Сплавы на основе магния. В промышленном масштабе впервые получены в Германии в 1909 г. под названием «Электрон». Это самые легкие конструкционные металлические материалы, отличающиеся высокой удельной прочностью, способностью к поглощению энергии удара и вибрационных колебаний, а также отличной обрабатываемостью резанием. От коррозии сплавы защищают оксидированием и нанесением лакокрасочных покрытий. Магниевые сплавы подразделяют на литейные (МЛ) и деформируемые (МА).

Широкое применение нашли: сплавы, легированные марганцем; сплавы, легированные алюминием, цинком и марганцем; сплавы, легированные цирконием и цинком; сплавы, легированные редкими и редкоземельными металлами; сплавы, легированные литием.

По свойствам сплавы магния подразделяют на высокопрочные (например, марки МЛ5, МЛ5о.н., МЛ8, МЛ12, МЛ15, МА5 и МА14), жаропрочные (например, МЛ9, МЛ10, МЛ11) и коррозионностойкие (например, МЛ4, МЛ4п.ч., МЛ5п.ч., МА1, МА8).

Марганец повышает коррозионную стойкость сплавов, увеличивает их прочность. Алюминий увеличивает прочность и модифицирует структуру магния в литом состоянии, особенно при перегреве сплава. Цинк измельчает зерно и повышает прочность. Цирконий наиболее интенсивно измельчает зерно и увеличивает пластичность сплава, рафинирует его. Редкоземельные и редкие металлы увеличивают сопротивление ползучести сплава при повышенной температуре (до 250 °С), уменьшают микропористость, компенсируют повышенную хрупкость, вызванную наличием цинка. Литий (более 10 %) значительно повышает пластичность.

В некоторые магниевые сплавы вводят также серебро, бериллий, кальций, кадмий, олово и торий. Серебро дает возможность создавать сплавы, упрочняемые при термической обработке. Бериллий уменьшает окисляемость сплава, но огрубляет зерно в сплавах на основе систем «Mg – Al» и «Mg – Zr», кальций измельчает зерно, но увеличивает склонность к горячеломкости и ухудшает свариваемость, уменьшает окисляемость сплава при плавке и литье. Добавка кальция к деформируемым сплавам на основе системы
«Mg – Al – Zn» увеличивает пластичность. Олово, повышая прочность, уменьшает пластичность. Торий увеличивает сопротивление ползучести сплава при испытаниях до температуры 350 °С, повышает пластичность, подавляет образование микропористости
в сплавах, содержащих цинк. Примеси железа, меди, кремния и никеля понижают коррозионную стойкость, ухудшают механические свойства сплава. Магний образует с легирующими элементами интерметаллические соединения, называемые иногда «магниды»
и существенно влияющие на свойства сплава (в монографиях «Магниды» [21] и «Магниетермия» [22] подробно описаны свойства, получение и области применения этих веществ).

Из деформируемых сплавов изготовляют прессованные прутки, профили, полосы
и трубы, катаные листы и плиты, штамповки и поковки.

Магниевые сплавы используют в автомобилестроении и тракторостроении, для изготовления деталей двигателей, рам, колес, передвижных тележек, цистерн, в текстильной промышленности (например, бобины) и полиграфической (например, клише), в производстве электро- и радиоприборов, телефонов, оптической аппаратуры (корпуса кино- и фотоаппаратов, бинокли и пр.), переносного инструмента.

Все более широкое применение находят магниевые сплавы в авиа-, судо- и ракетостроении. Химический состав и свойства регламентируют ГОСТ 2581-89, 2856-79, 14957-76.

Сплавы на основе меди. По химическому составу медные сплавы подразделяются на медноцинковые (латуни), бронзы и медноникелевые.

Марки латуней обозначают буквой «Л» и цифрой, указывающей среднее содержание меди. В обозначениях марок многокомпонентных латуней после буквы «Л» следуют начальные буквы легирующих элементов, а после цифры – их содержание в процентах. Например, Л70 – латунь, содержащая 70 % Cu или ЛАЖ 60-1-1 – латунь с содержанием 60 % Cu, легированная алюминием в количестве 1 % и железом в таком же количестве. Содержание цинка определяется по разности от 100 %.

Бронзы – сплавы меди, в которых цинк либо отсутствует, либо не является основным легирующим элементом. Исторически первыми бронзами были оловянистые, использовавшиеся еще 3 тыс. лет до н. э.

Бронзы маркируют начальными буквами «Бр», а затем начальными буквами наименований химических элементов, входящих в состав сплава в порядке убывания их процентного содержания. Далее, как и при маркировке латуней, идут цифры среднего содержания элемента. Например, Бр ОЦС 6-6-3 содержит 6 % олова, 6 % цинка, 3 % свинца, остальное – медь.

Медноникелевые сплавы (мельхиор и нейзильбер) обозначаются буквами МН и далее так же, как латуни и бронзы. Например, мельхиор МНЖМц 30-0,8-1 содержит 30 % никеля, 0,8 % железа, 1 % марганца, остальное – медь.

Нейзильбер (от нем. Neusilber, букв. – новое серебро) – сплав меди с никелем и цинком. Химический состав нейзильбера регламентирует ГОСТ 492-73. В России производят нейзильбер марки МНЦ 15-20 и свинцовистый нейзильбер марки МНЦС 16-29-1,8. Сплав технологичен, легко поддается пайке, сварке, полированию, штампованию, обработке резанием. Отличается хорошими механическими свойствами, электропроводимостью, большой коррозионной стойкостью в атмосфере, в морской и пресной воде, немагнитен.

