Химико-термическая обработка 3 страница
Сплавы системы Al-Mg-Si (АД31, АД33, АД35, АВ) относятся к группе материалов обладающих повышенной пластичностью. Эти сплавы широко применяют в качестве конструкционных и декоративных материалов, которые, наряду с хорошей пластичностью, обладают комплексом ценных свойств, включая высокую коррозионную стойкость, технологичность, способность подвергаться цветному анодированию и эмалированию.
Эти сплавы легированы в меньшей степени, чем дуралюмины; суммарное содержание легирующих элементов в этих сплавах колеблется в пределах от 1 до 2%. Упрочняющей фазой во всех сплавах является Mg2Si, поэтому степень упрочнения при старении находится в прямой зависимости от количества этой фазы. С увеличением содержания кремния до 1,6%, при постоянном содержании магния, предел прочности растет, а затем практически не изменяется или несколько снижается к 2%Si.
С увеличением концентрации магния, при постоянном содержании кремния, предел прочности растет и достигает максимума при 1,2-1,4%, а затем снижается к 2%Mg. Повышение содержания магния и кремния приводит к измельчению структуры. С повышением содержания кремния улучшаются литейные свойства и свариваемость сплавов. Коррозионная стойкость снижается с ростом содержания фазы Mg2Si и Si.
Сплавы системы Al-Mg-Si-Cu (АК6, АК6-1, АК8) являются авиалями повышенной прочности и относятся к группе ковочных материалов. Они отличаются от обычных авиалей повышенным содержанием меди. Упрочняющими фазами являются фазы W(AlCu4Mg5Si4), CuAl2, Mg2Si. Увеличение содержания меди монотонно повышает предел прочности при комнатной и повышенных температурах, пластичность достигает максимума при концентрации меди 2,2% (см. таблицу 8.5).
Сплавы системы Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Cu (В95, В96, В96ц, В93) относятся к группе высокопрочных сплавов. Характерным для данного класса сплавов является образование сложной по составу T-фазы. Выделение ее по границам зерен проводит к снижению их механических свойств (к охрупчиванию сплавов).
Характерная особенность сплавов – высокий предел текучести, близкий по своему значению к пределу прочности материала, и пониженная пластичность (см. таблицу 8.5). Сплавы отличаются чувствительностью к надрезам и перекосам, характеризуются пониженной выносливостью при повторно-статических нагружениях, а также чувствительны к коррозионному растрескиванию под напряжением. Уменьшение содержания примесей железа и кремния способствует повышению пластичности, ударной вязкости, статической выносливости, а также резко снижает чувствительность к надрезу образцов при перекосах. По мере увеличения содержания магния, цинка и меди в сплавах, предел прочности сплавов Al-Zn-Mg в отожженном состоянии непрерывно повышается. Хром, в этих сплавах, эффективно повышает стойкость сплавов против коррозии под напряжением. Цирконий при кристаллизации образует с алюминием пересыщенный твердый раствор, который распадается, при последующей обработке слитка, с выделением дисперсных интерметаллидов. Цирконий более интенсивно, чем другие переходные металлы, повышает температуру рекристаллизации, приводит к сохранению нерекристаллизованной структуры в горячедеформированных изделиях после термообработки и тем самым обусловливает значительное структурное упрочнение. Добавки циркония препятствуют образованию крупнозернистых структур.
Магний и его сплавы
Магний и его сплавы являются самыми легкими конструкционными металлическими материалами, используемыми в промышленности. Удельный вес Mg 1,74 г/см3. Кристаллическая решетка Mg – гексагональная плотноупакованная. Все металлы, имеющие гексагональные решетки, обладают значительно меньшей пластичностью, по сравнению с металлами, обладающими кубическими решетками, что связано с тем что скольжение при пластической деформации может осуществляться лишь по немногочисленным базисным плоскостям решетки. Следовательно, магний и его сплавы оказываются более трудно поддающимися пластической деформации, хуже работают в условиях приложения ударных нагрузок. Магний имеет меньшую коррозионную стойкость по сравнению с алюминием, особенно при повышенных температурах.
