OCELI A LITINY
Ing. V. Kraus, CSc.
Opakování z Nauky o materiálu
1
OCELI Označování – dle ČSN 1 Ocel (tvářená)
X
X
X
Jakostní Tř. 10 a 11 - Rm . 10 skupina oceli Tř. 12 a_ 16 (třída) 3 – obsah všech leg. prvků /%/
X Význačné vlastnosti
. X
X
Druh tepelného Stupeň zpracování přetváření
Pořadové číslo
4 – obsah C /%.10-1/
Druh tepelného zpracování
Stupeň přetváření
0 - nezpracováno 1 – normalizačně žíháno 2 – žíháno 3 – žíháno na měkko 4 – kaleno a nízko popuštěno 6 – zušlechtěno na dolní pevnost 8 – zušlechtěno na horní pevnost 9 – zvláštní stav tepel. zpracování
0 – nepřeválcovaný 1 – lehce převálcovaný 3 – 1/2 tvrdý 5 – 4/4 tvrdý 8 – speciálně zpevněno
Opakování z Nauky o materiálu
2
Charakteristika tříd oceli
Opakování z Nauky o materiálu
3
Třídy oceli 11 až 16 Třída 10 - (10 a 11 cca 8% výroby) - dříve stavební - ne složení ani čistota, většinou svařitelné
Třída 11 - zaručená horní hranice C (modus) a čistota (P+S) -
dříve strojní - běžné
použití - tepelné zpracování bez záruk
automatové oceli - krátká lámavá tříska (S,Pb) oceli se zvýšenou mezí kluzu (pro zaručenou svařitelnost max. 0,22%C) náhrada substitučním zpevněním (Mn, Si) - 11523 - zlepšení zjemnění zrna mikropřísadami (Mo,Nb,Ti,V)
Třída 12 až 16
- ušlechtilé - volba výsledné vlastnosti i technologické hospodárnost - tepelné zpracování - vliv legur neodpovídá aditivnímu součtu
oceli k cementování do 0,2%C ke zušlechťování nad 0,3%C – prokalitelnost pružinové 0,5-0,7%C vysokopevné
Opakování z Nauky o materiálu
4
Třída ocelí 17
korozivzdorné - schopné pasivování při elektrochemické korozi - chrom v tuhém roztoku nad 11,5% + další přísady ovlivňující odolnost a zabraňující mezikrystalové korozi (Ti, Nb) žárovzdorné - oxidace nad 600 0C - vlastnosti vrstvy oxidů (lpící, nízká difúze kyslíku) - 6 až 20 %Cr + Al,Si - zjemnění zrna (Ti,Zr) žáropevné - i oceli konstrukční třídy 15
Chromové oceli a/ schopné transformace (nad 5% samokalitelné) - (0,1-1,0 %C, 12-18 %Cr) - popouštěcí křehkost (450-550 oC), vylučování karbidů - ev. + Ni, houževnatější, odolnější vodě (turbiny) b/ feritické - (do 0,2 %C, 20-27 %Cr + přísady Al,Si,Ti,V,Mo) - teploty použití 1000-1300 oC - malá pevnost (450-700 MPa) a plasticita c/ feriticko-martenzitické - slučují vlastnosti předchozích Chromniklové oceli - feritotvorný chrom a austenitotvorný nikl a uhlík a/ austenitické oceli - typický představitel 18/8 (18 %Cr, 8 %Ni) - nízká Re 200-300 MPa, Rm 550-650 MPa, A nad 40% - rychle se deformačně zpevňují b/ dvoufázové oceli - úsporné (Mn, N) - pevnější, obrobitelnější Opakování z Nauky o materiálu
5
Třída ocelí 19 Nástrojové oceli
- různý stupeň legování, vyšší čistota, analogie tepelného zpracování dle požadavků
Dle účelu: řezné, tvářecí za tepla i za studena, měřící nástroje, formy pro tlakové lití, přípravky ap.
