Acélok és öntöttvasak definíciója

Átírás

1 ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK Fémek technológiája ACÉLOK ÉS ALKALMAZÁSUK Dr. Palotás Béla Acélok és öntöttvasak definíciója A 2 A 4 Hipereutektoidos acélok A 3 A cm A 1 Hipoeutektikus Hipereutektikus Hipoeutektoidos acélok ACÉLOK Öntöttvasak 2 1

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 véletlenszerűen Gyengén ötvözött acélok: Σ ötvöző < 5 % Ötvözött acélok: 5 % Σ ötvöző < 20 % Erősen ötvözött acélok: Σ ötvöző ³ 20 % Max. 55 % ötvözésig beszélünk acélról 4 2

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

4 Acél ötvözői Alapalkotók C, Mn, Si, S, P O, N, H Ötvözők 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 ütőmunkát csökkenti, ha a C > 0,6 % az ütőmunka 40 J alá csökken, szerkezeti célokra nem használható Szerkezeti acélok: C 0,6 % 8 4

5 C hatása edzett állapotban Edzett állapotban Szilárdság nagymértékben nő Alakváltozó képesség 0,4 % C tartalomnál gyakorlatilag 0!! A C = 0,4 % - nál már eléri lényegében a maximális szilárdságot C ³ 0,4 % a szerszámacélok C tartalom alsó határa Kis C tartalom, ( C < 0,2 % ) esetén edzés hatására a szívósság nő Þ Betétben edzhető acélok KV 0,2 0,4 R m Edzett állapot Lágy állapot R m KV C, % 9 Nemesítés hatása T A 3 Ausztenitesítés Nemesítés = Edzés + Megeresztés R m A 1 Edzés Megeresztés C KV t Mechanikai tulajdonságok széles körben változtathatók a megeresztési hőmérséklet függvényében t A 1 T, C 10 5

6 Hőkezelések végrehajtása T Lágyítás A 3 Edzés Normalizálás t 11 Hőkezeléssel biztosítható szövetszerkezetek Egyensúlyi szövetek Ferrit Perlit Cementit Egyensúlyitól eltérő szövetek Bénit Martenzit Szferoidit 12 6

7 Alapalkotók hatása Mn: dezoxidens, S tartalom csökkentésére, 1,7 % felett ridegít Si: dezoxidens, ridegít S < 0,07 % csillapíttatlan acél S ³ 0,12 % csillapított az acél S: vöröstörékenységet okoz, hegesztésnél kristályosodási repedést okoz O: ridegít, öregedést elősegíti N: öregedést okoz H: pelyhesedést okoz 13 T KV,ºC A dezoxidálás igen fontos, mert az oxigén tartalomtól függ a szívósság KV 27J KV 40 J KV 60 J ISO Dezoxidálás módja + 20 JR KR LR B Si - al dezoxidált, csillapított 0 J0 K0 L0 C " + nemes dezoxidens (Al, Ti) - 20 J2 K2 L2 D " + finom szemcse - 40 J4 K4 L4 E " + Ni ötvözés 14 7

8 Az ötvözők hatása összefoglalva Ferrit vagy ausztenit stabilizátorok Az átedzhető szelvényátmérőt növelik Néhány ötvöző a karbonnal karbidokat képez Különböző mértékben oldódnak a vasban, a mechanikai tulajdonságokat befolyásolják A legtöbb ötvöző a szilárdságot növeli, de a szívósságot rontja (előnyös a Mn, Cr, Ni) Hőkezelésnél az ötvözött acélok nagyobb szilárdsággal rendelkeznek ugyanolyan szívósság mellett (megeresztés állóságot okoznak) Megeresztési ridegedést okozhat a Mn, a Cr és Ni, ez Mo al csökkenthető. 15 Az acélok tulajdonságait meghatározza A kémiai összetétel Alapalkotók C, Mn, Si, S, P O, N, H Ötvözők Cr, Ni, Mo V, Ti, W, Nb stb. Hőkezelési állapot Þ Együttesen határozzák meg 16 8

9 Hőkezelés hatása C 45 - jelű acél (C = 0,45 %) Hőmérséklet o C M v A A M k M edzés V kritikus felső, alsó F B P F+P+M+ A F+P lágyítás A ausztenit F ferrit, P perlit, B bénit, M martenzit O HV keménység % az átalakulás mértéke Normalizálás 17 Egyensúlyi szövetszerkezetek 1. Ferrit C=0,02 % N» 200 Ferrit + perlit C = 0,18 % N» 200 Perlit N» 2000 Ausztenit 1050 C-ról vízben hűtve N»