Сплавы магния обладают меньшей по сравнению с Al-сплавами прочностью, однако, в связи с их значительно меньшим удельным весом, они находят применение в тех отраслях промышленности, где снижение веса конструкция является первоочередной задачей. Магниевые сплавы производятся по ГОСТ 2856-79 - литейные магниевые сплавы и ГОСТ 14957-76 - деформируемые магниевые сплавы.
Магниевые сплавы называют электронами. В качестве легирующих элементов в магниевых сплавах наиболее часто применяются Al, Zn, Mn.
Алюминий в сплавах с магнием обладает ограниченной переменной растворимостью от 1,5% при 20 0С до 12,7% при 437 0С. Это свидетельствует о том, что сплавы магния с алюминием можно упрочнять путем закалки и последующего старения, однако близость параметров кристаллических решеток Mg и Al приводит к тому, что выделение избыточной фазы очень мало искажает кристаллическую решетку матричного твердого раствора. В результате этого упрочнение оказывается незначительным. Для увеличения эффекта упрочнения в сплавы вводят до 2,5% Zn.
Литейные магниевые сплавы МЛ4 и МЛ5 имеют основу Mg-Al-Zn с небольшим легированием марганцем (0,3%). Сплав МЛ4 содержит 6% Al и 2,5% Zn; МЛ5 – 8,5% Al и 0,5% Zn. Эти сплавы обладают хорошими литейными свойствами: высокой жидкотекучестью, малой величиной усадочной раковины, однако несколько повышенной пористостью сплавов. После затвердевания в равновесных условиях сплавы должны обладать однофазной структурой d твердого раствора. Однако в результате значительной склонности сплавов к неравновесной кристаллизации, в твердом растворе возникает дендритная ликвация, и образуются крупные включения неравновесной g-фазы или эвтектики (a + g)э. Для устранения образовавшихся хрупких метастабильных фаз применяют отжиг–гомогенизацию при температуре 390 - 410 ˚С. После гомогенизации можно проводить закалку и старение, приводящие к выделению избыточных фаз в мелкодисперсном состоянии, что приведет к упрочнению сплавов. На практике часто сплав МЛ5 охлаждают после гомогенизации ускоренного на воздухе в результате чего избыток g фазы выделяется непосредственно в процессе охлаждения, что приводит к получению предела прочности sв > 200 МПа при d = 4%. Дополнительное старение при температуре 175 ˚С приводит к дальнейшему выделению g-фазы и еще большему упрочнению - выше 250 МПа.
Сплав МЛ4 обладает высокими механическими свойствами непосредственно после литья без термообработки: sв > 200 МПа при d > 3%. Прочность и пластичность магниевых сплавов удается несколько повысить путем модифицирования за счет обработки расплава хлорным железом, карбонатами или другими углеродсодержащими составляющими, а также путем перегрева жидкого сплава. В обоих случаях уменьшается величина зерна, повышаются прочностные свойства.
В качестве деформируемых магниевых сплавов применяют также сплавы на основе системы Mg-Al-Zn. МА2 (3,5% Al; 0,5% Zn; 0,3% Mn); МАЗ (6% Al, 1% Zn, 0,3% Mn); МА5 (8,5% Al; 0,6% Zn, 0,3% Mn). Эти сплавы, как правило упрочняющей термической обработке не подвергаются и имеют в прессованном состоянии 250-350 МПа.
Сплавы на основе системы Mg-Mn: МА1, МА8 с 1,3-2,5% Mn и 0,2% Ce в МА8 обладают высокой коррозионной стойкостью при сравнительно низких механических свойствах: sв = 200 МПа при d = 5%.
