SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Anyagtudományi és Technológiai Tanszék. Ötvözők hatása, a vasötvözetek tulajdonságaira

Hasonló dokumentumok
ACÉLOK MÉRNÖKI ANYAGOK

Kétalkotós ötvözetek. Vasalapú ötvözetek. Egyensúlyi átalakulások.

ANYAGISMERET I. ACÉLOK

Acélok és öntöttvasak definíciója

Acélok nem egyensúlyi átalakulásai

GÉPÉSZMÉRNÖKI SZAK. Anyagtudomány II. Szabványos acélok és öntöttvasak. Dr. Rácz Pál egyetemi docens

Szilárdság (folyáshatár) növelési eljárások

Mérnöki anyagismeret. Szerkezeti anyagok

ACÉLOK ÉS ALKALMAZÁSUK

Az alumínium és ötvözetei valamint hegeszthetőségük. Komócsin Mihály

TANULÁSTÁMOGATÓ KÉRDÉSEK AZ 2.KOLLOKVIUMHOZ

Mérnöki anyagok NGB_AJ001_1

ACÉLOK HEGESZTHETŐSÉGE

Anyagismeret tételek

SZERKEZETI ACÉLOK HEGESZTÉSE

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK

Anyagok-termékek. M. F. ASHBY, OXFORD Anglia

Szerkezeti-, különleges és szerszám acélok

Vas- karbon ötvözetrendszer

Vas- karbon ötvözetrendszer. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

Anyagtudomány Előadás. Ötvözött acélok

Alakítás és hőkezelés hatása az acél szövetszerkezetére

A metastabilis Fe-Fe 3 C ikerdiagram (Heyn - Charpy - diagram)

Anyagismeret. 3. A vas- karbon ötvözet

Korszerű duplex acélok hegesztéstechnológiája és alkalmazási lehetőségei; a BME Anyagtudomány és Technológia Tanszék legújabb kutatási eredményei

Alumínium ötvözetek. hőkezelése. Fábián Enikő Réka

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2016/17. Szilárdságnövelés. Dr. Mészáros István Az előadás során megismerjük

Mérnöki anyagok NGB_AJ001_1. 1. Ötvözők hatása 2. Szerkezeti acélok

Öntöttvasak. Öntöttvasak

Szabványos vasötvözetek

Mérnöki anyagok Járműszerkezeti anyagok. Vas-karbon ötvözetrendszer Egyensúlyi átalakulások

Mérnöki anyagok NGB_AJ001_1. Szerkezeti acélok

tulajdonságainak és felhasználásuknak

Csikós Gábor Alumínium ötvözetek fogyóelektródás ívhegesztése, autóipari alkalmazás

A nagytermi gyakorlat fő pontjai

Fázisátalakulás Fázisátalakulások diffúziós (egyedi atomi mozgás) martenzites (kollektív atomi mozgás, diffúzió nélkül)

Anyagszerkezet és vizsgálat. 4. Előadás: Vas-karbon ötvözetrendszer

Egyensúlyitól eltérő átalakulások

Felhasználási céljuk szerint: I.csoport: MSZ EN GS 355 J2 G1 W Cu 5 Számjel:

Az ötvözet a fémek szilárd oldata, ami a következő anyagokból tevődik össze:

Szilárdságnövelés. Az előkészítő témakörei

Hőkezelő technológia tervezése

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 5. Általános anyagszerkezeti ismeretek Fémek, ötvözetek

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 8. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

1. Az acélok felhasználási szempontból csoportosítható típusai és hőkezelésük ellenőrző vizsgálatai

Mérnöki anyagismeret. Szerkezeti anyagok

!MICHAEL KFT Csavar és kötőelem szaküzlet '1103 Budapest Gyömrői út 150 Telfon:0611/ Fax:06/1/

