ACÉLOK MÉRNÖKI ANYAGOK 80%-a (5000 kg/fő/év) kerámia, kő, homok... Ebből csak kb. 7% a iparilag előállított cserép, cement, tégla, porcelán... 14%-a (870 kg/fő/év) a polimerek csoportja, melynek kb. 90%-a természetes anyag, mint a fa, bőr, szálas anyagok stb. és csak 30 kg/fő/év a műanyagok, műgumik felhasználása 6%-a a fémeké (160 kg/fő/év), melynek 94%-a vasötvözet (150 kg/fő/év), a többi 6% a réz (1.8 kg/fő/év), alumínium 3.5 kg/fő/év, mangán 1.2 kg/fő/év az egyéb fémek 4.5 kg/fő/év
Miért acél? A vas, réz, alumínium összesen a fémek 97%-a, előállításuk energiaigénye (GJ/t): Elsődleges feldolgozásnál Titán rúd 560 Saválló acél 110 Magnézium extrudált rúd 425 Réz cső 100 Alumínium öntecs 280 Horgany öntött 70 Alumínium lemez 300 Acél hengerelt 60 PVC 180 Öntöttvas 50 Nylon 180 Üveg 20 Polietilén 110 Cement 8 Másodlagos feldolgozáskor felhasznált energia Alumínium 45 Hengerelt acél 20 Réz 30 Öntöttvas 17 Földkéregben van bőven (O, N, Si, Al, Fe) Az ásványokban kellően dúsan fordul elő Gazdaságosan előállítható Nagyüzemi előállítása jó hatásfokú Újrafeldolgozhatósága igen jó Széles tartományban befolyásolható tulajdonságok
Acélok csoportosítása 1. Gyártási eljárás szerint: Oxigén konverteres acélok Vákuumozott acélok Elektroacélok Átolvasztott acélok 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 < 10 % Erősen ötvözött acélok: Σ ötvöző 10 % (X...)
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 Acélok csoportosítása 4. Felhasználás szerint: Szerkezeti acélok ( C = 0. 0,6 % ) Szerszámacélok ( C = 0,4. 2,1 % ) Különleges acélok ( vasötvözet, ha Σ ötv. < 55 % ) Hő- és korrózióálló acélok Nem mágnesezhető acélok Kopásálló acélok Stb.
Alapalkotók C, Mn, Si, S, P O, N, H Ötvözők Cr, Ni, Mo V, Ti, W, Nb stb. Acél ötvözői Alapalkotók hatásai: C Karbon hatása Szilárdságot növeli Alakváltozó képességet csökkenti Az ütőmunkát csökkenti, ha a C > 0,6 % az ütőmunka 40 J alá csökken, szerkezeti célokra nem használható Szerkezeti acélok: C 0,6 %
C hatása edzett állapotban Edzett állapotban Szilárdság nagymértékben nő KV Alakváltozó képesség 0,4 % C tartalomnál gyakorlatilag 0!! C 0,4 % a szerszámacélok C tartalom határa Kis C tartalom, ( C < 0,2 % ) esetén edzés hatására a szívósság nő Betétben edzhető acélok 0,2 0,4 R m Edzett állapot Lágy állapot R m KV C, % Nemesítés hatása A 3 T Ausztenitesítés Nemesítés = Edzés + Megeresztés R m A 1 Edzés Megeresztés 500 550 C KV t T, C Mechanikai tulajdonságok széles körben változtathatók
R P0,2 Acélok szilárdsági tulajdonságainak méretfüggése Ötvözött acélok Ötvözetlen acélok átmérő
