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
Csak öntvényeknél és csak G lehet Acélok felhasználás szerinti jelölése (MSZEN 10027-1) 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 = 370 1000 MPa Folyáshatár: R eh = 235 960 MPa Alakváltozó képesség: A 18 % Ütőmunka: KV 27 J Átmeneti hőmérséklet: TTKV = + 20-40 ºC Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 4
Hegeszthető szerkezeti acélok Régi jel Új MSZ-EN jel Gégi jel Nem szabványos de találkozhatunk vele MSZEN10027 MSZ EN 10113 MSZ EN 10028 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 - - 52E - E S355J4 S355NL S355ML - P355NL E420C - C S420LR - - - - "420" E420D - D S420N S420M - - E420E - E Kül. csillapíto S420NL S420ML - P420NL E460C - C S460K0 - - - - "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
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 1 160 250 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
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
Automata acélok 11SMn 30 S = 0,3 % (30 = S. 100) 11SMnPb 30 Pb = 0,15 0,35 % 11SMn 37 NEMESÍTHETŐ (KÉRGESÍTHETŐ) 11SMnPB 37 -------------------- 35S 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 5-15 33CrMo 5-15 42CrMo 5-15 42CrV 5 51CrV 5 41NiCrMo 3-2-13 30NiCrMo 6-6-26 Karosszéria elemekhez: C10 C08 C06 C05 C02 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 12
Melegszilárd acélok Gyengén ötvözött acélok 16Mo 3 13CrMo 4-5 11CrMo 9-10 10CrMo 9-10 16CrMo 9-3 12CrMo 20-5 12CrMoVNi 10 17CrMoV 10 20CrMoV 13-5 24CrMo 10 21CrVMoW 12 Erősen ötvözött kúszásálló acélok Martenzites acélok: X10CrMoVNb 9-1 X11CrMoWVNb 9-1-1 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
Erősen ötvözött melegszilárd acélok Ausztenites acélok X3CrNiMoBN 17-13-3 X6CrNiMoB 17-12-2 X6NiCrTiMoVB 25-15-2 X6CrNiWNbN 16-16 X8CrNiMoNb 16-16 X5NiCrAlTi 31-20 X8CrNiMoTiB 17-13 X8NiCrAlTi 32-21 X8CrNiMoVNb 16-13 X8CrNiNb 16-13 X12CrNiWTiB 16-13 X12CrCoNi 21-20 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 15 11MnNi 5-3 13MnNi 6-5 15NiMn 6 15NiMn 6 12Ni 14 12Ni 19 X8Ni 9 X7Ni 9 Hidegszívós acélok Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 16
Rugóacélok 38Si 7 46Si 7 56Si 7 55Cr 3 60Cr 3 54SiCr 6 56SiCr 7 51CrV 4 45SiCrV 6-2 54SiCrV6 60SiCrV 7 46SiCrMo 6 50SiCrMo 6 52SiCrNi 5 52CrMoV 4 60CrMo 3-1 60CrMo 3-2 60CrMo 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
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
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
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
Pontkorrózió (pitting korrózió) Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 25 Réskorrózió, késél korrózió Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 26
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
Feszültségi korrózió Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 29 Feszültségi korróziós repedés Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 30
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
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 16-5-1 X5CrNiCuNb 16-4 X7CrNiAl 17-7 X8CrNiMoAl 15-7-2 X5CrNiMoCuNb 14-5 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 33 Ausztenites korrózióálló acélok 1. X10CrNi 18-8 X2CrNiN 18-7 X2CrNi 18-9 X2CrNi 19-11 X2CrNiN18-10 X5CrNi 18-10 X8CrNiS 18-9 X6CrNiTi 18-10 X6CrNiNb 18-10 X4CrNi 18-12 X1CrNi 25-21 X2CrNiMoN 17-12-2 X2CrNiMo 17-12-2 X5CrNiMo 17-12-2 X2CrNiMo 17-12-3 X2CrNiMoN 17-13-3 X3CrNiMo 17-13-3 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 34
Ausztenites korrózióálló acélok 2. X2CrNiMo 18-14-3 X2CrNiMoN 18-12-4 X2CrNiMo 18-15-4 X2CrNiMoN 17-13-5 X1CrNiSi 18-15-4 X12CrMnNiN 17-7-5 X2CrMnNiN 17-7-5 X12CrMnNiN 18-9-5 X3CrNiCu 19-9-2 X5CrNiCuS 18-9-2 X3CrNiCuMo 17-11-3-2 X1NiCrMoCu 31-27-4 X1NiCrMoCu 25-20-5 X1CrNiMoCuN 25-25-5 X1CrNiMoCuN 20-18-7 X1NiCrMoCuN 25-20-7 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 35 Ausztenites ferrites korrózióálló acélok X2CrNiN 23-4 X3CrNiMoN 27-5-2 PREN 25 DUPLEX X2CrNiMoN 22-5-3 PREN = Cr + 3,3Mo + ----------------------------------PREW = Cr + 3,3( Mo + X2CrNiMoCuN 25-6-3 X2CrNiMoN 25-7-4 X2CrNiMoCuWN 25-7-4 16N 0,5W ) + 16N PREN 38 SZUPERDUPLEX Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 36
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 18-10 X15CrNiSi 20-12 X9CrNiSiNCe 21-11-2 X12CrNi 23-13 X8CrNi 25-21 X15CrNiSi 25-21 X12NiCrSi 36-16 X10NiCrAlTi 32-21 X6NiCrNbCe 32-27 X25CrMnNiN 25-9-7 X6CrNiSiNCe 19-10 X6NiCrSiNCe 35-25 X10NiCrSi 35-19 X10NiCrSiNb 35-22 Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 38
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 500 550 ºC - os megeresztéssel érhető el a legnagyobb keménység. Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 40
Melegalakító szerszámacélok 55NiCrMoV 7, 32CrMov 12-28 X37CrMoV 5 1, X38CrMoV 5 3, X40CrMoV 5-1 50CrMoV 13-15 X30WCrV 9 3, X35CrWMoV 5 38CrCoWV 18-17-17 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, 500 550 ºC-os megeresztést alkalmazunk. Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 41 Szerszámacélok hőkezelése T A 3, A cm A 1 500 550 ºC Mech. tul. Mech. tul. HV 2 x 1 x 160 250 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
Gyorsacélok HS 0-4-1 (W-Mo-V-Co) HS 1-4-2 HS 18-0-1, HS 2-9-2, HS 1-8-1, HS 3-3-2 HS 6-5-2, HS 6-5-2C, HS 6-5-3, HS 6-6-2, HS 6-5-2-5, HS 6-5-3-8 HS 6-5-4, HS 10-4-3-10 HS 2-9-1-8 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 1200 1290 ºC A 3 A 1 ~ 400 ºC ~ 600 ºC ~ 550 ºC 3 x - 70-80 ºC t Anyagismeret Szerkezeti és egyéb acélok 44