Fémek és ötvözetek termikus viselkedése

ÖNTÖTTVASAK HEGESZTÉSE

Párnaréteg alkalmazásának vizsgálata melegszilárd acélok esetén

KORSZERŰ KORRÓZIÓÁLLÓ ACÉLOK HEGESZTÉSE

Szilárdságnövelés. Az előadás során megismerjük. Szilárdságnövelési eljárások

KORRÓZIÓÁLLÓ ACÉLOK HEGESZTÉSE

A hegeszthetőség fogalma

Az ötvöző elemek kapcsolata

Szerszámanyagok. Mőanyag fröccsöntı szerszámok tervezése és gyártása. Szerszámanyagok. Acél Alumínium Bronzötvözet

Anyagtudomány. Vasötvözetek fémtana. Gyakorlati vas-karbon ötvözetek Ötvözetlen acélok, öntöttvasak

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK Fémek technológiája

A duplex szerkezetű korrózióálló acélok és hegesztésük.

Színfémek és ötvözetek egyensúlyi lehőlése

5 előadás. Anyagismeret

(C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

Hőkezelési alapfogalmak

Hegeszthetőség és hegesztett kötések vizsgálata

Az ötvözők hatása az acélok tulajdonságaira

KÉRDÉSEK - MŰSZAKI (TECHNIKAI) ANYAGOK-TKK-2016

GEMTT001-B ANYAGTUDOMÁNY ALAPJAI

Fémtan I. kommunikációs dosszié FÉMTAN I. ANYAGMÉRNÖK ALAPKÉPZÉS TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR

MUNKAANYAG. Gruber Györgyné. Szabványos vasötvözetek jellemztői, gyakorlati felhasználása. A követelménymodul megnevezése:

SiAlON. , TiC, TiN, B 4 O 3

lasztás s I. (gyakorlati előkész

1. Hegesztési anyagismeret

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2007/08. Károsodás. Témakörök

A réz és ötvözetei jelölése

Acélok II. Készítette: Torma György

Öntészeti szimuláció, hıfizikai adatbázis. Szerzı: Dr. Molnár Dániel

Duplex felületkezelések

Nagyszilárdságú lemezanyagok alakíthatósági vizsgálatai

Reaktortechnika. A reaktortechnikában használatos anyagok II. Reaktivitáskompenzáló, illetve reaktivitásszabályozó

Réz és ötvözetei. Katt ide! Technikusoknak

Járműszerkezeti Anyagok és Technológiák I.

GEMTT031-B Anyagtudomány és anyagvizsgálat

Könnyűfém és szuperötvözetek

Fémek. Fémfeldolgozás - Alumínium

Alumínium ötvözetek nagyteljesítményű speciális TIG hegesztése

ANYAGSZERKEZETTAN II.

Nikkel, ötvözetei és hegesztésük.

1. Sorolja fel az újrakristályosító hőkezelés néhány ipari alkalmazását! Dróthúzás, süllyesztékes kovácsolás.

A szerkezeti anyagok tulajdonságainak megváltoztatási lehetőségei. Szilárdság növelésének lehetőségei

Orvosi implantátumok anyagai

Az atomok elrendeződése

Műanyagalakító szerszámacélok

Fémes szerkezeti anyagok

ANYAGISMERET Készítette: Csonka György 1

Vasötvözetek hőkezelése Teljes keresztmetszetre kiterjedő hőkezelések. Fábián Enikő Réka

Átírás:

SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Anyagtudományi és Technológiai Tanszék Ötvözők hatása, a vasötvözetek tulajdonságaira

E275K2+Q 1.0035 34CrNiMo6 1.6582 X38CrMoV16 1.2316 HS10-4-3-10 (W-Mo-V-Co) EN-GJS-350-22 EN-GJLA-XNiMn13-7 ausztenites lemezgrafitos öntöttvas 1.3207 Oldalszám: 2