Некоторое распространение получили сплавы Mg-Zn-Zr (4-5% Zn, 0,5-08% Zr). Этот сплав не уступает Mg-Al-Zn в механических свойствах, даже имеет более высокую пластичность и более высокие литейные свойства. Сплав может применяться как в литом, так и в деформированном состоянии. После закалки и старения имеет sв до 350 МПа.
В качестве жаропрочных магниевых сплавов применяют сплавы систем Mg-Ce-Mn, Mg-Zn-Zr-Th. Эти сплавы при комнатной температуре малопластичны, sв = 140-200 МПа, однако прочность этих сплавов при температурах 200-300 ˚С оказывается в 3-4 раза выше, чем сплавов системы Mg-Al-Zn. Это объясняется образованием в структуре сплавов стойких к распаду интерметаллических фаз и эвтектических включений с высокой температурой плавления.
Медь и ее сплавы
Чистая медь – светло-розовый пластичный металл имеющий кристаллическую решетку гранецентрированного куба с параметром 3,607Å, плотность чистой меди 8,94 г/см3. Медь не имеет полиморфных превращений от комнатной температуры до температуры плавления. Медь обладает резко выраженными металлическими свойствами, основными из которых являются высокая электропроводность, теплопроводность и пластичность.
; 
.
Большое количество меди используется в промышленности в чистом виде, как электропроводный материал (провода, кабели, электротехническая аппаратура). На основе меди приготовляют сплавы (латуни, бронзы, медноникелевые сплавы).
В зависимости от чистоты, медь поставляют по ГОСТ 859-76 нескольких марок (таблица 8.6).
Таблица 8.6 - Марки меди и ее применение
| Марка меди | Содержание меди, % | Назначение |
| М00 | 99,99 | Для полупроводниковых приборов |
| М0 | 99,95 | Для сплавов, анодов, проводов |
| М1 | 99,9 | Для безоловянистых бронз, проводников |
| М2 | 99,7 | Для сплавов, обрабатываемых давлением |
| М3 | 99,5 | Для проката обычного качества |
| М4 | 99,0 | Для литейных бронз и других неответственных сплавов |
В меди могут быть следующие примеси: кислород, свинец, висмут, сера, фосфор и др. Примеси в меди снижают пластичность, электропроводность и теплопроводность, увеличивают электросопротивление, вызывают упрочнение меди, могут ухудшить технологические свойства меди.
Кислород в меди присутствует в виде хрупкой составляющей Cu2O или эвтектики (Cu + Cu2O)э, вызывая охрупчивание при прокатке. В небольших количествах содержание кислорода не вызывает охрупчивания, а частички Cu2O при прокатке равномерно распределяются во всем объеме меди. Включения Cu2O под микроскопом на нетравленом шлифе имеют серовато-голубоватый цвет; в поляризованном свете окрашиваются в красный цвет.
Висмут и свинец образуют с медью легкоплавкие эвтектики, состоящие практически из чистых свинца или висмута, располагающихся в литой меди преимущественно по границам зерен. Нагрев такой меди перед горячей обработкой давлением может проводить к расплавлению этих прослоек по границам зерен и межзеренному разрушению. Такое явление называется красноломкостью меди. Висмут сообщает хрупкость меди и ее сплавам при холодной обработке давлением.
Сера дает соединение с медью Cu2S – очень хрупкое соединение, что часто приводит к охрупчиванию меди и ее сплавов. Однако сера не образует легкоплавких эвтектик и не вызывает горячеломкости меди. Иногда добавки серы к меди применяют для улучшения обрабатываемости резанием.
Фосфорв небольших количествах, в которых он может присутствовать в меди, не оказывает значительного влияния на свойства меди. Однако последними исследованиями показано, что добавки тысячных долей процентов фосфора совместно с такими же добавками олова уменьшают анизотропию свойств меди, способствует получению равномерного мелкого рекристаллизованного зерна.
