Szerkezeti-, különleges és szerszám acélok

Átírás

1 ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK SZERKEZETI,- KÜLÖNLEGES ÉS S SZERSZÁM M ACÉLOK Dr. Palotás Béla palotasb@eik.bme.hu Anyagismeret Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 1 Szerkezeti-, különleges és szerszám acélok Hegeszthető acélok Nemesíthető acélok Kérgesíthető acélok Automata acélok Hidegen alakítható acélok Nyomástartó edény acélok Spirálvarratos acélcsövek Melegszilárd acélok Hidegszívós acélok Rugóacélok Ausztenites Mn acélok Golyóscsapágy acélok Korrózió és hőálló acélok Légköri korróziónak ellenálló acélok Ferrites korrózióálló acélok Martenzites korrózióálló acélok Ausztenites korrózióálló acélok Duplex és szuperduplex acélok Hőálló acélok Szerszámacélok Ötvözetlen szerszámacélok Hidegen alakítható szerszámacélok Melegalakító szerszámacélok Gyorsacélok Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 2

2 Csak öntvényeknél és csak G lehet Acélok felhasználás szerinti jelölése (MSZEN ) G S 355 J2 G2 W Cu5 Cu * 10 W: időjárás álló Fő tulajdonság Kieg. tulajdonság, G2: csillapított S - szerkezeti acél R eh =355 MPa P nyomástartó edény Kiegészítő jel: 27J -20 ºC L csővezeték acél M Termomechanikusan kezelt E gépacél N Normalizált B - betonacél Q - Nemesített Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 3 Hegeszthető szerkezeti acélok A szűkebb értelemben hegeszthető acélokra jellemző a kis C tartalom. Jellemző tulajdonságok Szilárdság: R m = MPa Folyáshatár: R eh = MPa Alakváltozó képesség: A 18 % Ütőmunka: KV 27 J Átmeneti hőmérséklet: TTKV = ºC Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 4

3 Hegeszthető szerkezeti acélok Régi jel Új MSZ-EN jel Gégi jel Nem szabványos de találkozhatunk vele MSZEN10027 MSZ EN MSZ EN MSZ1741 Csoport MSZ6280 MSZ500 ISO Kat. EN jel /2 /3 /2 /3 37B Fe235B B S235JR "37" 37C Fe235C C S235J0G3 - - P235GH - "235" 37D Fe235D D S235J2 - Nyomástartó edényhez "265" - - C P265GH - KL2 45B Fe275B B S275JR Normalizált Termomech. heng. - "45" 45C Fe275C C S275J0 - - Alacsony hőm.-en szavatolt KV "275" 45D Fe275D D S275N S275N S275M - P275NH - - E S275J4 S275NL S275ML - P275NL "295" - - C P295GH - KL7 - (Fe355B) B S355KR Kis szennyező tartalom Kúszáshatár szavatolt "52" 52C (Fe355C) C S355K0 - - (P355GH) - "355" 52D (Fe355D) D S355K2G3 S355N S355M E - E S355J4 S355NL S355ML - P355NL E420C - C S420LR "420" E420D - D S420N S420M - - E420E - E Kül. csillapíto S420NL S420ML - P420NL E460C - C S460K "460" E460D - D S460N S460M - - E460E - E S460NL S460ML - P460NL ReH Átmeneti hőmkv = 27J KV = 40J KV = 60J ISO + 20 C JR KR LR B Szerkezeti acél 0 C J0 K0 L0 C - 20 C J2 K2 L2 D - 40 C J4 K4 L4 E - 50 C J5 K5 L5-60 C J6 K6 L6 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 5 Acélok nyomástartó edényekhez Nagy folyáshatárú, hidegen alakítható, SPH235J2 melegen hengerelt acél P235GH Normalizált: SPH265J2 S260NC P265GH* S315NC S355NC SPHL275J5 S420NC P275N* Termomechanikusan kezelt: P295GH* S315MC S355MC P355GH* S420MC S460MC P355N* S500MC S550MC P460N* S600MC S650MC S700MC * Alacsony hőmérsékletre is: NH: -20 ºC 40J NL1: -50 ºC 27J Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 6