E275K2+Q értelmezése S E L P B szerkezeti acélok Gépacélok (tengelyek, agyak, tárcsák, stb.) acélok csővezetékekhez acélok nyomástartó edényekhez betonacélok Hegesztett szerkezetek edződési repedése miatt korlátozott ötvözőtartalom CE karbonegyenérték: 0,3..0,7% C=0,05..0,25% Si<=0,8%, Mn<=1,7%, Cr(0,9), Cu (1), Ni (2,5), Mo(0,75), V (0,2%) Ütőmunka Hőmérséklet 27J 40J 60J ºC JR KR LR +20 J0 K0 L0 0 J2 K2 L2-20 J3 K3 L3-30 J4 K4 L4-40 J5 K5 L5-50 J6 K6 L6-60 M= termomechanikusan hengerelt N= normalizált vagy normalizáltan hengerelt Q= nemesített Oldalszám: 3

Alumínium ötvözetek szabványos jelölése 1. első betűcsoport EN európai szabványosított anyagminőség 2. második betűkód csoport az alumíniumötvözet állapota A alumínium W képlékenyen alakítható C öntvény 3.harmadik helyen az alumínium ötvözet vegyi összetétele Oldalszám: 4

Alumínium ötvözetek szabványos jelölése EN-AW-AlMg5 AW képlékenyen alakított alumínium (félkészgyártmány Al alapfém Al Mg5 magnézium Mg 5 % EN-AC-AlSi12 AC öntészeti alumínium Al alapfém Al Si12 szilícium Si 12 % Oldalszám: 5

Alumínium ötvözetek szabványos jelölése EN-AW-AlMg5 AW-5019 EN-AC-AlSi12 AC-44300 2000 Al-Cu ötvözetek 4000 Al-Si ötvözetek 5000 Al-Mg ötvözetek 20000 Al-Cu ötvözetek 40000 Al-Si ötvözetek 50000 Al-Mg ötvözetek Oldalszám: 6

Ötvözetek Ötvözet: Két vagy több kémiai elemből álló fémes anyag. Szilárd oldat: Olyan ötvözet, amelyben az ötvöző atomok beépülnek az alapfém rácsába, és az így létrejött szerkezet kristályrácsa az oldó anyagéval azonos. Intermetallikus vegyület: Nem áll fenn az oldódás feltétele, egymáshoz mutatott affinitásuk nagy. Oldalszám: 7

Acélötvözők hatásmechanizmusa Az acélötvözők az acél használati tulajdonságai módosíthatók: az ún. oldódási mechanizmussal (szilárd oldatok) az ún. vegyületképződési mechanizmussal (Fe 2 Ti, FeV, FeCr, Fe 2 W, Fe 3 W), az ún. karbidképződési mechanizmussal (az alapötvözővel, a karbonnal alkotott karbidok révén, legfontosabbak a karbidképző ötvözők: Mn, Cr, Mo, W, Ti, V) Oldalszám: 8

Szilárd oldat típusai Szubsztitúciós és intersztíciós szilárd oldat. Korlátlan szubsztitúciós szilárd oldás feltételei: 1. Azonos kristályrács; 2. Közel azonos atomátmérő (eltérés max. 15 %); 3. Azonos vegyérték; Oldalszám: 9

Polimorfizmus, allotrópia A kristályos szerkezet néhány esetben nincs egyértelmű kapcsolatban az összetétellel. A rácsszerkezet a fizikai paraméterek függvényében megváltozhat. Ez a polimorfizmusnak nevezett jelenség. (pl. grafit és a gyémánt) A színfémek polimorfizmusát allotrópiának nevezzük. Oldalszám: 10

Vas-szén állapotábra Oldalszám: 11

Keménység HV A karbon hatása Martenzit Növeli folyáshatárt, szakítószilárdságot, keménységet, átedzhetőséget Csökkenti szívósságot, alakíthatóság Perlit 0 1,2 Széntartalom m% Oldalszám: 12