В сплавах на основе меди наиболее часто применяемыми легирующими элементами в меди являются цинк, олово и алюминий. Сплавы меди с цинком называются латунями. Техническое применение имеют латуни с содержанием Zn до 50% их марки: Л96, Л90, Л80, Л68, Л62, ЛС-59-1, где цифры обозначают среднее содержание меди в латуни. Согласно диаграмме состояния сплавов меди с цинком (рисунок 8.4), структурное состояние латуней соответствует однофазному состоянию a твердого раствора для сплавов до 32% Zn (до Л68) и двухфазному (a + b) состоянию (Л62, ЛС-59-1).
В соответствии со структурным состоянием медноцинковые сплавы называются a-латунями или (a + b) латунями. Диаграмма состояния Cu-Zn представляет собой совокупность пяти перитектических превращений и одного эвтектоидного. Образующиеся по перитектическим реакциям b, g, d, e, h фазы называют b, g, d, e, h - растворами, хотя они являются промежуточными фазами электронного типа. a-фаза - это твердый раствор Zn в Cu. b-фаза на основе соединения CuZn имеет электронную концентрацию 3/2, g-фаза – это раствор на основе соединения Cu5Zn8 с электронной концентрацией 21/13, e - раствор на основе соединения CuZn3 с гексагональной решеткой (электронная концентрация 7/4). Природа d-фазы не установлена, h-фаза соответствует твердому раствору меди в цинке.
b фаза в латунях способна при температурах ниже 454-468 ºС претерпевать переход в упорядоченное состояние b ‘.
Структура отожженной a-латуни представляет собой однородные сравнительно равноосные зерна со следами двойникования, аналогично аустениту стали.
|
|
| Рисунок 8.4. Диаграмма состояния медь - цинк и соответствующие ей изменения механических свойств (предела прочности σв, МПа и относительного удлинения δ,%) |
Однако окраска их желтая, отдельные зерна в соответствии с различием кристаллографической ориентировки в зернах при исследовании в микроскопе оказываются более темными, другие – более светлыми. В литом состоянии a-латунь в связи с проявлением неравновесной кристаллизации имеет дендритное строение, которое устраняется отжигом. Двухфазная (a + b) – латунь имеет структуру, образованную светлыми участками a - и темными b-кристаллов. Количество и форма a и b кристаллов зависит от содержания Zn. Увеличение его количества приводит к постепенному увеличению количества темной фазы в структуре (a + b) латуни. Увеличение содержания Zn до 47-50% приводит к получению чистого b - состояния латуни. Структура b-латуни также как и a-латуни имеет зернистое строение, однако она составлена из темных зерен b-твердого раствора. Изменение механических свойств латуней в зависимости от содержания цинка описывается представленными кривыми (см. нижнюю часть рисунка 8.4). Однофазные a-латуни увеличивают sв и d с ростом содержания цинка. Прочность продолжает расти и при двухфазном состоянии (a + b), с соответствующим снижением пластичности. Образование однофазного b - состояния приводит к резкому снижению, как прочностных, так и пластических свойств. Появление фазы g - еще более охрупчивает латуни. Двухфазная (a + b) латунь может быть закалена с температуры выше 454 ºС с образованием мартенсита. Однако эта операция не применяется в связи с повышенной хрупкостью и понижению коррозионной стойкости, проявляющейся после закалки. Основные сведения о составе и свойствах некоторых латуней, изготавливаемых по ГОСТ 15527-70 и ГОСТ 17711-80 приведены в таблицах 8.7 и 8.8.
