet-változó oldhatóságát mutatja. Következésképpen az MN vonal a határ a telítetlen szilárd oldatok és a telített oldatok között. Ezért ezt a vonalat gyakran korlátozó oldhatósági vonalnak is nevezik.

Az I. tartományban bármely ötvözet alumínium és réz homogén folyékony oldata, azaz AlCu.

Rizs. 1. Az Al–CuAl 2 rendszer állapotdiagramja

A II. és III. régióban az ötvözetek részben folyékony, részben szilárd halmazállapotúak lesznek.

A II. régióban a szilárd fázis a réz alumíniumban készült szilárd oldata, a folyékony fázis pedig az alumínium és a réz folyékony oldata, azaz. Al(Cu) + (Al Cu), ha egyetértünk abban, hogy a réz alumíniumban korlátozottan oldódó szilárd oldatát Al(Cu)-nak nevezzük.

A III. régióban a folyékony fázis szintén alumínium és réz folyékony oldata lesz, a szilárd fázis pedig a CuAl 2 fémvegyület, azaz.
+ (Al Cu). Az „I” (elsődleges) index azt mutatja, hogy a CuAl 2 folyékony halmazállapotú kristályosodás során keletkezett.

Más területeken a teljesen edzett ötvözetek a következő szerkezettel rendelkeznek:

A IV. tartományban homogén szilárd réz oldat van alumíniumban, azaz Al(Cu);

Az V régióban – a réz szilárd oldata alumíniumban és szekunder
;

A VI régióban - réz szilárd oldata alumíniumban, szekunder CuAl 2 és eutektikus, azaz Al(Cu) +
+Al(Cu) + CuAl 2 ;

A VII. régióban - primer CuAl 2 és eutektikus, azaz
+Al(Cu) + CuAl 2 .

Ezen ötvözetek eutektikuma a réz alumíniumban készült szilárd oldatának és a CuAl 2 fémvegyület váltakozó apró kristályainak váltakozó mechanikai keveréke, azaz a CuAl 2. Al(Cu) + CuAl 2 .

Az Al – CuAl 2 rendszer összes ötvözete négy csoportra osztható szerkezet és koncentráció szerint:

Az 1. csoport 0-0,3% rezet tartalmaz;

A 2. csoport 0,3-5,6% rezet tartalmaz;

A 3. csoport 5,6-33,8% rezet tartalmaz;

A 4. csoport 33,8-54% rezet tartalmaz.

Tekintsük az Al – CuAl 2 rendszer ötvözeteinek szerkezetét. ábrán. 2, A az első csoport ötvözetének szerkezetét mutatja be, amely alumínium szilárd rézoldatának szemcséiből áll. A második csoport ötvözetének szerkezetét az ábra mutatja. 2, b: alumíniumban készült szilárd rézoldat szemcséi és szekunder CuAl 2 kristályai láthatók,

Egy hipoeutektikus ötvözet szerkezete (a réz szilárd oldata alumíniumban, a szekunder CuAl 2 kristályai és az eutektikum) az ábrán látható. 2, V. Az eutektikus ötvözet szerkezete - eutektikum, amely alumínium és CuAl 2 szilárd rézoldatának apró kristályaiból áll - az ábrán látható. 2, G. ábrán. 2, d Egy hipereutektikus ötvözet szerkezete látható, amely CuAl 2 primer kristályokból és eutektikumból áll.

Az eutektikumot tartalmazó ötvözetek réztartalma szerkezetük alapján határozható meg. Ebben az esetben azonban figyelembe kell venni az eutektikumban és a szilárd oldatban jelen lévő réz mennyiségét. Például egy 30% eutektikumot és 70% szilárd oldatot tartalmazó hipoeutektikus ötvözetben az eutektikumban lévő réz mennyisége

,

és szilárd oldatban

.

Következésképpen a vizsgált ötvözet tartalmaz

k x + k y = 14,06% réz,

amely megfelel az A pontnak, amely az Al – CuAl 2 rendszer állapotdiagramjának abszcissza tengelyén fekszik (1. ábra).