A karbon hatása Oldalszám: 13

Az acél fő ötvözői Mn, Ni, Cr, Mo, V, W, Si, Ti, Ta, Zr, Co, Al Oldódás α-fe [%] γ-fe [%] Oldatba mennek (szilárd oldatot alkotnak) Ferritképzők Ausztenit -képzők Cr TKK 100 12,5 Mo TKK 37,5 1,6 V TKK 100 1,5 Si GY 14,4 2,2 Mn FKK 3,5 100 Co FKK 76 100 Ni FKK 8 100 Vegyületet képeznek (karbidot, boridot, nitridet alkotnak) Ni, Co, Mn csak a szín Ferácsban oldódnak nem karbid-, nitrid-, boridképzők Oldalszám: 14

hőmérséklet T Az ötvözők hatása az Fe- C diagramra A 4 A 3 E S Fe 0,8 2,06 karbontartalom C [%] A ferritképzők A 4 -t csökkentik, A 3 -at növelik. Az auszteniképzők A 4 -t növelik A 3 -at csökkentik Oldalszám: 15

Austenitképző ötvözők nyitott g -mezőt hoznak létre (Mn, Ni) tágítják a g -mezőt (Cu, C, N) Ferritképző ötvözők zárt g-mezőt, nyitott a-mezőt hoznak létre (Cr, V) részben nyitott a -mezőt hoznak létre (Al, Si, Ti, Mo,W) tágítják, de nem nyitják az a -mezőt (B, Zr, Nb, Ta) az a -mezőt tágítja, de meghatározott összetétel felett nyitott γ- mezőt hoz létre (Co) Oldalszám: 16

Ferritképzők a-mezőt nyitó a-mezőt tágító A TKK rácsban jobban oldódó elemek nagy mennyiségben megakadályozzák a rács FKK ráccsá történő átalakulását. A ferrit megfelelő mennyiségű ötvözővel a ferrit dermedéstől szobahőmérsékletig stabil Oldalszám: 17

Ferritképzők a-mezőt részben nyitó Oldalszám: 18

Ausztenitképzők Mn, Ni, Cu, C, N Az FKK rácsban jobban oldódó elemek nagy mennyiségben ötvözve akadályozzák a FKK rács TKK ráccsá történő átalakulását. Nagy mennyiségben ötvözve ausztenitképzők. Oldalszám: 19

Korrózióálló acélok Ferrites szerkezetű (<0,08% C) Cr-erősen ötvözött (min. 11%) Ausztenites szerkezetű 2. helyen a szerkezeti acélok után 2008: 29 M tonna Cr- és Ni-erősen ötvözött Passziválódás: oxidréteg spontán kialakulása Króm-oxid hártya, néhány mm Oldalszám: 20

Ni A Cr és a Ni hatása a szövetszerkezetre A 8% Ni 0,1% C M A+M M+F A+M+F 18% Cr Cr A+F F Oldalszám: 21

Korrózióálló acélok Ferrites és félferrites (<0.08%C) (X6Cr13, X2CrMoTi29-4) Nagy alakvált. kép, mágnesezhető A félferrites martenzitessé edzhető >0,15%S jól forgácsolható, korróziállóság csökken hegesztése és magas hőmérsékleten történő feldolgozása nem ajánlott. Alkalmazás: enyhébb savaknak ellenálló élelmiszeripari eszközök, berendezések Kis Cr tartalom: háztartási és orvosi eszközök, sebészeti szerszámok Nagy Cr tartalom: tej-, szappan-, söripari berendezések Stabilizált: nyomástartó edények A ferrites korrózióálló acélok nagyobb szilárdságúak, mint az ausztenites acélok Oldalszám: 22

Martenzites (0.08<C<1,0%) - Szilárdság, keménység növelhető edzéssel Korrózióálló acélok - Szívósság növelhető felhasználás előtti megeresztéssel - Mágnesezhető különféle korróziónak kitett gépalkatrészek: turbinalapátok, orvosi szikék, orvosi eszközök készítésére alkalmazzák Kiválással keményedő Mechanikai tul. javítása hőkezeléssel, martenzitből kiváló intermetallikus vegyületek Oldalszám: 23

