ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK ANYAGISMERET I.
ACÉLOK Dr. Palotás Béla Dr. Németh Árpád
Acélok és öntöttvasak definíciója
A2
Hipereutektoidos acélok
Hipoeutektoidos acélok
A4 A 3 A cm
Hipereutektikus A1 Hipoeutektikus
ACÉLOK
Öntöttvasak
2
1
Acélok csoportosítása 1. n
Gyártási eljárás szerint: n n n n n n
(SM acélok) (B – T acélok) Oxigén konverteres acélok Vákuumozott acélok Elektroacélok Átolvasztott acélok 3
Acélok csoportosítása 2. n
Összetétel szerint n
Szénacélok v. ötvözetlen acélok: n
n n n n
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
2
Acélok csoportosítása 3. n
Ötv., %
Szövetszerkezet szerint: n n n n n n n n
Ferrites (F) Félferrites (FF) Hipoeutektoidos (F+ P) Eutektoidos (P) Hipereutektoidos (P + S.c.) Ledeburitos (L) Félausztenites (FA) Ausztenites (A)
FF
F
L
F+P
P + S.c.
0,8 Ötv., %
C, %
2,1
FA
A L
F + P P+S.c.
Egyensúlyi szövetszerkezetek
0,8
C, % 2,1 5
Acélok csoportosítása 4. n
Felhasználás szerint: n n n
Szerkezeti acélok ( C = 0 …. 0,6 % ) Szerszám acélok ( C = 0,4 …. 2,1 % ) Különleges acélok ( vasötvözet, ha S ötv. < 55 % ) n n n n
Ho- és korrózióálló acélok Nem mágnesezheto acélok Kopásálló acélok Stb. 6
3
Acél ötvözoi n
Alapalkotók C, Mn, Si, S, P n O, N, H n
n
Ötvözok Cr, Ni, Mo n V, Ti, W, Nb n stb. n
7
Alapalkotók:
C, Mn Si, S, P, O, N, H n
Karbon hatása n n
n
n
Szilárdságot növeli Alakváltozó képességet csökkenti Az ütomunkát csökkenti, ha a C > 0,6 % az ütomunka 40 J alá csökken, szerkezeti célokra nem használható Szerkezeti acélok: C ≤ 0,6 % 8
4
C hatása edzett állapotban n
Edzett állapotban n n
n
n
n
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
KV
Rm Edzett állapot Lágy állapot Rm C, %
KV 0,2
0,4
9
Nemesítés hatása T
Nemesítés = Edzés + Megeresztés Ausztenitesítés Rm
A3 A1
Megeresztés Edzés
KV
500…550 °C T, °C
t A1
Mechanikai tulajdonságok széles körben változtathatók a megeresztési homérséklet függvényében 10
5
Hokezelések végrehajtása T A3
Lágyítás Normalizálás Edzés t
11
Hokezeléssel biztosítható szövetszerkezetek n
Egyensúlyi szövetek n n n
n
Ferrit Perlit Cementit
Egyensúlyitól eltéro szövetek n n n
Bénit Martenzit Szferoidit 12
6
Alapalkotók hatása n
n
Mn: dezoxidens, S – tartalom csökkentésére, 1,7 % felett ridegít Si: dezoxidens, ridegít n n
n
n n n
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 KV,ºC
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
- 20
J2
K2
L2
D
- 40
J4
K4
L4
E
" + nemes dezoxidens (Al, Ti) "+ finom szemcse "+ Ni ötvözés
14
7
Acélok ötvözoinek hatása n