A hipereutektikus ötvözetek összetételének meghatározásakor az eutektikumban és a kémiai vegyületben jelen lévő réz mennyiségét számítják ki.
. Ezen mennyiségek összege megfelel a hipereutektikus ötvözet réztartalmának. A CuAl 2 kémiai vegyület nagyon kemény és törékeny.

A technológiában elsősorban 2...5% rezet tartalmazó alumíniumötvözetek, úgynevezett duralumíniumok használatosak. Nyomás által jól feldolgozottak, hőkezelés és hidegedzés után magas mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek. A duraluminokat közepes és nagy szilárdságú alkatrészek és szerkezeti elemek gyártására használják (  V= 420…520 MPa), amely az épületszerkezetekben változó terhelés mellett tartósságot igényel. A duralumíniumból készülnek repülőgépek burkolatai, vázai, hevederei és hengerei, teherautók teherhordó keretei és karosszériái stb.

Az Al és Si ötvözeteit sziluminoknak nevezzük. Jó öntési tulajdonságokkal rendelkeznek, és 4...13% Si-t tartalmaznak. Ezen ötvözetek fázisdiagramjából (3. ábra) az következik, hogy a sziluminok hipoeutektikus vagy eutektikus ötvözetek, amelyek szerkezetében jelentős mennyiségű eutektikumot tartalmaznak.

Normál körülmények között öntve azonban ezek az ötvözetek nem kielégítő szerkezetet kapnak, mivel az eutektikum durván lamellásnak bizonyul, nagy törékeny szilícium-zárványokkal, ami az ötvözetek mechanikai tulajdonságait alacsony.

ábrán. 4, A Bemutatjuk a 11...13% Si tartalmú AL2 minőségű szilumin szerkezetét. Az állapotdiagram szerint az ilyen összetételű alumínium-szilícium ötvözet eutektikus szerkezetű. Az eutektika abból áll  - szilícium szilárd oldata alumíniumban (világos háttér) és tű alakú nagy és törékeny szilícium kristályok. A szilícium részecskék éles kiszabadulása belső éles vágásokat hoz létre a képlékeny alumíniumban, és terhelés alatti idő előtti meghibásodáshoz vezet.

Rizs. 3. Az Al–Si rendszer állapotdiagramja

Rizs. 4. Szilumin: A– módosítás előtt durva tűs eutektikus (Al-Si) és primer szilícium kicsapás; b– módosítás után finom eutektikus

(Al-Si) és a szilícium és más elemek alumíniumban készült szilárd oldatának dendritjei

A módosítószer bevezetése megváltoztatja a kristályosodás jellegét. A fázisdiagram vonalai úgy tolódnak el, hogy a 11...13% szilíciumtartalmú ötvözet hipoeutektikussá válik. Túlzottan világos szemcsék jelennek meg a szerkezetben  -szilárd oldat (4. ábra, b). A módosító módosítja a szilícium részecskék alakját: a tű alakúak helyett kis egyenlőtengelyűek esnek ki, amelyek nem hoznak létre veszélyes feszültségkoncentrációt a terhelés során.

A módosítás eredményeként ezen ötvözetek szakítószilárdsága 130-ról 160 MPa-ra, a relatív nyúlása 2-ról 4%-ra nő.

A nyomás alatt feldolgozott ötvözetek kevesebb, mint 1% szilíciumot tartalmaznak. A magnéziumot tartalmazó alumíniumötvözetekben a szilícium stabil fémvegyületté kötődik meg vele, Mg 2 Si; alumíniummal eutektikus típusú fázisdiagramot alkot korlátozott szilárd oldatokkal ( rizs. 5).

A Mg 2 Si vegyületet nagy keménység jellemzi, változó alumíniumban való oldhatósága lehetővé teszi a hőkezelés során jelentős keményedés elérését.

