ANYAGISMERET I. ACÉLOK

Átírás

1 ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK ANYAGISMERET I. ACÉLOK Dr. Palotás Béla Dr. Németh Árpád Acélok és öntöttvasak definíciója A 2 A 4 Hipereutektoidos acélok A 3 A cm A 1 Hipoeutektikus Hipereutektikus Hipoeutektoidos acélok ACÉLOK Öntöttvasak 2

2 Acélok csoportosítása 1. Gyártási eljárás szerint: (SM acélok) (B T acélok) Oxigén konverteres acélok Vákuumozott acélok Elektroacélok Átolvasztott acélok 3 Acélok csoportosítása 2. Összetétel szerint Szénacélok v. ötvözetlen acélok: Mn < 0,8 %, Si < 0,5 %, P, S, Cr, Ni, Nb, V véletlenszeruen Gyengén ötvözött acélok: S ötvözo < 5 % Ötvözött acélok: 5 % S ötvözo < 20 % Erosen ötvözött acélok: S ötvözo 20 % Max. 55 % ötvözésig beszélünk acélról 4

3 Acélok csoportosítása 3. Szövetszerkezet szerint: Ferrites (F) Félferrites (FF) Hipoeutektoidos (F+ P) Eutektoidos (P) Hipereutektoidos (P + S.c.) Ledeburitos (L) Félausztenites (FA) Ausztenites (A) Egyensúlyi szövetszerkezetek Ötv., % F FF L F + P P + S.c. C, % 0,8 2,1 Ötv., % A FA L F + P P+S.c. C, % 0,8 2,1 5 Acélok csoportosítása 4. Felhasználás szerint: Szerkezeti acélok ( C = 0. 0,6 % ) Szerszám acélok ( C = 0,4. 2,1 % ) Különleges acélok ( vasötvözet, ha S ötv. < 55 % ) Ho- és korrózióálló acélok Nem mágnesezheto acélok Kopásálló acélok Stb. 6

4 Acél ötvözoi Alapalkotók C, Mn, Si, S, P O, N, H Ötvözok Cr, Ni, Mo V, Ti, W, Nb stb. 7 Karbon hatása Szilárdságot növeli Alakváltozó képességet csökkenti Alapalkotók: C, Mn Si, S, P, O, N, H Az ütomunkát csökkenti, ha a C > 0,6 % az ütomunka 40 J alá csökken, szerkezeti célokra nem használható Szerkezeti acélok: C 0,6 % 8

5 C hatása edzett állapotban Edzett állapotban Szilárdság nagymértékben no Alakváltozó képesség 0,4 % C tartalomnál gyakorlatilag 0!! A C = 0,4 % - nál már eléri lényegében a maximális szilárdságot C 0,4 % a szerszámacélok C tartalom határa Kis C tartalom, ( C < 0,2 % ) esetén edzés hatására a szívósság no Betétben edzheto acélok 0,2 0,4 R m Edzett állapot Lágy állapot R m C, % 9 Nemesítés hatása A 3 T Ausztenitesítés Nemesítés = Edzés + Megeresztés R m A 1 Edzés Megeresztés C t T, C Mechanikai tulajdonságok széles körben változtathatók a megeresztési homérséklet függvényében A 1 10

6 Hokezelések végrehajtása T A 3 Lágyítás Normalizálás Edzés t 11 Hokezeléssel biztosítható szövetszerkezetek Egyensúlyi szövetek Ferrit Perlit Cementit Egyensúlyitól eltéro szövetek Bénit Martenzit Szferoidit 12

7 Alapalkotók hatása Mn: dezoxidens, S tartalom csökkentésére, 1,7 % felett ridegít Si: dezoxidens, ridegít S < 0,07 % csillapíttatlan acél S 0,12 % csillapított az acél S: vöröstörékenységet okoz, hegesztésnél kristályosodási repedést okoz O: ridegít, öregedést elosegíti N: öregedést okoz H: pelyhesedést okoz 13 A dezoxidálás igen fontos, mert az oxigén tartalomtól függ a szívósság T,ºC J JR 40 J KR 60 J LR ISO B Dezoxidálás módja Si - al dezoxidált, csillapított J0 J2 J4 K0 K2 K4 L0 L2 L4 C D E " + nemes dezoxidens (Al, Ti) " + finom szemcse " + Ni ötvözés 14