4 Spirálvarratos acélcsövek L290J0N L360K0N L420K0N L450K0N C max = 0,18 0,15 + mikroötvözés Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 7 Nemesíthető acélok A 3 T Felületi edzés A ºC Edzés Megeresztés t Kis hőmérsékletű megeresztés C22E, C22R, C25_, C30_, C35_, C40_, C45_, C50_, C55_, C60_, 28Mn 6, 38Cr 2, 38CrS 2, 46Cr 2, 46CrS 2, 34Cr 4, 34CrS 4, 37Cr 4, 37CrS 4, 41Cr 4, 41CrS 4, 25CrMo 4, 25CrMoS 4, 34CrMo 4, 34CrMS 4, 42CrMo 4, 42CrMoS4, 50CrMo 4, 36CrNiMo 4, 34CrNiMo 6, 30CrNiMO 8, 36NiCrMo 16, 51CrV 4 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 8

5 Nitridálható acélok: Méret és szilárdság összefüggése Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 9 Betétben edzhető acélok: Méret és szilárdság összefüggése Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 10

6 Automata acélok 11SMn 30 S = 0,3 % (30 = S. 100) 11SMnPb 30 Pb = 0,15 0,35 % 11SMn 37 NEMESÍTHETŐ (KÉRGESÍTHETŐ) 11SMnPB S 20 35SPb 20 Betétben edzhető 36SMn 14 36SMnPb 14 10S 20 38SMn 28 38SMnPb 28 10SPb 20 15SMn 13 44SMn 28 44SMnPb 28 46S 20 46SPb 20 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 11 Hidegen alakítható acélok Betétben edzhető C08 C10 C15 20Cr 4 16MnCr 5 18CrMn 4 Nemesíthető acélok C22 C35 C45 34Cr 5 38Cr 5 41Cr 5 26CrMo CrMo CrMo CrV 5 51CrV 5 41NiCrMo NiCrMo Karosszéria elemekhez: C10 C08 C06 C05 C02 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 12

7 Melegszilárd acélok Gyengén ötvözött acélok 16Mo 3 13CrMo CrMo CrMo CrMo CrMo CrMoVNi 10 17CrMoV 10 20CrMoV CrMo 10 21CrVMoW 12 Erősen ötvözött kúszásálló acélok Martenzites acélok: X10CrMoVNb 9-1 X11CrMoWVNb X8CrCoNiMo 10-6 X19CrMoNbVN 11-1 X20CrMoV 11-1 X22CrMoV 12-1 X20CrMoWV 12-1 X12CrNiMoV 12-3 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 13 Melegszilárd acélok alkalmazása Re σ t ~ 350 T, ºC σ t -re méreteznek A grafitosodás jelensége Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 14

8 Erősen ötvözött melegszilárd acélok Ausztenites acélok X3CrNiMoBN X6CrNiMoB X6NiCrTiMoVB X6CrNiWNbN X8CrNiMoNb X5NiCrAlTi X8CrNiMoTiB X8NiCrAlTi X8CrNiMoVNb X8CrNiNb X12CrNiWTiB X12CrCoNi Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 15 11MnNi MnNi NiMn 6 15NiMn 6 12Ni 14 12Ni 19 X8Ni 9 X7Ni 9 Hidegszívós acélok Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 16

9 Rugóacélok 38Si 7 46Si 7 56Si 7 55Cr 3 60Cr 3 54SiCr 6 56SiCr 7 51CrV 4 45SiCrV SiCrV6 60SiCrV 7 46SiCrMo 6 50SiCrMo 6 52SiCrNi 5 52CrMoV 4 60CrMo CrMo CrMo 3-3 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 17 Golyóscsapágy acélok Nagy keménység, kopásállóság, magas kifáradási határ C 1 % S 0,025 % Cr 1,5 % P < 0,027 % 100Cr 6 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 18