Az elektrotechnikában alumíniumötvözetek, például Aldrey, magnéziummal és szilíciummal ötvözve használatosak. Az edzett ötvözetek öregedésekor a Mg 2 Si kiesik a szilárd oldatból és megerősíti azt. Ezzel a kezeléssel akár 350 MPa szakítószilárdság is elérhető 10-15%-os relatív nyúlás mellett. Lényeges, hogy egy ilyen ötvözet elektromos vezetőképessége a vezető alumínium elektromos vezetőképességének 85%-a. Ez annak köszönhető, hogy az öregedés során a szilárd oldatból szinte teljesen eltávolítódik a Mg 2 Si, és az ötvözet tiszta alumíniumból és egy erősítő fázisból (Mg 2 Si) áll.

R
van. 6. Az Al–Mg rendszer állapotdiagramja

A magnézium szilárd oldatokat képez alumíniummal, valamint  -fázis a Mg 2 Al 3 vegyület alapján. A legtöbb alumíniumötvözet legfeljebb 3% magnéziumot tartalmaz, de egyes öntöttötvözetekben, mint például a magnézium, eléri a 12%-ot.

ábrából látható. 6, eutektikum képződik alumíniumötvözetekben magnéziummal. A magnézium alumíniumban való oldhatósága nagymértékben változik a hőmérséklet függvényében. Példa erre az AL8 ötvözet. Öntött állapotban szilárd alumínium-magnézium-oldat szemcséiből és az Al 3 Mg 2 rideg vegyület zárványaiból áll. Öntés után 430 °C-on 15...20 órán át homogenizáljuk, majd olajban lehűtjük.

A homogenizálási folyamat során az Al 3 Mg 2 zárványok teljesen szilárd oldatba mennek át. Az edzett ötvözet elegendő szilárdságot nyer (  V= 300 MPa) és nagyobb rugalmasság. Ugyanakkor az ötvözet nagy korrózióállóságot szerez. Az AL8 ötvözet öregedése káros: a hajlékonyság meredeken csökken, a korrózióállóság pedig romlik.

Egyes nagy szilárdságú alumíniumötvözetekben a cinket akár 9%-os mennyiségben is hozzáadják. A bináris alumíniumötvözetekben 250 °C feletti hőmérsékleten a cink (ezen határon belül) szilárd oldatban van (7. ábra).

Rizs. 7. Az Al–Zn rendszer állapotdiagramja

Minden nagy szilárdságú ötvözet összetett kémiai összetételű. Így a B95 ötvözet 6% Zn-t, 2,3% Mg-t, 1,7% Cu-t, 0,4% Mn-t és 0,15% Cr-t tartalmaz. A cink, a magnézium és a réz szilárd oldatokat és fémvegyületeket képez alumíniummal MgZn 2, Al 2 CuMg - S-fázis, Mg 4 Zn 3 Al 3 - T-fázis. Melegítéskor ezek a fémvegyületek alumíniummá oldódnak.

Például 475 ºС hőmérsékleten a MgZn 2 oldhatósága alumíniumban 18%-ra nő (8. ábra).

Edzés és mesterséges öregítés után a B95 ötvözet rendelkezik  V= 600 MPa,  = 12%. A mangán és a króm fokozza az öregedési hatást és növeli az ötvözet korrózióállóságát.

(tömeg)

Rizs. 8. Az Al–MgZn 2 rendszer állapotdiagramja

Biztonsági előírások

Munkarend

A vizsgált ötvözetek mikroszerkezetének vázlatai, amelyek fázisokat és szerkezeti komponenseket jeleznek.

A tanár által megadott fázisegyensúlyi diagram másolása.

Adott összetételű ötvözet esetén a melegítés vagy hűtés során bekövetkező összes fázisátalakulás leírása és a fázisok kémiai összetételének meghatározása.

Ellenőrző kérdések

Miért alacsonyabb sok alumíniumötvözet korrózióállósága, mint a tiszta alumíniumé?

Meghatározható-e az ötvözet típusa az ötvözet mikroszerkezete alapján - öntött vagy kovácsolt?