8 Acélok ötvözoinek hatása Az ötvözok hatásait célszeru vizsgálni Az átalakulási homérsékletekre kifejtett hatás alapján Kritikus lehulési sebességre kifejtett hatás alapján Karbidképzés szempontjából Oldódás szempontjából Mechanikai tulajdonságokra kifejtett hatás alapján Hokezelési tulajdonságokat hogyan befolyásolják. 15 Átalakulási homérsékletre kifejtett hatás alapján Ferritképzok: A 4 -t csökkentik, A 3 -t növelik Más néven ferrit stabilizátorok, ezek az ötvözok a ferritben oldódnak: Pl. Cr, Si, Mo, V, Ti, Nb, W stb. Mindazon ötvözok, amelyek nem ausztenitképzok Ausztenitképzok: A 4 -t növelik, A 3 -t csökkentik Más néven ausztenit stabilizátorok, ezek az ötvözok ausztenitben oldódnak: Ni, Mn, N, C és a Cu 16

9 Kritikus lehulési sebességre kifejtett hatás alapján Az ötvözok jobbra tolják el az átalakulási görbéket, kritikus sebességek csökkennek M k és M v homérsékleteket csökkentik Az ötvözok általában növelik az átedzheto átmérot Co kivétel és a V, 950 és 1100 C - os ausztenitesítésnél T M k M v A B F P Ötvözok lg t 17 Átedzheto szelvényátméro D id = 8 C 1,08 8 n m ( 1+ f me Mei ) i i= 1 D re = D id ηközeg C = Karbon tartalom, % η η η víz olaj levego = 0,75 = 0,5 = 0,25 Pl.: f Cr = 2,33; f Mn = 4,1; f Ni = 0,52 f Si = 0,64; f Mo = 3,13 n = szemcsefinomsági méroszám Me i = i - edik ötvözo fém, % f Me i = i edik ötvözofém állandója 18

10 Ötvözok hatása a karbidképzés szempontjából Karbidképzo ötvözok: Mn, Cr, Mo, W, Nb, V, Zr, Ti AFFINITÁS A C HOZ NO A karbidképzok növelik a melegszilárdságot is, mert a rekrisztallizációs homérsékletet növelik 19 Ötvözok oldódása az acélban Az ötvözok általában szubsztitúciósan oldódnak a vasban Korlátlanul oldódik a: Cr és a V Korlátoltan oldódik: Co 75% Ni 34% Si 14 % Mn 10% Mo 32% W 32% Ti 6% Cu < 1% Nem oldódik: Pb, Ag Intersztíciósan oldódik: C, N, O, B 20

11 Az ötvözok hatása a mechanikai tulajdonságokra R m Ti Si, W Mn, Mo Al Ni V Co Cr Ötvözo,% A 1,7 Ni Cr W Mn Si Ti Ötvözo, % Az ötvözok a rácsot torzítják, így a szilárdságot növelik Az ötvözok a képlékenységet általában rontják 21 Az ötvözok hatása a szívóssági jellemzokre Ni és Cr ötvözés kedvezo hatásuk miatt gyakori Ni - ötvözés Ni Mn Cr Mo W C -acél T Si Ötvözo, % TT 22

12 Ötvözok hatása hokezeléskor - Átedzheto szelvényátmérot növelik az ötvözok - Nemesítéskor is kedvezo a hatásuk A Ötvözött acél R m C - acél Ötvözött acél C - acél R m T meg Az ötvözok megeresztés-állóságot okoznak 23 Megeresztési ridegedés Mn, Cr, Cr Ni ötvözésu acélokban: R m Gyors hutés Lassú hutés C T meg Elkerülés: Gyors hutéssel, vagy Mo, illetve W ötvözéssel 24

13 Az acélok tulajdonságait meghatározza A kémiai összetétel Alapalkotók C, Mn, Si, S, P O, N, H Ötvözok Cr, Ni, Mo V, Ti, W, Nb stb. Hokezelési állapot Együttesen határozzák meg 25 Hokezelés hatása C 45 - jelu acél (C = 0,45 %) Homérséklet o C M v A A M k M edzés V kritikus felso, alsó F B P F+P+M+ A F+P lágyítás Normalizálás A ausztenit F ferrit, P perlit, B bénit, M martenzit O HV keménység % az átalakulás mértéke 26