10 Ausztenites Mn - acél Hadfield acél Dinamikus igénybevételeknek és koptató hatásnak kitett acél Vasúti váltók, földmunkagépek karmai, kőtörő pofák szilárdság, keménység folyamatosan nő X120Mn 13 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 19 Szelepacélok Martenzites: X45CrSi 9-3 X40CrSiMo 10-2 X85CrMoV 18-2 Ausztenites: X55CrMnNiN 20-8 X53CrMnNiN 21-9 X50CrMnNiNbN 21-9 X53CrMnNiNbN 21-9 X33CrNiMn 23-8 Nikkel ötvözetek: NiFe25Cr20NbTi NiCr20TiAl Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 20

11 Korrózió jelensége Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 21 A korrózió tipikus fajtái - Egyenletes korrózió - Helyi korrózió - Pont- -Rés- - Késél- - Szövetszerkezeti korrózió - Szelektív -Interkrisztallin - Repedéses korrózió (feszültségi korrózió) Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 22

12 A vas korróziója Rozsdás darab a Titanic törzséből kimunkálva (Mikrobiológiai korrózió) Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 23 Általános korrózió Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 24

13 Pontkorrózió (pitting korrózió) Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 25 Réskorrózió, késél korrózió Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 26

14 Szelektív korrózió Sárgarézben a zink eltávozása porózus réz dugót hozott létre a felületen Szürke öntvény vízcső grafitosodása Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 27 Interkrisztallin korrózió Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 28

15 Feszültségi korrózió Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 29 Feszültségi korróziós repedés Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 30

16 Légköri korrózióálló acélok S235JRW S235J0W S235J2W S355JRW S355J0W S355K2W S275JRW S275J0W S275J2W Cr = 0,5 1 % Ni = 0,2 0,6 % Cu = 0,2 0,5 % Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 31 Ferrites korrózióálló acélok X2CrNi 12 X2CrTi 12 X6CrNiTi 12 X6Cr 13 X6CrAl 13 X2CrTi 17 X6Cr 17 X3CrTi 17 X3CrNb 17 X6CrMo 17-1 X6CrMoS 17 X2CrMoTi 17-1 X2CrMoTi 18-2 X2CrMoTiS 18-2 X6CrNi 17-1 X6CrMoNbZr 17 X2CrAlTi 18-2 X2CrTiNb 18 X2CrMoTi 29-4 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 32

17 Martenzites és kiválásosan keményedő korrózióálló acélok X12Cr 13 X12CrS 13 X20Cr 13 X30Cr 13 X29CrS 13 X39Cr 13 X46Cr 13 X50CrMoV 15 X70CrMo 15 X14CrMoS 17 X39CrMo 17-1 X105CrMo 17 X90CrMoV 18 X17CrNi 16-2 X3CrNiMo 13-4 X4CrNiMo X5CrNiCuNb 16-4 X7CrNiAl 17-7 X8CrNiMoAl X5CrNiMoCuNb 14-5 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 33 Ausztenites korrózióálló acélok 1. X10CrNi 18-8 X2CrNiN 18-7 X2CrNi 18-9 X2CrNi X2CrNiN18-10 X5CrNi X8CrNiS 18-9 X6CrNiTi X6CrNiNb X4CrNi X1CrNi X2CrNiMoN X2CrNiMo X5CrNiMo X2CrNiMo X2CrNiMoN X3CrNiMo Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 34

