Магниевый лист

Магниевый лист — плоский полуфабрикат, получаемый горячей прокаткой из деформируемых магниевых сплавов. Основные достоинства листового магниевого проката — малая плотность (около 1,78–1,79 г/см³), достаточная прочность и хорошая обрабатываемость резанием, давлением и сваркой. Эти качества делают магниевый лист востребованным в авиастроении, автомобилестроении и приборостроении, где снижение массы конструкции является критичным требованием.

Нормативная документация на листы из магниевых сплавов

Основной нормативный документ, регламентирующий технические условия на магниевые листы, — ГОСТ 22635-77 «Листы из магниевых сплавов. Технические условия» (с изменениями № 1, 2). Стандарт действующий, ограничение срока действия снято.

Область распространения ГОСТ 22635-77 — листы из сплавов трёх марок: МА2-1, МА2-1 п.ч. и МА8. Химический состав этих сплавов определяется ГОСТ 14957-76 «Сплавы магниевые деформируемые. Марки».

Помимо ГОСТ, листовой прокат из магниевых сплавов может поставляться по отраслевым стандартам и техническим условиям (ОСТ 4.021.048-92 и др.).

Марки сплавов для магниевого листа

Сплав МА2-1 — система Mg–Al–Zn–Mn

МА2-1 — наиболее распространённый деформируемый магниевый сплав для листового проката. Легирование алюминием, цинком и марганцем обеспечивает достаточную прочность и удовлетворительную коррозионную стойкость. Плотность сплава — 1,79 г/см³, модуль упругости — 42 ГПа.

Предельная рабочая температура: до +150 °C при длительной эксплуатации, до +200 °C — кратковременно.

Химический состав МА2-1 по ГОСТ 14957-76 (Mg — основа):

Массовая доля прочих примесей — не более 0,30 %. Бериллий вводится по расчёту и не определяется.

Сплав МА8 — система Mg–Mn–Ce

МА8 — магниевый сплав средней прочности, отличающийся повышенной пластичностью и свариваемостью. Основные легирующие элементы — марганец и церий. Плотность — 1,78 г/см³, модуль упругости — 42 ГПа.

Предельная рабочая температура: до +200 °C при длительной эксплуатации, до +250 °C — кратковременно. Это выше, чем у МА2-1.

Химический состав МА8 по ГОСТ 14957-76 (Mg — основа):

Массовая доля прочих примесей — не более 0,30 %.

Сравнение сплавов МА2-1 и МА8

МА2-1 обеспечивает более высокую прочность, а МА8 — повышенную пластичность и жаростойкость.

Сортамент магниевых листов по ГОСТ 22635-77

Размеры магниевого листового проката регламентируются таблицей 2 ГОСТ 22635-77 и зависят от марки сплава и состояния материала.

Основные геометрические параметры:

По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготовление листов с промежуточными размерами. Предельные отклонения по толщине зависят от ширины листа и приведены в таблицах 1 и 1а ГОСТ 22635-77.

Продукция толщиной свыше 10,5 мм и до 50 мм классифицируется как магниевая плита и поставляется по ГОСТ 21990-76.

Состояние поставки магниевого листа

По ГОСТ 22635-77 листы разделяют на три группы по состоянию материала:

Отожжённые листы (М) обеспечивают наилучшую способность к деформации — гибке, вытяжке, штамповке. Полунагартованные листы (Н2) имеют повышенный предел текучести при несколько сниженном относительном удлинении. Листы без термической обработки из сплавов МА2-1 и МА2-1 п.ч. поставляются в состоянии после горячей деформации.

Механические свойства листового магниевого проката

Механические свойства магниевых листов определяются маркой сплава, толщиной проката и состоянием материала. Значения приведены по таблице 3 ГОСТ 22635-77 (испытание поперечных образцов).

Механические свойства листов из сплава МА2-1

Механические свойства листов из сплава МА8

Из таблиц видно, что сплав МА2-1 превосходит МА8 по прочности (σ_B ≥ 255 МПа против ≥ 215–225 МПа), тогда как МА8 в отожжённом состоянии имеет более высокое относительное удлинение (δ до 12 %), что означает лучшую штампуемость.

Требования к качеству поверхности

Согласно ГОСТ 22635-77, поверхность магниевых листов не должна иметь:

Листы должны быть обрезаны со всех сторон. Кромки — ровные, без заусенцев и расслоений.

Маркировка и условные обозначения магниевого листа

Система обозначений по ГОСТ 22635-77 включает марку сплава, состояние материала, размеры и номер стандарта.

Пример обозначения:

Лист МА8.М 1,5×1200×3000 ГОСТ 22635-77 — отожжённый лист из сплава МА8 толщиной 1,5 мм, шириной 1200 мм, длиной 3000 мм.