Таблица 8.7 - Состав и свойства двойных однофазных латуней по ГОСТ 15527-70 после отжига
| Марка | Содержание элементов, % | Механические свойства | Марка | Содержание элементов, % | Механические свойства | ||||
| Cu | примеси | σв МПа | δ, % | Cu | примеси | σв МПа | δ, % | ||
| Л96 | 95-97 | 0,2 | Л70 | 69-72 | 0,2 | ||||
| Л90 | 88-91 | 0,2 | Л68 | 67-70 | 0,3 | ||||
| Л85 | 84-86 | 0,3 | Л63 | 62-65 | 0,5 | ||||
| Л80 | 79-81 | 0,3 | Л60 | 59-62 | 0,5 |
Дополнительное легирование латуней применяют для улучшения технологических или механических свойств. Одним из способов является легирование (a + b) латуней свинцом в количестве до 1%. В таком количестве в (a + b) латунях свинец не вызывает горячеломкости, а его присутствие в латуни улучшает ее обрабатываемость резанием. Для повышения механических и антикоррозионных свойств латуни легируют алюминием, кремнием, марганцем, железом и др.
Сплавы меди с оловом – оловянистые бронзы (таблица 8.9). Классическим содержанием олова в бронзе является 10 %. Марка оловянистой бронзы БрО10; Эта бронза обладает наименьшей усадкой среди известных в настоящее время сплавов, поэтому, очень часто оловянистая бронза используется для изготовления отливок.
Таблица 8.8. Состав, свойства и применение некоторых специальных латуней по ГОСТ 15527-70 и ГОСТ 17711-80 после отжига
| Марка | Содержание элементов, % | Механические свойства | Применение | ||
| Cu | Легирующие компоненты | σв МПа | δ, % | ||
| Деформируемые латуни | |||||
| ЛС 59-1 | 57-60 | 0,8-1,9 Pb | Детали морских судов, изделий машиностроения, летательных аппаратов | ||
| ЛЖМц 59-1-1 | 57-60 | 0,6-1,2 Fe 0,5-0,8 Mn | |||
| ЛАЖ 60-1-1 | 58-61 | 0,7-1,5 Fe 0,75-1,5 Al | |||
| Литейные латуни | |||||
| ЛЦ23А6Ж3Мц2 | 64-68 | 2-4 Fe 4-7 Al 1,5-3Mn | Гайки нажимных винтов, червячные винты, гребные винты, коррозионностойкие изделия | ||
| ЛЦ30А3 | 66-68 | 2-3 Al |
Согласно диаграмме Cu-Sn (рисунок 8.5) структура оловянистых бронз состоит при комнатной температуре после охлаждения с обычно применяемыми скоростями охлаждения из a-твердого раствора и эвтектоида (a + d)э. Эвтектоид образуется только в результате неравновесной кристаллизации. После отжига при температуре около 800 ºС дендритная ликвация устраняется, эвтектоид (a + d)э исчезает. Бронза становится однофазной, состоящей из a-твердого раствора. Избыток e-фазы обычно в реальных условиях охлаждения не выделяется.
a - твердый раствор – это раствор олова на основе гранецентрированной решетки меди. Фазы b, d и g, образующиеся при кристаллизации из жидкого состояния по перитектическим реакциям, представляют собой электронные соединения с химическими формулами Cu5Sn, Cu31Sn8 и Cu3Sn. (электронные концентрации, соответственно, 3/2, 21/13 и 7/4). Фаза с гексагональной решеткой имеет примерный состав Cu20Sn6, фаза h - Cu6Sn5.
В связи с дефицитностью олова его стремятся полностью или частично заменить другими легирующими элементами. Например, олово может быть частично заменено цинком и свинцом (Бр ОЦС-4-4-2,5, Бр ОЦС-6-6-3).
Примерами полной замены олова являются алюминиевые бронзы (БрА5, БрА10) или комплексно легированные бронзы с легированием Al, P, Zn, Pb, Ni, Mn, Fe, Be и др.