1050 36 NiCrMo 16 36 NiCrMo 16 30 CrNiMo 8 30 CrNiMo 8 NEMESÍTHETŐ ACÉLOK FOLYÁSI HATÁRA 1000 34 CrNiMo 6 900 51 CrV 4 34 CrNiMo 6 36 NiCrMo 16 36 CrNiMo 4 30 CrNiMo 8 50 CrMo 4 42 CrMo 4 800 34 CrMo 4 36 CrNiMo 4 34 CrNiMo 6 36 NiCrMo 16 36 NiCrMo 16 41 Cr 4 51 CrV 4 30 CrNiMo 8 50 CrMo 4 37 Cr 4 42 CrMo 4 700 25 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 4 600 25 CrMo 4 36 CrNiMo 4 51 CrV 4 28 Mn 6 34 Cr 4 34 CrNiMo 6 C 60 41 Cr 4 38 Cr 2 46 Cr 2 34 CrMo 4 42 CrMo 4 36 CrNiMo 4 C 55, C 50 C 60 50 CrMo 4 500 37 Cr 4 34 CrMo 4 42 CrMo 4 C 45 28 Mn 6, C 55 C 40 C 50 34 Cr 4 38 Cr 2 25 CrMo 4 34 CrMo 4 C 35 C 45 28 Mn 6; C 60 400 C 30 C 40 C 55; C 50 46 Cr 2 25 CrMo 4 C 35 C 25 C 45 C 22 C 30 C 40 38 Cr 2 C 25 C 35 300 C 30 C 22 200 d 16 16 < d 40 40 < d 100 100 < d 160 160 < d 250 Átalakulási hőmérsékletre kifejtett hatás alapján Ferritképzők: A 4 -t csökkentik, A 3 -t növelik Más néven ferrit stabilizátorok, ezek az ötvözők a ferritben oldódnak: Pl. Cr, Si, Mo, V, Ti, Nb, W stb. Mindazon ötvözők, amelyek nem ausztenitképzők Ausztenitképzők: A 4 -t növelik, A 3 -t csökkentik Más néven ausztenit stabilizátorok, ezek az ötvözők ausztenitben oldódnak: Ni, Mn, N, C és a Cu
Ferritképzők T T A 4 A 4 γ α A 3 γ α A 3 Mo, V, Ti, Nb, Si, stb. Cr ötv. Ausztenitképzők T A 4 A 3 γ Ni, Mn, C, N, Cu
Kritikus lehűlési sebességre kifejtett hatás alapján Az ötvözők jobbra tolják el az átalakulási görbéket, kritikus T sebességek csökkennek M k és M v hőmérsékleteket csökkentik Az ötvözők általában növelik az átedzhető átmérőt Co kivétel és a V, 950 és 1100 C - os ausztenitesítésnél M k M v A B F P Ötvözők lg t Átedzhető szelvényátmérő D id = 8 C 1,08 8 n m ( 1+ f me Mei ) i i= 1 D re = D id η η η η víz olaj levegő = 0,75 = 0,5 közeg = 0,25 Pl.: f Cr = 2,33; f Mn = 4,1; f Ni = 0,52 f Si = 0,64; f Mo = 3,13 C = Karbon tartalom, % n = szemcsefinomsági mérőszám Me i = i - edik ötvöző fém, % f Me i = i edik ötvözőfém állandója
Ötvözők hatása a karbidképzés szempontjából Karbidképző ötvözők: Mn, Cr, Mo, W, Nb, V, Zr, Ti AFFINITÁS A C - HOZ NŐ A karbidképzők növelik a melegszilárdságot is, mert a rekrisztallizációs hőmérsékletet növelik Ötvözők oldódása az acélban Az ötvözők 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
Az ötvözők hatása a mechanikai tulajdonságokra R m Ti Si, W Mn, Mo Al Ni V Co Cr A Ni Cr W Mn Ötvöző,% 1,7 Ti Si Ötvöző, % Az ötvözők a rácsot torzítják, így a szilárdságot növelik Az ötvözők a képlékenységet általában rontják Az ötvözők hatása a szívóssági jellemzőkre KV Ni és Cr ötvözés kedvező hatásuk miatt gyakori KV Ni Ni - ötvözés Mn Cr Mo W C -acél T Si Ötvöző, % TTKV
Ötvözők hatása hőkezeléskor - Átedzhető szelvényátmérőt növelik az ötvözők - Nemesítéskor is kedvező a hatásuk A Ötvözött acél R m C - acél Ötvözött acél C - acél R m KV T meg Az ötvözők megeresztés-állóságot okoz