Лист МА2-1.Н2 2,0×800×2000 ГОСТ 22635-77 — полунагартованный лист из сплава МА2-1 толщиной 2,0 мм, шириной 800 мм, длиной 2000 мм.

Маркировка наносится вблизи торца листа штампом или краской в соответствии с требованиями стандарта.

Теоретическая масса магниевого листа

Расчёт теоретической массы 1 м² листа выполняется по формуле: m = ρ × h, где ρ — плотность сплава (г/см³), h — толщина листа (мм). Результат получается в кг/м².

Для сплава МА2-1 (ρ = 1,79 г/см³):

Для сплава МА8 (ρ ≈ 1,78 г/см³) теоретическую массу получают умножением значений МА2-1 на переводной коэффициент 0,994, как указано в приложении ГОСТ 22635-77. Теоретическая масса не является основанием для сдачи продукции.

Технологические свойства и особенности обработки

Магниевый листовой прокат хорошо поддаётся основным видам механической обработки: резке, сверлению, фрезерованию, точению. При обработке резанием магниевые сплавы дают минимальное усилие резания среди конструкционных металлов.

Листы из магниевых сплавов обрабатываются давлением — гибкой, вытяжкой, штамповкой. Деформирование рекомендуется проводить в нагретом состоянии (200–350 °C), так как при комнатной температуре пластичность магния ограничена гексагональной кристаллической решёткой. Отожжённые листы (М) допускают более глубокую вытяжку, чем полунагартованные (Н2).

Сварка магниевых листов выполняется аргонодуговым способом (TIG). Сплав МА8 обладает лучшей свариваемостью по сравнению с МА2-1. При сварке необходима тщательная защита зоны шва от окисления инертным газом.

Особенности хранения и обращения

Магниевая стружка и мелкодисперсная пыль легко воспламеняются. При механической обработке листов необходимо соблюдать правила пожарной безопасности: не допускать скопления стружки, использовать специальные СОЖ (не на водной основе) или сухую обработку с отсосом. Массивный листовой прокат при нормальных условиях не представляет пожарной опасности.

Хранение магниевых листов — в сухих крытых помещениях. Упаковка выполняется в соответствии с ГОСТ 9.510 с применением ингибитированной бумаги или полимерной плёнки для защиты от коррозии при транспортировке.

Коррозионная стойкость магниевого листа

Магниевые сплавы имеют низкий электродный потенциал, что делает их анодными по отношению к большинству конструкционных металлов. В контакте с другими металлами (особенно медью, железом, никелем) возникает интенсивная гальваническая коррозия. Поэтому при проектировании конструкций из магниевого листа необходимо исключать контакт с разнородными металлами или применять изолирующие прокладки.

Магниевые сплавы устойчивы к воздействию щелочей, фтористоводородной кислоты, хромовой кислоты, керосина, бензина и минеральных масел. В пресной воде и атмосфере без промышленных загрязнений коррозионная стойкость удовлетворительная при условии нанесения защитных покрытий (хроматирование, анодирование, окрашивание).

Сплав МА8 за счёт меньшего содержания легирующих элементов обладает несколько лучшей коррозионной стойкостью, чем МА2-1.

Области применения листового магниевого проката

Малая плотность магниевых сплавов (в 1,5 раза легче алюминия и в 4,5 раза легче стали) определяет основную область применения листов — конструкции, где снижение массы является приоритетом.

Применение магниевого листа в авиастроении

В авиационной технике из магниевого листа изготавливают обшивку отсеков, панели кабин, перегородки, обтекатели, элементы оперения. Высокое демпфирование вибраций — дополнительное преимущество магния для авиационных конструкций.

Применение в автомобилестроении и транспорте

В автомобильной промышленности магниевый лист используют для кожухов, крышек, панелей приборов и других деталей, где допускается замена стального или алюминиевого листа. Снижение массы транспортного средства ведёт к экономии топлива.

Приборостроение и электроника

Магниевый лист применяется для корпусов приборов, экранирующих кожухов, крышек электронных блоков. Магниевые сплавы не имеют ферромагнитных свойств, что важно для работы чувствительного оборудования. Способность эффективно поглощать упругие колебания используется в виброзащитных элементах.

Протекторная защита от коррозии

Благодаря низкому электродному потенциалу магниевый лист используется как протекторный материал для катодной защиты стальных конструкций от коррозии — трубопроводов, резервуаров, морских сооружений.

Формы поставки магниевого проката

Помимо листового проката, магниевые сплавы МА2-1 и МА8 поставляются в виде плит (толщиной 12–50 мм по ГОСТ 21990-76), прутков (по ГОСТ 18351-73), труб (по ГОСТ 19441-74), лент, полос и проволоки. Выбор формы полуфабриката определяется требованиями конструкции и способом последующей обработки.