Таблица 8.9 - Состав и свойства некоторых легированных оловянистых бронз по ГОСТ 5017-74 и ГОСТ 613-79
| Марка | Содержание элементов,% | Механические свойства, не менее | Применение | ||||||
| Sn | Zn | Pb | Ni | P | σв МПа | δ, % | НВ | ||
| Деформируемые бронзы | |||||||||
| БрОФ 4-0,25 | 3,5-4 | - | - | - | 0,2-0,3 | - | Пружины, мембраны, антифрикционные детали | ||
| БрОЦ 4-3 | 3,5-4 | 2,7-3,3 | - | - | - | - | Проволока для сеток, трубы для биметаллических втулок, детали машиностроения | ||
| Литейные бронзы | |||||||||
| БрО3Ц7С5Н1 | 2,5-4 | 6-9,5 | 3-6 | 0,5-2 | - | Детали машиностроения | |||
| БрО10С10 | 9-11 | - | 8-11 | - | - | Подшипники, арматура, работающая в морской воде |
Алюминиевая бронза (рисунок 8.6) марки БрА5 имеет в своем составе около 5% Al. Структура ее представляет собой после ускоренного охлаждения a - твердый раствор, обладающий дендритной ликвацией или однородный a - твердый раствор после отжига или обработки давлением.
Структура БрА10 состоит из светлых кристаллов a-твердого раствора и темных (a + b)э – эвтектоидных участков (рисунок 8.7).
Бронза БрА10 применяется для отливок. Алюминиевые бронзы в результате образования на поверхности плотной пленки Al2O3 обладают повышенной коррозионной плотностью.
| 
|
| Рисунок 8.5. Фазовая диаграмма медь-олово | Рисунок 8.6. Фазовая диаграмма медь-алюминий |
|
| а б в |
| Рисунок 8.7. Структура алюминиевой бронзы: а - в отожженном состоянии; б - после закалки на мартенсит; в - после закалки и отпуска |
Алюминиевая бронза, с содержанием Al 8-10% и более, может быть упрочнена путем закалки на мартенсит из b-области в воде с образованием игольчатой метастабильной фазы b’. Аналогичными свойствами и структурой обладают сплавы с добавками Al, Fe, Mn, Ni, которые входят в твердый раствор, упрочняя его или образуя избыточные фазовые и структурные составляющие.
Бериллиевая бронза представляет интерес для металловедов и термистов, поскольку этот сплав оказывается способным к термическому упрочнению в результате закалки и последующего старения на дисперсионное твердение. Это связано со значительной разницей по растворимости бериллия при высокой и низкой температуре (соответственно, 2,1% и 0,16%), который выделяется при распаде пересыщенного твердого раствора, полученного закалкой с образованием мельчайших когерентных выделений стойкого интерметаллического соединения. В результате такой обработки бериллиевая бронза БрБ2 приобретает твердость по Бринеллю НВ 300-400, sв до 1500 МПа при относительном удлинении d более 2-3%.
Таблица 8.10 - Состав, свойства и применение некоторых безоловянистых бронз по ГОСТ 18175 и ГОСТ 493-79
| Марка | Содержание элементов,% | Механические свойства, не менее | Применение | ||||||
| Al | Mn | Fe | Ni | Be | σв МПа | δ, % | НВ | ||
| Алюминиевые бронзы | |||||||||
| БрА9-Ж4 | 9-11 | - | 2-4 | - | - | Прутки, поковки | |||
| БрА9-Ж3Л | 8-10,5 | 1-3 | 2-4 | - | - | Фасонные отливки | |||
| БрА10Ж4Н4 | 9,5-11 | - | 3,5-5,5 | 3,5-5,5 | - | Прутки, поковки | |||
| БрА10Ж4Н4Л | 9,5-11 | - | 3,5-5,5 | 3,5-5,5 | - | Фасонные отливки | |||
| Кремнистые бронзы | |||||||||
| БрК3Мц1 | - | 1-1,5 | - | - | 2,75-3,5 Si | Прутки, полосы, проволока для пружин | |||
| Бериллиевая бронза | |||||||||
| БрБ2 | - | - | - | 0,2-0,5 | 1,8-2,1 | Ленты, прутки, проволока для пружин | |||
| Свинцовая бронза | |||||||||
| БрС30 | - | - | - | - | 27-33 Pb | Вкладыши подшипников двигателей |
Аналогичными свойствами обладают комплексно легированные бронзы системы Cu-Ni-Al (куниаль).