Požadavky (vlastnosti): tvrdost, houževnatost, odolnost proti popouštění, prokalitelnost, řezivost, rozměrová stálost apod.
uhlíkové (0, 1, 2) legované (3 až 7) rychlořezné (8) - výjimka oceli ledeburitického typu (složení cca
0,7-1,3 %C, 18 %W, 4 %Cr, + V, Co, Mo ap.) - výrazný vliv na vlastnosti morfologie karbidů a tepelné zpracování - kalící teploty kolem 1200 °C -
Opakování z Nauky o materiálu
6
Oceli na odlitky Označení dle ČSN 42
2 X 26 – nelegované 27, 28 – nízkolegované 27 - vysokolegované
X
X
.X
26 – pevnostní skup. Význačné vlastnosti Tepelné zpracování 27, 28 – přísadová Pořadové číslo skupina
X Zvláštní požadované vlastnosti
Použití: pro technicky a ekonomicky výhodné v ýrobky - smrštění 2% -
Opakování z Nauky o materiálu
7
LITINY Slévárenské slitiny s obsahem uhlíku nad 2 % obvykle 2,8 až 4,5 % + další prvky (Mn, Si)
Dělení:
bílá litina - metastabilní diagram grafitické litiny - stabilní diagram legované litiny - zvláštní vlastnosti
Opakování z Nauky o materiálu
8
Bílá litina Vlastnosti:
křehká, tvrdá (350-500 HV) třískově neobrobitelná
Použití:
výrobky odolné opotřebení polotovar pro temperovanou litinu Opakování z Nauky o materiálu
9
Grafitické litiny Vlastnosti ovlivňuje druh Krystalizace a přeměny v tuhém stavu matrice a grafit (druh, velikost, množství, rozložení) steadit - ferit zpevněný Si -
Obecně:
(karbidotvorné Cr, Mn - grafitizační Si, Ni) - nejdůležitější Si nad 2%
dobré slévárenské vlastnosti menší hustota dobrá obrobitelnost nízký součinitel tření tlumící schopnost nízká vrubová citlivost ap.
vliv ostatních prvků na diagram nukleace grafitu obvykle heterogenní – (vyšší rychlost růstu v bazální rovině 0001 - výsledek radiálně větvené lupínky grafitu s přechlazením jemnější)
eutektoidní přeměna stabilní
(grafitový eutektoid nenalezneme /základní hmota feritická/ ) nebo metastabilní /perlit/
Opakování z Nauky o materiálu
10
Grafit v litinách Tvar grafitu:
Lupínkový Pavoučkovitý Červíkovitý Vločkový Nedokonale zrnitý Pravidelně zrnitý
Rozložení grafitu: Rovnoměrné Růžicovité Smíšené Mezidendritické neusměrněné Mezidendritické usměrněné
Opakování z Nauky o materiálu
11
Šedá litina ČSN 42 24 18 až 30 vliv na strukturu (vlastnosti):
tloušťka stěny rychlost chladnutí uhlíkový ekvivalent nebo stupeň eutektičnosti (s klesajícím stupněm
Obvyklé složení: (2,5-4,0 %C, 1,7-2,6 %Si, 0,5-1,0 %Mn, 0,2-0,6 %P, 0,15 %S )
eutektičnosti zhoršená zabíhavost a sklon k tvorbě cementitického eutektika)
Stupeň eutektičnosti: Se = %C / [ 4,23 – 0,3 (%Si + %P)] Uhlíkový ekvivalent: Ce = cC + 0,312.cSi + 0,275.cP Opakování z Nauky o materiálu
12
Očkovaná litina Pro zvýšení grafitizační schopnosti se očkuje grafitizační přísadou (tuhne
ČSN 42 24 30 až 50
při menším přechlazení – FeSi)
Výsledek: jemnější a rovnoměrnější grafit → vyšší pevnost (očkovaná
šedá litina - bez očkování by ztuhla bíle)
Opakování z Nauky o materiálu
13
Tvárná litina Grafit v kulovitých zrnech očkování nejprve sferoidizační (Mg ev. jeho předslitiny) poté grafitizační
ČSN 42 23 03 až 07
(FeSi - eliminuje karbidotvorný účinek Mg)
u nízkých obsahů Mn se zvýšeným Si tažnost až 20 %, houževnatost a dobrá obrobitelnost lepší mechanické vlastnosti a vyšší modul pružnosti (160 000 až 180 000 MPa) než u šedé obecně vlastnosti mezi ocelí a šedou litinou Opakování z Nauky o materiálu
14
Legované litiny
zvýšené mechanické vlastnosti (Cr, Mo, Ni, V, Cu) odolnost proti opotřebení - legované bílé litiny (karbidotvorné prvky + martenzitická matrice) žárovzdorné - např. silal (7 %Si - 850 0C), čugal (25 %Si), pyroferal (1 %C, 3 %Al – 1150 oC), ferchromit (15-35 %Cr) korozivzdorné - např. niresist (15 %Ni, 5 %Cr, 5 %Cu), fersilit (16 %Si)
Opakování z Nauky o materiálu
15