Milyen szerkezetűek a hőkezeléssel nem erősíthető kovácsolt alumíniumötvözetek?

Hogyan érhető el az egyfázisú alumíniumötvözetek megerősítése?

Mi a kétfázisú alumíniumötvözetek erősítő hőkezelése?

Mi a célja a duralumínium edzésének?

Melyek a duralumínium fő mechanikai tulajdonságai?

Milyen ötvözeteket nevezünk sziluminoknak?

Mi az alumíniumötvözetek fajlagos szilárdsága?

Fő ötvözőelemek alumíniumötvözetekben.

Az Al-Mg rendszer ötvözetei közé tartozik az iparban széles körben használt ötvözetek nagy csoportja: AMg0,5; ; ; ; ; ; . Szinte minden típusú félkész termék készül belőlük: lemezek, lemezek, kovácsolt anyagok, sajtolások, extrudált termékek (rudak, profilok, panelek, csövek) és huzal. A vizsgált csoport összes ötvözete jól hegeszthető minden típusú hegesztéssel.

Az ezekből az ötvözetekből készült félkész termékek viszonylag magas szilárdsági jellemzőkkel rendelkeznek a többi termikusan nem keményedő ötvözethez képest. Így a lemezanyag folyáshatárának minimális értéke (vastagság ~2 mm) izzított állapotban a jelzett ötvözetsorozatoknál rendre 30, 40, 80, 100, 120, 150 és 160 MPa. A szakítószilárdság általában kétszerese a folyáshatárnak, ami jelzi ezen ötvözetek viszonylag nagy rugalmasságát. Azonban elég gyorsan megkeményednek, ami negatívan befolyásolja technológiai rugalmasságukat. Ez utóbbi jelentősen csökken a magnéziumkoncentráció növekedésével. Ezért a 4,5%-nál nagyobb magnéziumtartalmú ötvözetek „félkemény”, sőt „kemény” ötvözetek közé sorolhatók.

A megnövekedett magnéziumtartalom negatív szerepe a préselt termékek gyártásában hangsúlyosabb. A magas magnéziumtartalmú ötvözeteket alacsony fordulatszámon préselik (több tízszer alacsonyabban, mint például az Al-Zn-Mg vagy Al-Mg-Si rendszer egyes ötvözetei), ami jelentősen csökkenti a présműhelyek termelékenységét. A hengerelt félkész termékek AMg6 ötvözetből gyártása munkaigényes folyamat. Ezért a közelmúltban az erősen ötvözött magnéziumot technológiailag fejlettebb ötvözetekkel kezdték helyettesíteni, például az Al-Zn-Mg rendszeren alapuló ötvözetekkel (1935, 1915, 1911), amelyek szilárdsági tulajdonságaiban jelentősen meghaladják az AMg6 ötvözetet (különösen folyáshatár) és számos korróziós tulajdonságban nem alacsonyabbak nála.

Az alacsony ötvözetű magnézium, amelynek magnéziumtartalma akár 3%, még szélesebb körben használható lesz magas korrózióállóságuk és rugalmasságuk miatt. Az Al-Mg ötvözetek fázisdiagramja szerint eutektikus hőmérsékleten 17,4% Mg oldódik az alumíniumban. A hőmérséklet csökkenésével ez az oldhatóság meredeken csökken, és szobahőmérsékleten körülbelül 1,4%.