Никель и его сплавы
Никель – ферромагнитный металл, имеющий гранецентрированную кубическую решетку, не испытывающий аллотропических превращений до температуры плавления (1453 ºС). При температуре 354 ºС никель испытывает магнитное превращение. При комнатной температуре никель ферромагнитен, выше 354 ºС – теряет ферромагнитные свойства.
Основными характерными свойствами никеля является его большая химическая стойкость, тугоплавкость, ферромагнитность, наличие ярко выраженного магнитострикционного эффекта, высокая прочность в сочетании со значительной пластичностью, высокое значение модуля упругости (210000 МПа, т.е. почти как у железа).
Чистый никель применяют в электровакуумной технике, т.к. его пары обладают малой упругостью и он не испаряется при высоком вакууме. Наиболее чистым от примесей никелем является электролитический никель и карбонильный никель.
В технически чистом никеле могут содержаться: углерод (до 0,3%), железо (до 0,7%), кобальт – до 1,0%, кремний – до 0,2%, медь – до 0,6%, сера и кислород – до сотых долей процента. Такие элементы, как Fe, Co, Si и Cu, в указанных количествах оказываются растворенными в твердом растворе и практически не оказывают влияния на свойства никеля. Углерод также находится в твердом растворе, но при больших количествах может выделяться в виде графита. Графит ухудшает технологические свойства никеля, затрудняя прокатку.
Наличие кислорода приводит к образованию хрупкой эвтектики (Ni + NiO)э. Раскислителями является марганец и магний. Наличие в никеле серы приводит к образованию легкоплавкой эвтектики (Ni + Ni3S2)э, вызывающей красноломкость. Некоторое обезвреживание серы приводится легированием никеля марганцем или магнием, при этом вместо Ni3S2 образуются более тугоплавкие соединения MnS и MgS.
Жидкий никель хорошо растворяет водород и окись углерода, которые при кристаллизации выделяются в виде пузырей. Дегазатором никеля является также марганец. Таким образом, добавки марганца к чистому никелю являются весьма полезными, поскольку одновременно раскисляют металл, способствуют уменьшению вредного действия серы и дегазируют никель. Избыток марганца не ухудшает свойств никеля, поскольку он входит в твердый раствор, улучшая также механические свойства никеля.
Никель с небольшими добавками Mn от 2,3% до 5,4% обозначается НМц 2,5 или НМц 5 и применяется, в основном, в радиовакуумной технике для изготовления радиоламп.
Для работы в агрессивных средах: газовой, растворах солей, щелочей, органических веществах и т.д. применяют сплав содержащий 28% Cu, 1,5-2,5% Fe и 1-2% Mn, называемый монель-металл, который, наряду с хорошей коррозионной стойкостью, обладает высокой прочностью и вязкостью. В литом состоянии имеет дендритную структуру. После пластической деформации и последующего отжига обладает однофазной, сравнительно равноосной, полиэдрической структурой с наличием двойников.
Этот же сплав, но в литом состоянии с наличием значительной дендритной ликвации применяется в приборостроении, поскольку его магнитная индукция почти линейно убывает с изменением температуры. Такой сплав называется калмаллой.
Сплав этой же системы (Ni – Cu), содержащий – 40% Ni и 1,5% Mn, остальное - медь, называется константан. Этот сплав обладает большим удельным электрическим сопротивлением (в 5 раз большим, чем у Ni или Fe) и очень низким температурным коэффициентом электрического сопротивления (в 1000 раз меньшим, чем у Ni). Таким образом, константан обладает важным свойством постоянства удельного электросопротивления в условиях повышенных температур до 400 ºС. Это позволяет его использовать в качестве материала для изготовления сопротивлений и катушек электроприборов.