14 Felhasználás szerinti csoportosítás Szerkezeti acélok Általános rendeltetésu acélok Kis C tartalmú acélok Betétben edzheto acélok Hegesztheto acélok Hidegen alakítható acélok Melegszilárd acélok Hidegszívós acélok Automata acélok Nemesítheto acélok Nemesítheto szerkezeti acélok Nitridálható acélok Rugó acélok Gördülocsapágy acélok 27 Szerszámacélok Ötvözetlen szerszámacélok Hidegalakító szerszámacélok Melegalakító szerszámacélok Forgácsoló szerszám acélok Gyorsacélok Keményfémek Bevonatos keményfém lapok 28

15 Különleges szerkezeti acélok Hoálló acélok Ferrites korrózióálló acélok Ausztenites korrózióálló acélok Félausztenites (félferrites acélok) Korrózióálló acélok Ferrites korrózióálló acélok Ausztenites korrózióálló acélok Martenzites korrózióálló acélok Különleges korrózióálló acélok Speciális felhasználású acélok Mágnesezheto acélok Nem mágnesezheto acélok Szelepacélok stb. 29 Csak öntvényeknél és csak G lehet Acélok jelölése 1. (MSZEN ) Felhasználás szerinti jelölés: Szerkezeti acél G S 355 J2 G2 W Cu5 Cu * 10 Fo tulajdonság Kieg. tulajdonság, G2: csillapított R eh =355 MPa Kiegészíto jel: 27J -20 ºC M Termomechanikusan kezelt N Normalizált Q - Nemesített W: idojárás álló 30

16 Acélok jelölése 2. Kémiai összetétel szerint kódolt acélok Ötvözetlen acélok: Ha Mn < 1 % középértékben (automataacélokat kivéve) C45 C = 0,45 % középértékben Ötvözetlen acél, ha Mn 1 % és minden ötvözo < 5 % -nál (gyorsacélokat kivéve) és automata acélok Ötvözo tartalom: Cr * 4 37 Cr Mo 4 0,37 % C : C * 100 % Mo * 10 Ötvözo elemek, sorrendben 31 Acélok jelölése 3. Kémiai összetétel szerinti jelölés: szorzók Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4 Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr 10 Ce, N, P, S 100 B 1000 Ötvözött acélok: Ha egy ötvözo legalább > 5% X 8 Cr Ni C*100 % Gyorsacélok HS W - Mo - V - Co % 32

17 Acélok számjele (MSZEN ) Anyagcsoport Acélcsoport száma xx Sorszám Acélok Könnyufémek Nehézfémek Különbözo nemfémes anyagok Tartalék NiCrMo NiCrMo CrNiMo 8 30 CrNiMo CrNiMo 6 NEMESÍTHETO ACÉLOK FOLYÁSI HATÁRA CrV 4 34 CrNiMo 6 36 NiCrMo CrNiMo 4 30 CrNiMo 8 50 CrMo 4 42 CrMo CrMo 4 36 CrNiMo 4 34 CrNiMo 6 36 NiCrMo NiCrMo Cr 4 51 CrV 4 30 CrNiMo 8 50 CrMo 4 37 Cr 4 42 CrMo CrMo 4 51 CrV 4 34 CrNiMo 6 30 CrNiMo 8 34 Cr 4 36 CrNiMo 4 41 Cr 4 50 CrMo 4 46 Cr 2 34 CrMo 4 42 CrMo 4 51 CrV 4 37 Cr 4 50 CrMo CrMo 4 36 CrNiMo 4 51 CrV 4 28 Mn 6 34 Cr 4 34 CrNiMo 6 C Cr 4 38 Cr 2 46 Cr 2 34 CrMo 4 42 CrMo 4 36 CrNiMo 4 C 55, C 50 C CrMo Cr 4 34 CrMo 4 42 CrMo 4 C Mn 6, C 55 C 40 C Cr 4 38 Cr 2 25 CrMo 4 34 CrMo 4 C 35 C Mn 6; C C 30 C 40 C 55; C Cr 2 25 CrMo 4 C 35 C 25 C 45 C 22 C 30 C Cr 2 C 25 C C 30 C d < d < d < d < d

18 Betétben edzheto acélok: Méret és szilárdság összefüggése 35 Nitridálható acélok: Méret és szilárdság összefüggése 36