Az ötvözok hatásait célszeru vizsgálni n
n
n n n
n
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 n
Ferritképzok: A4-t csökkentik, A3-t növelik n
n
Más néven ferrit stabilizátorok, ezek az ötvözok a ferritben oldódnak: n Pl. Cr, Si, Mo, V, Ti, Nb, W stb. n Mindazon ötvözok, amelyek nem ausztenitképzok
Ausztenitképzok: A4-t növelik, A3-t csökkentik n
Más néven ausztenit stabilizátorok, ezek az ötvözok ausztenitben oldódnak: n Ni, Mn, N, C és a Cu
16
8
Kritikus lehulési sebességre kifejtett hatás alapján n
n
n
n
Az ötvözok jobbra tolják el az átalakulási görbéket, kritikus T sebességek csökkennek Mk és Mv homérsékleteket csökkentik Az ötvözok általában növelik az átedzheto átmérot Co kivétel és a V, 950 és 1100 °C - os ausztenitesítésnél
A
F P
Mk
⇒ Ötvözok
B
lg t Mv
17
Átedzheto szelvényátméro Did = 8 C 1,08 8− n
∏ (1 + f m
i =1
m ei
Mei
)
D re = Didη közeg
C=
Karbon tartalom, %
η víz = 0,75
n=
szemcsefinomsági méroszám
η olaj = 0,5 η levego = 0,25
Pl.: fCr = 2,33; fMn = 4,1; fNi = 0,52 fSi = 0,64; fMo = 3,13
Mei = i - edik ötvözo fém, % fMei = i – edik ötvözofém állandója 18
9
Ötvözok hatása a karbidképzés szempontjából Karbidképzo ötvözok: Mn, Cr, Mo, W, Nb, V, Zr, Ti n
AFFINITÁS A C – HOZ NO n
A karbidképzok növelik a melegszilárdságot is, mert a rekrisztallizációs homérsékletet növelik 19
Ötvözok oldódása az acélban n
Az ötvözok általában szubsztitúciósan oldódnak a vasban n n
Korlátlanul oldódik a: Cr és a V Korlátoltan oldódik: n n n
n n
Co ∼ 75% Ni ∼ 34% Mn ∼ 10% Mo ∼ 32% Ti ∼ 6% Cu < 1%
Si ∼ 14 % W ∼ 32%
Nem oldódik: Pb, Ag Intersztíciósan oldódik: C, N, O, B 20
10
Az ötvözok hatása a mechanikai tulajdonságokra Rm
Ti Si, W Mn, Mo Al Ni V Co Cr
A
Ni Cr W Mn
Ötvözo,%
Az ötvözok a rácsot torzítják, így a szilárdságot növelik
1,7
Ti
Si Ötvözo, %
Az ötvözok a képlékenységet általában rontják 21
Az ötvözok hatása a szívóssági jellemzokre Ni és Cr ötvözés kedvezo KV hatásuk miatt gyakori
KV
Ni - ötvözés Ni Cr Mn
C -acél
Mo
T
W Si Ötvözo, %
TTKV 22
11
Ötvözok hatása hokezeléskor - Átedzheto szelvényátmérot növelik az ötvözok - Nemesítéskor is kedvezo a hatásuk A
Ötvözött acél
Rm
Ötvözött acél C - acél
KV
C - acél
T meg
Rm
Az ötvözok megeresztés-állóságot okoznak 23
Megeresztési ridegedés Mn, Cr, Cr – Ni ötvözésu acélokban: Rm Gyors hutés KV
Lassú hutés 500 … 550 °C
T meg Elkerülés: Gyors hutéssel, vagy Mo, illetve W ötvözéssel
24
12
Az acélok tulajdonságait meghatározza n
A kémiai összetétel n
n
n
Alapalkotók n C, Mn, Si, S, P n O, N, H Ötvözok n Cr, Ni, Mo n V, Ti, W, Nb n stb.