Korrózióálló acélok Ausztenites (Cr: 12..18%-tól, Ni) (pl. X8CrNi25-21) a legjobb sav- és korrózióálló acélok, jól hegeszthetők Nem mágnesezhető Kiemelkedő szívósság, nagy alakváltozó képesség (kiválóan alakíthatók) Kis hőmérsékleten sem ridegednek el Szilárdsági jellemzők hőkezeléssel nem javíthatók (N- ötvözés, hideg képl. alakítás) Króm-karbid (Cr23C6) kiválás a szemcsehatárok mentén (800..900C felett), szemcsehatár korrózió (1080..1100 C oldó izzítás, C-tart csökk. (0,03% alá), stabilizáló ötvözők: Ti (5x C tart), Nb (7x C tart)) (stabilizált korrózióálló acélok). Ti oxidos, nitrides zárványok, hengerlés után felületen esztétikai hibák Nb- felület szép fényesre polírozható Oldalszám: 24

Ausztenites acél alkalmazási területei: Vegyipari gépgyártás, különféle vegyipari berendezések, saválló tartályok, tengeri hajózás, járműipar, nukleáris erőművek Reaktor tartály: X1CrNiN18-10, X1CrNiMo17-12-2 (hűtőközeggel érintkezik) Szuperausztenites korrózióálló acélok: Cr: 20..25%, Ni: 18..35%, Mo:4..7% Tengervíz lepárlók, hőcserélők, tengeri fúrótornyok, papírmalmok, PVC gyártó autoklávok, ipari szennyvíz feldolgozók Oldalszám: 25

Ausztenites-ferrites (duplex) Nagyobb Cr és kisebb Ni tartalom 40..60% ferrit az ausztenites alapszövetben Korrózióálló acélok Nagyobb szilárdság, feszültség korrózióval szembeni nagy ellenállóképesség A magas bróm- és molibdén-tartalomnak köszönhetően, kiemelkedő képességekkel rendelkezik a korrózió és a repedések ellen. Mikroszerkezete nagy korrózióálló képességet biztosít nyomás alatti törés és erózió esetén. A duplex acélokat leggyakrabban a petrokémiai-, papír-, cellulóz- és hajóépítő ipar hasznosítja. Oldalszám: 26

Króm (Cr) Passzív hártya (korrózióállóság, hőállóság) Pl. 800 C-X8CrNiTi18-10, 1100 C-X8CrNi25-21) Ferrit- és karbidképző Szemcsefinomító Cr>26% nehezen alakítható Nikkel (Ni) Ausztenitképző alapötvöző Szívósság növelő Ellenálló az ált. és helyi korrózióval Korrózióálló acélok Ötvözők hatása Oldalszám: 27

Mangán (Mn) Gyenge ausztenitképző Szulfidképző, kristályosodási repedési hajlam csökken Max 2% a korrózióálló acélokban Oldalszám: 28

Korrózióálló acélok Ötvözők hatása Szilícium (Si) (Max 1% lehet! Korrózióálló acélokban) Ferritet stabilizálja Korróziós ellenállás nő (nagy hőmérsékleten reveképződést gátolja) Szemcsedurvító Karbon felvételt gátolja magas hőmérsékleten Rontja a melegalakíthatóságot Hegesztéskor kristályosodási repedési hajlam Oldalszám: 29

Molibdén (Mo) Ferrit- és karbidképző Lyukkorrózióval szembeni ellenállás (oxidhártya) Szilárdság s kúszással szembeni ellenállás nő (diszperz karbid kiválás) S, Se forgácsolhatóság javul, melegalakíthatóság romlik Oldalszám: 30

Korrózióálló acélok Ötvözők hatása Réz (Cu) Gyenge ausztenitképző Feszültségkorrózióval szembeni ellenállás javul Kiválásosan keményíthető korróziós acélok fontos ötvözője Alumínium (Al) Erős ferrit és nitridképző N-nel ötvözve: nő a szilárdság, csökken a szemcsedurvulási hajlam javul a hő és reveállóság (X10CrAlSi18-ferrites) Oldalszám: 31