Így a magas magnéziumtartalmú ötvözetek normál körülmények között túltelítették ezt az elemet (az ötvözet minőségétől függően), és ezért öregedési hatást kell mutatniuk. Az ezekben az ötvözetekben a szilárd oldat bomlása során bekövetkező szerkezeti változások azonban gyakorlatilag nincsenek hatással a szilárdsági jellemzők szintjére, és ugyanakkor élesen megváltoztatják a félkész termékek korrózióállóságát. Ennek az anomális viselkedésnek az oka a szilárd oldat bomlásának természetében és a csapadék fázisösszetételében rejlik. Mivel az Al-Mg ötvözetek esetében a GP zónák kialakulásának felső hőmérsékleti határa (illetve a GP zónák kritikus oldhatósági hőmérséklete - t K) lényegesen alacsonyabb a szobahőmérsékletnél, a szilárd oldat bomlása heterogén mechanizmus szerint megy végbe a átmeneti (B') és egyensúlyi (B-Mg 2 Al3) fázisok kialakulása. Ezek a csapadékok a határfelületeken (szemcsék, intermetallikus részecskék stb.), valamint diszlokációkban heterogén módon nukleálódnak, ezért a keményedési folyamathoz való hozzájárulásuk csekély, és teljes mértékben kompenzálja a magnézium koncentrációjának csökkenése által okozott lágyulás mértékével. a szilárd oldatot. Emiatt a gyakorlatban az ebbe a csoportba tartozó ötvözetek erősödésének hatása nem figyelhető meg a szilárd oldat bomlásakor természetes vagy mesterséges öregítés során, illetve különféle izzítási körülmények között.

A kloridok semleges vizes oldatában (3% NaCl) a B fázis negatív korróziós potenciálja -0,930 V. Ugyanebben az oldatban, de alacsonyabb pH-értékeknél, azaz savas környezetben a fázis és a szilárd oldat, bár csökken, de meglehetősen nagy marad: (-0,864 V) - - (-0,526 V) = 0,338 V. És fordítva, lúgos környezetben (3% NaCl + 1% NaOH) alumínium és alumíniumötvözetek, amelyek 1 -9% Mg , negatívabbá válik, mint a B-fázis, és a jelzett magnéziumkoncentráció régió szélső értékeinek potenciálkülönbsége +0,24 és +0,18 V. Az elektrokémiai változások figyelembe vett jellemzői Az A1-Mg ötvözetek egyes szerkezeti elemeinek külső környezettől függő jellemzői elsősorban és meghatározzák ezen ötvözetek MKK, RSK és KR ellenállását.

A fentiekből következik, hogy az 1,4%-nál nagyobb magnéziumtartalmú ötvözetek potenciálisan érzékenyek lehetnek a korábban említett korróziós típusok közül egy, kettő vagy mindegyikre. Az üzemi szerkezetek terén szerzett kiterjedt tapasztalat és számos kísérlet azonban azt mutatja, hogy gyakorlatilag a 3,5%-ot meg nem haladó magnéziumkoncentrációjú ötvözetek (AMrl, AMg2 és részben AMg3) nem mutatnak érzékenységet az RS-re és az RSC-re (56. ábra).

Elektronmikroszkópos vizsgálatok azt mutatják, hogy ennek oka a B-fázisú részecskék diszkrét eloszlása ​​a szemcsehatárok mentén, a szilárd oldat alacsony túltelítettsége miatt. Ezért a korróziós folyamatot semleges és savas környezetben csak azoknak a részecskéknek az elektrokémiai oldódása korlátozza, amelyek az elektrolittal közvetlenül érintkezve kerülnek az ötvözet felületére.

Az ilyen ötvözetek hidegen megmunkált állapotban is korrózióállóak, azaz a hideg megmunkálás ugyan felgyorsítja a szilárd oldat bomlását, de a szemcsehatárokon a csapadék eloszlásának jellegét nem változtatja meg. Ugyanakkor a szerkezeti anizotrópia jótékony hatása miatt ebben az esetben jelentősen megnő a korróziós pontozással szembeni ellenállás. A 3,5%-nál (AMg3, AMg4) és különösen az 5%-nál nagyobb (AMg5, AMg6) magnéziumtartalmú ötvözetek bizonyos szerkezeti állapotban és meghatározott környezeti feltételek mellett érzékenyek lehetnek az MCC-re és az RSC-re, valamint a CR-re.