⇒ Együttesen határozzák meg
Hokezelési állapot 25
Hokezelés hatása
Homérséklet oC
C 45 - jelu acél (C = 0,45 %)
Mv
A lágyítás F
A Mk
B M
edzés Vkritikus felso, alsó
F+P
Normalizálás
P
A ausztenit F ferrit, P perlit, B bénit, M martenzit O HV keménység F+P+M+ A % az átalakulás mértéke
26
13
Felhasználás szerinti csoportosítás n
Szerkezeti acélok n n
n n
Általános rendeltetésu acélok Kis C – tartalmú acélok n Betétben edzheto acélok n Hegesztheto acélok n Hidegen alakítható acélok n Melegszilárd acélok n Hidegszívós acélok Automata acélok Nemesítheto acélok n Nemesítheto szerkezeti acélok n Nitridálható acélok n Rugó acélok n Gördülocsapágy acélok
27
Szerszámacélok n n n n
Ötvözetlen szerszámacélok Hidegalakító szerszámacélok Melegalakító szerszámacélok Forgácsoló szerszám acélok n n
Gyorsacélok Keményfémek n
Bevonatos keményfém lapok 28
14
Különleges szerkezeti acélok n
Hoálló acélok n n n
n
Korrózióálló acélok n n n n
n
Ferrites korrózióálló acélok Ausztenites korrózióálló acélok Félausztenites (félferrites acélok) Ferrites korrózióálló acélok Ausztenites korrózióálló acélok Martenzites korrózióálló acélok Különleges korrózióálló acélok
Speciális felhasználású acélok n n n
Mágnesezheto acélok Nem mágnesezheto acélok Szelepacélok stb. 29
Acélok jelölése 1. (MSZEN 10027 -1) n
Felhasználás szerinti jelölés: G S 355 J2 G2 W Cu5
Csak öntvényeknél és csak G lehet
Szerkezeti acél
Cu * 10 Fo tulajdonság Kieg. tulajdonság, G2: csillapított ReH=355 MPa
W: idojárás álló
Kiegészíto jel: 27J -20 ºC M – Termomechanikusan kezelt N – Normalizált Q - Nemesített
30
15
Acélok jelölése 2. n
Kémiai összetétel szerint kódolt acélok n
Ötvözetlen acélok: n
Ha Mn < 1 % középértékben (automataacélokat kivéve)
C45
n
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. n
Kémiai összetétel szerinti jelölés: szorzók Cr, Co, Mn, Ni, Si, W
4
Al, Be, Cu, Mo, Nb, Ce, N, P, Pb, Ta, Ti, V, Zr S 100 10
B 1000
Ötvözött acélok: Ha egy ötvözo legalább > 5% X 8 Cr Ni 18 - 10 C*100 % n Gyorsacélok HS 6 – 5 – 2 - 5 n
W - Mo - V - Co %
32
16
Acélok számjele (MSZEN 10027 -2) Anyagcsoport
Acélcsoport száma
1. 43 01xx Sorszám
1
2
3
4…8
9
Acélok
Nehézfémek
Könnyufémek
Különbözo nemfémes anyagok
Tartalék
1050
36 NiCrMo 16 30 CrNiMo 8
1000
34 CrNiMo 6
900
51 CrV 4 36 CrNiMo 4 50 CrMo 4 42 CrMo 4
34 CrNiMo 6
36 NiCrMo 16 30 CrNiMo 8
800
34 CrMo 4 41 Cr 4
36 CrNiMo 4 51 CrV 4 50 CrMo 4 42 CrMo 4
34 CrNiMo 6
36 NiCrMo 16 30 CrNiMo 8
36 NiCrMo 16
700
25 CrMo 4 34 Cr 4
51 CrV 4 36 CrNiMo 4 50 CrMo 4 42 CrMo 4
34 CrNiMo 6
30 CrNiMo 8
37 Cr 4
46 Cr 2
36 NiCrMo 16 30 CrNiMo 8
41 Cr 4 34 CrMo 4 37 Cr 4
600 34 Cr 4
38 Cr 2 C 55 , C 50
46 Cr 2 C 60
C 45 C 40
28 Mn 6, C 55 C 50
C 35 C 30
C 45 C 40 C 35
C 25 C 22
51 CrV 4 50 CrMo 4 36 CrNiMo 4
51 CrV 4 34 CrNiMo 6
41 Cr 4
500
400
NEMESÍTHETO ACÉLOK FOLYÁSI HATÁRA
25 CrMo 4 28 Mn 6 C 60
33
C 30 C 25
300
34 CrMo 4
42 CrMo 4
37 Cr 4
34 CrMo 4
34 Cr 4 38 Cr 2 28 Mn 6; C 60 C 55; C 50 C 45 C 40 C 35 C 30
36 CrNiMo 4 50 CrMo 4 42 CrMo 4
25 CrMo 4
34 CrMo 4
46 Cr 2
25 CrMo 4
38 Cr 2
C 22
200 d≤16
16 < d≤ 40
40 < d≤ 100
100 < d≤ 160
160 < d≤ 250
34
17
Betétben edzheto acélok: Méret és szilárdság összefüggése
35
Nitridálható acélok: Méret és szilárdság összefüggése
36
18