Mn-acélok A Mn mint ötvöző legfontosabb jellemzői legerőteljesebb ausztenit képző a kritikus hűtési sebességet radikálisan csökkenti γ α átalakulás csak 10-12 % Mn-tartalomig van csak az Mn < 10-12 % tartalmú acélok edzhetők efölött szobahőmérsékleten is ausztenites szövet a szövetszerkezetet a C-tartalom is befolyásolja Oldalszám: 32

Mn-acélok Alkalmazási területei Legismertebb típusa az austenites Mn-acél (kidolgozója után Hadfield-acél) jellemzői 1,2...1,4 % C, 12 14 % Mn gyors hűtéskor homogén ausztenites szövet jó alakíthatóság kiváló szívósság, nagy keményedőképesség fő alkalmazási területek kőtörők, braggerek, markolók, sínkereszteződések, váltónyelvek Oldalszám: 33

Ni-acélok A Ni mint ötvöző hatásai a Mn-hoz hasonló hatások, de ugyanazon hatás eléréshez Ni = 2xMn tartalom szükséges jellemzően a fizikai tulajdonságok ötvözője növeli a mágneses permeabilitást állandó mágnesek kedvelt ötvözője a rugalmassági modulust és a hőtágulási együtthatót tág intervallumban módosítja Oldalszám: 34

Ni-acél alkalmazási területei A hőtágulási tényezőre gyakorolt hatás hasznosítása Ni=36 % : invar acél, legkisebb hőtágulási együttható precíziós műszerek, idomszerek, óraingák Ni=25 % : legnagyobb hőtágulási együttható: bimetall készítésre Ni=41 % : üveggel azonos hőtágulási együttható: izzószál bevezetésként üvegburákhoz - szerkezeti és szerszámacélként leggyakrabban Cr ötvözővel együtt alkalmazzák Oldalszám: 35

keménység [HB] 220 P Si Mn A szilárd oldatba menő elemek hatása Szilárdság növelők Mo 180 140 Ni V W Cr 100 0 0 2 6 10 14 18 az ötvözők %aránya a ferritben 22 Oldalszám: 36

Az ötvözőelemek hatása a nem-egyensúlyi átalakulásokra Az ötvözőelemek mennyiségének növelése növeli a legrövidebb lappangási időket, azaz az átalakulási diagramokat az időtengely mentén jobbra a hőmérséklet tengely mentén lefelé tolják el ezáltal csökkentik a kritikus hűtési sebességeket Erősen ötvözött acéloknál különváló perlites és bainites mezőket hoznak létre Oldalszám: 37

hőmérséklet T [ C] Az ötvözők hatása az ausztenit átalakulásának megindulására 800 600 mangán 0,52% 1,21% 2,86% 400 200 0 1 Az ötvözők késleltetik mind a diffúziós, mind a diffúzió nélküli átalakulást. Az átalakulás kezdetét és befejeződését jelző görbéket eltolják jobbra. 10 10 2 10 3 idő [s] 10 4 10 5 Oldalszám: 38

hőmérséklet T Az ötvözők hatása a folyamatos átalakulási diagramokra (alacsony ötvöző tartalom) F P F P t i F P B B B M M M s M M a idő b idő b1 idő c Bénites átalakulás nő Oldalszám: 39

hőmérséklet T Az ötvözők hatása a folyamatos átalakulási diagramokra (magas ötvöző tartalom) t i F P F P F P P t i F K P P P B B B M s M M M B M s M M M B b1 a idő idő bc idő idő b1 c1 idő idő c idő Karbidképzők szétválasztják, a perlites és bénites átalakulás tartományát Oldalszám: 40

Gyengén ötvözött Cr 135 jelű acél izotermás átalakulási diagramja Cr-acél izotermás átalakulási diagramja Oldalszám: 41