18 Ausztenites korrózióálló acélok 2. X2CrNiMo X2CrNiMoN X2CrNiMo X2CrNiMoN X1CrNiSi X12CrMnNiN X2CrMnNiN X12CrMnNiN X3CrNiCu X5CrNiCuS X3CrNiCuMo X1NiCrMoCu X1NiCrMoCu X1CrNiMoCuN X1CrNiMoCuN X1NiCrMoCuN Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 35 Ausztenites ferrites korrózióálló acélok X2CrNiN 23-4 X3CrNiMoN PREN 25 DUPLEX X2CrNiMoN PREN = Cr + 3,3Mo PREW = Cr + 3,3( Mo + X2CrNiMoCuN X2CrNiMoN X2CrNiMoCuWN N 0,5W ) + 16N PREN 38 SZUPERDUPLEX Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 36

19 Korrózióálló acélok helye a Schaeffler diagramon Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 37 Hőálló acélok Ferrites acélok: X10CrAlSi 7 X10CrAlSi 13 X10CrAlSi 18 X10CrAlSi 25 X18CrN 28 X3CrAlTi 18-2 Ausztenites ferrites: X15CrNiSi 25-4 Ausztenites acélok: X8CrNiTi X15CrNiSi X9CrNiSiNCe X12CrNi X8CrNi X15CrNiSi X12NiCrSi X10NiCrAlTi X6NiCrNbCe X25CrMnNiN X6CrNiSiNCe X6NiCrSiNCe X10NiCrSi X10NiCrSiNb Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 38

20 Ötvözetlen szerszámacélok (Szénacélok) C45, C45U, C70_, C80_, C90_, C105_, C120_ Kis forgácsolási sebességű szerszámok pl. kéziszerszámok, készülnek ezekből az acélokból Edzés után kis hőmérsékletű megeresztést alkalmazunk. Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 39 Hidegalakító szerszámacélok 105V, 50WCrV 8, 60WCrV 8 102Cr 6 21MnCr 5, 70MnMoCr 8, 90MnCrV 8, 95MnWCr 5 X100CrMoV 5, X153CrMoV 12, X210Cr 12, X210CrW 12 35CrMo 7, 40CrMnNiMo 8 6 4, 45NiCrMo 16 X40Cr 14, X38CrMo 16 Hidegalakító szerszámok esetében, ha az ötvöző tartalom nagyobb, többszöri ºC - os megeresztéssel érhető el a legnagyobb keménység. Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 40

21 Melegalakító szerszámacélok 55NiCrMoV 7, 32CrMov X37CrMoV 5 1, X38CrMoV 5 3, X40CrMoV CrMoV X30WCrV 9 3, X35CrWMoV 5 38CrCoWV A melegalakító szerszámokra jellemző a kisebb karbontartalom, így nagyobb dinamikus igénybevételt bír az acél. A hőkezelés itt is az ötvöző tartalomtól függ, kisebb ötvöző tartalomnál alacsony hőmérsékleten, nagyobb ötvöző tartalom esetén többszöri, ºC-os megeresztést alkalmazunk. Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 41 Szerszámacélok hőkezelése T A 3, A cm A ºC Mech. tul. Mech. tul. HV 2 x 1 x ºC KV T meg t t A hőkezelés hőmérséklete és a megeresztés hőmérséklete az ötvözéstől függ. Az erősebben ötvözött acélokat többször eresztjük meg a karbidkiválások elősegítésére Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 42

22 Gyorsacélok HS (W-Mo-V-Co) HS HS , HS 2-9-2, HS 1-8-1, HS HS 6-5-2, HS 6-5-2C, HS 6-5-3, HS 6-6-2, HS , HS HS 6-5-4, HS HS A gyorsacélok nagy forgácsolási sebességet is elbírnak, de számos más szerszám is gyorsacélból készül (mind hideg- mind, melegalakító szerszámok.) A hőkezelés bonyolult összetett, mélyhűtéssel bontjuk el a maradék - ausztenitet és 3 szor kell megereszteni a karbidok kiválása érdekében. Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 43 Gyorsacélok hőkezelése T T ºC A 3 A 1 ~ 400 ºC ~ 600 ºC ~ 550 ºC 3 x ºC t Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 44