10 Egyensúlyi szövetszerkezetek 2. Perlit + szekunder cementit N» 300 Perlit + lemezes grafitos öntöttvas N = 400 Ledeburitos öntöttvas N = 400 Ledeburit + primér cemetit N» C15 hőkezelésénél kapott szövetek 20 10

11 C30 hőkezelésénél kapott szövetek 21 Megeresztés során kapott szövetszerkezetek C

12 Szerszámacélok szövetszerkezete 23 Nem egyensúlyi szövetek Ferrit - bénit Martenzit + bénit N» 625 Martenzit N»600 Szferoidit N»

13 Felhasználás szerinti csoportosítás Szerkezeti acélok Általános rendeltetésű acélok Kis C tartalmú acélok Betétben edzhető acélok Hegeszthető acélok Hidegen alakítható acélok Melegszilárd acélok Hidegszívós acélok Automata acélok Nemesíthető acélok Nemesíthető szerkezeti acélok Nitridálható acélok Rugó acélok Gördülőcsapágy acélok 25 Szerszámacélok Ötvözetlen szerszámacélok Hidegalakító szerszámacélok Melegalakító szerszámacélok Forgácsoló szerszám acélok Gyorsacélok Keményfémek Bevonatos keményfém lapok 26 13

14 Különleges szerkezeti acélok Hőálló acélok Ferrites hőálló acélok Ausztenites hőálló acélok Félausztenites (félferrites acélok) Korrózióálló acélok Ferrites korrózióálló acélok Ausztenites korrózióálló acélok Martenzites korrózióálló acélok Különleges korrózióálló acélok Speciális felhasználású acélok Mágnesezhető acélok Nem mágnesezhető acélok Szelepacélok stb. 27 Csak öntvényeknél és csak G lehet Acélok jelölése 1. (MSZEN ) Felhasználás szerinti jelölés: Szerkezeti acél G S 355 J2 G2 W Cu5 Fő tulajdonság R eh =355 MPa Cu * 10 Kieg. tulajdonság, G2: csillapított Kiegészítő jel: 27J -20 ºC M Termomechanikusan kezelt N Normalizált Q - Nemesített W: időjárás álló 28 14

15 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 ³ 1 % és minden ötvöző < 5 % -nál (gyorsacélokat kivéve) és automata acélok Ötvöző tartalom: Cr * 4 37 Cr Mo 4 0,37 % C : C * 100 % Mo * 10 Ötvöző elemek, sorrendben 29 Acélok jelölése 3. Kémiai összetétel szerinti jelölés: szorzók Cr, Co, Mn, Ni, Si, W Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr Ce, N, P, S B Ötvözött acélok: Ha egy ötvöző legalább > 5% C*100 % Gyorsacélok X 8 Cr Ni HS W - Mo - V - Co % 30 15

16 Acélok számjele (MSZEN ) Anyagcsoport Acélcsoport száma xx Sorszám Acélok Nehézfémek Könnyűfémek Különböző nemfémes anyagok Tartalék 31 Alkalmazási példa

17 Alkalmazási példák 2. Szerkezeti acélok Hajtókar Forgattyús tengely Nemesíthető szerkezeti acél Kis méret lehet szénacél (Jellemző méret < 20 mm) Nagyobb méret ötvözött acél (átedzhető átmérő nő) Süllyesztékes kovácsolással készített előgyártmány A csapok felületén kopásálló kell legyen Kérgesítés 33 Nemesíthető szerkezeti acélok: Méret és szilárdság összefüggése 34 17

18 Alkalmazási példák 3. Betétben edzhető szerkezeti acélok Nagy szívósság Kisebb szilárdság a nemesíthető acélokhoz képest Sok esetben alkalmazható nemesíthető- és betétben edzhető acél is ugyanarra a feladatra 35 Betétben edzhető acélok: Méret és szilárdság összefüggése 36 18

19 Alkalmazási példa 4. Nitridálható acélok Magas hőmérsékleten is kopásálló Martenzit 500 ºC felett megeresztődik Méretpontos alkatrészek készíthetők A 1 hőmérséklet felett méretváltozás jön létre az allotrop átalakulásnak köszönhetően 37 Nitridálható acélok: Méret és szilárdság összefüggése 38 19

20 Hidegen alakított alkatrészek 39 Melegen alakított alkatrészek 40 20

21 Szerszámacélok Alakító szerszámok 1. Kivágó szerszám 41 Szerszámacélok Alakító szerszámok 2. Folyató szerszám 42 21

22 Szerszámacélok Forgácsoló szerszámok ÚJMARÓ PROFIL MARÓ Szalagfűrész Esztergakés 43 22