Az Al-Mg rendszerű ötvözeteknél a korróziós repedés elektrokémiai tényezői sokkal nagyobb szerepet játszanak, mint más rendszerek ötvözeteinél. Ezért a Raman-ellenállás növelése érdekében a szemcsehatárok mentén a B-fázisú film kialakulásának megakadályozása is tanácsos. Termelési körülmények között a közepesen adalékolt magnálium Raman-rezisztenciájának növelésére szolgáló módszer széles körben elterjedt.

Az 1,4%-ot meghaladó magnéziumtartalmú, gyengén ötvözött ötvözetek esetében kisebb szerep jut a B-fázis egyenletes eloszlását elősegítő termikus és termomechanikus kezelési eljárások alkalmazásának, mint a közepesen és erősen ötvözött ötvözeteknél. Az LTMT-effektus felhasználásával kapott félkemény állapotban azonban a szerkezeti anizotrópia megjelenése mellett, amely a korrózió mélyebbre terjedését gátolja, a B-fázis egyenletesebb eloszlása ​​is pozitívan hat. Például a TMT-nek alávetett AMg2 ötvözet lemezeken a korrózió mélysége jelentősen csökken a hagyományos hidegen megmunkált lemezek korróziójának mélységéhez képest.

Az AMg2 ötvözet lokális lézióinak mélységének növekedése lágyított állapotban tengeri légköri körülmények között részben a B-fázisú csapadékok heterogenitásával is összefüggésbe hozható. Így az AMg2 ötvözethez olyan technológiát célszerű használni, amely lehetővé teszi a felesleges fázis egyenletes eloszlását. Azonban még a hagyományos technológia alkalmazásakor is az ötvözőelemek alacsony tartalma döntő tényezőnek bizonyul az ötvözet korrózióállóságának meghatározásában. Ezt megerősíti az AMg2 ötvözet meglehetősen magas korrózióállósága különböző környezetekben.

Tipikus példa a Magnalia viselkedése a tengervízben. 10 éves tesztelés után az AMg2 típusú ötvözet korrózióállósága nagyon közel volt ahhoz, mint a tengeri légkörben (30. táblázat).

Az AMg4 típusú ötvözetnek lényegesen nagyobb a korróziós mélysége a tengervízben, mint az AMg2 típusú ötvözetnek. Az AMg5 típusú ötvözetnél a maximális lyukmélység még élesebben növekszik.

Így a tengervízben egyértelmű összefüggés van a szerkezeti korrózióval szembeni érzékenység (azaz feszültségkorróziós repedés és hámlási korrózió) és a normál lyukképződés között. Az ötvözés mértékének növekedésével a szilárd oldat túltelítettsége növekszik, és ennek megfelelően a B-fázis szelektív kicsapódásának hajlamával összefüggő szerkezeti korrózióra való érzékenység. Ebben a tekintetben az AMg4, AMg5 és különösen az AMg6 ötvözetek esetében megnő azoknak a technológiai tényezőknek a szerepe, amelyek meghatározzák a B-fázis egyenletes eloszlását az ötvözetben.

A közepesen ötvözött magnálium korrózióállóságának növelésének egyik hatékony módja a TMT. Ennek megfelelően az RSC és CR maximális ellenállása csak akkor érhető el, ha a félkész termékekben poligonizált szerkezet alakul ki a második fázis egyenletes eloszlásával kombinálva. Pozitív eredményeket érhetünk el, ha a feldolgozás utolsó szakaszában a magnézium alumíniumban való oldhatósági határa alatti hőmérsékleten is alkalmazunk lágyítási módokat. Figyelembe kell venni, hogy a különböző átkristályosodási fokozatú félkész termékek eltérően viselkednek. Jelenleg izzított félkész termékekből készülnek szerkezetek részben (sajtolt és melegen hengerelt félkész termékek) és teljesen átkristályosított (hidegen hengerelt lemezek és csövek) szerkezettel. Mivel a technológiai paraméterek és a korróziós tulajdonságok közötti összefüggések a szerkezet jellegétől függően változnak, ezért a hidegen és melegen deformált félkész termékeknél külön fogjuk figyelembe venni az izzítás hatását.