Латуни – самые распространённые сплавы, известные с древних времен. По способу обработки их подразделяют на деформируемые (поддающиеся обработке давлением) и литейные – с хорошими литейными свойствами. У латуней хорошие механические свойства, высокая коррозионная стойкость, пластичность при достаточной прочности, жидкотекучесть. Они несклонны к ликвации, мало подвержены окислению, диамагнитны. Высокая пластичность однофазных латуней, содержащих до 30 % цинка, при температуре ниже 300 °С определяет возможность изготовления из них тонких листов, лент и проволоки. Латуни применяют в машиностроении, в автомобильной и часовой промышленности, в приборостроении (химический состав и свойства латуней см. в ГОСТ 931-84, 2060-90, 20707-75, 15527-98, ГОСТ Р 50425-92).

Бронзы, как и латуни, подразделяют на деформируемые и литейные. Их отличают высокие антикоррозионные и антифрикционные свойства, большая прочность и твёрдость. Двухфазные сплавы обрабатывают давлением только в горячем состоянии, используя их преимущественно как литейные. Большинство однофазных деформируемых бронз, например, оловянистые, алюминиевые, бериллиевые и другие, упрочняют пластическим деформированием.

Из бронз изготовляют полосы, ленты, листы, прутки, трубы, профили, проволоку
и другие изделия.

Оловянистые бронзы применяют в общем машиностроении, если требуется сочетание высоких антикоррозионных и антифрикционных свойств, электро- и теплопроводности. Их используют для производства пружин и пружинящих деталей, а также для изготовления герметичной пароводяной арматуры, эксплуатируемой под давлением, а также для деталей, работающих в условиях трения (подшипники, втулки, вкладыши и др.).

Из медноникелевых сплавов к конструкционным относят мельхиор и нейзильбер. Мельхиор – сплав меди с никелем, железом и марганцем. Химический состав регламентируется ГОСТ 492-73. Мельхиор отличается повышенными механическими свойствами, высокой коррозионной стойкостью в пресной и морской воде, удовлетворительно обрабатывается, имеет высокие тепло- и электропроводность. Полуфабрикаты из мельхиора изготавливают в виде лент, труб, прутков. Мельхиор МНЖМц 30-0,8-1 стоек в атмосферных условиях, в среде парового конденсата и против струевой коррозии. Его применяют в судостроении для изготовления конденсаторных труб. Мельхиор МН19 применяют в электровакуумной промышленности, химическом машиностроении для изготовления медицинских инструментов, сеток, деталей точной механики, а также изделий массового потребления – посуды, монет и др.

Нейзильбер марки МНЦ 15-20 после холодной прокатки ленты с обжатием 80 % имеет ?_в = 83 кгс/мм², предел упругости при изгибе ?_0,005 = 56 кгс/мм², после отжига (300 °С) – соответственно 88 и 70 кгс/мм².

Из нейзильбера марки МНЦ 15-20 изготовляют полуфабрикаты в виде полос, лент, проволоки. Применяют для изготовления контактных пластин в автомеханических реле пружинящих деталей электротехнических и телевизионных устройств, медицинских и чертежных инструментов, приборов точной механики, паровой и водяной арматуры, технической и бытовой посуды. Красивый белый цвет с зеленоватым или синеватым отливом привлекает дизайнеров, использующих нейзильбер в качестве декоративного материала.

Сплавы на основе никеля. С железом, хромом, медью, марганцем, кобальтом, молибденом, вольфрамом и другими элементами никель образует твёрдые растворы замещения
в широком интервале концентраций, что даёт возможность упрочнения сплавов при сохранении высокой пластичности.

Никелевые сплавы по коррозионной стойкости превосходят коррозионностойкие стали. Наибольшую коррозионную стойкость сплавы приобретают после закалки на твёрдый раствор от температуры 1 050–1 150 °С.

Сложнолегированные никелевые сплавы, содержащие алюминий, титан, ниобий и другие элементы, упрочняющиеся в процессе распада пересыщенных твёрдых растворов, используются в качестве жаропрочных сплавов.

Конструкционные никелевые сплавы, кроме монель-металла НМЖМц 28-2,5-1,5, содержащего 27–29 % Cu, 2–3 % Fe, 1,2–1,8 % Mn, относятся к низколегированным. Их отличает повышенная прочность, коррозионная стойкость, хорошая обрабатываемость. Применяют эти сплавы в электронной технике, приборостроении, химическом аппаратостроении и других областях. Например, сплав НМц-5, содержащий 4,6–5,1 % Mn, используют для изготовления свечей двигателей внутреннего сгорания. Монель-металл (?_в = 50 кгс/мм²,
? = 35 %, НВ135–210), получаемый в виде листов, плит, лент, прутков и проволоки, идёт на изготовление деталей в химической, газовой, нефтяной промышленности, судо-, машино- и аппаратостроении. Химический состав и свойства никелевых сплавов регламентируют ГОСТ 492-73, 5632-88, 10994-80, 2170-82, 1049-93, 5187-80.

Сплавы на основе цинка. Наиболее распространены сплавы цинка с алюминием и медью и небольшими добавками магния, свинца, олова и других элементов. Цинковые сплавы отличаются хорошей коррозионной стойкостью, однако меньшей, чем чистый цинк. Обладающие хорошими механическими и технологическими свойствами, цинковые сплавы применяют для получения литьём под давлением высокоточных изделий сложной конфигурации. Например, литейные сплавы ЦАМ 4-1о, ЦАМ 4-1 используют в автомобиле-
и вагоностроении, электротехнической и приборостроительной промышленности, для коммунально-бытовой арматуры и т. д.

Химический состав, марки и технические условия литейных сплавов регламентирует ОСТ 48-71-73, антифрикционных сплавов – ГОСТ 21437-95 и ГОСТ 21438-95.