Szerkezeti-, különleges és szerszám acélok

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK Anyagismeret

SZERKEZETI,- KÜLÖNLEGES ÉS SZERSZÁM ACÉLOK Dr. Palotás Béla [email protected] 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 Anyagismeret

„

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

Szerkezeti és egyéb acélok

2

1

Acélok felhasználás szerinti jelölése (MSZEN 10027 -1) G S 355 J2 G2 W Cu5 Csak öntvényeknél és csak

Cu * 10 W: időjárás álló

G lehet

Fő tulajdonság Kieg. tulajdonság, G2: csillapított S - szerkezeti ReH=355 MPa acél Kiegészítő jel: 27J -20 ºC P – nyomástartó edény L – csővezeték acél

M – Termomechanikusan kezelt

E – gépacél

N – Normalizált

B - betonacél

Anyagismeret

Q - Nemesített Szerkezeti és egyéb acélok

3

Hegeszthető szerkezeti acélok „

„

A szűkebb értelemben hegeszthető acélokra jellemző a kis C tartalom. Jellemző tulajdonságok Szilárdság: Rm = 370 … 1000 MPa Folyáshatár: ReH = 235 … 960 MPa Alakváltozó képesség: A ≥ 18 % Ütőmunka: KV ≥ 27 J Átmeneti hőmérséklet: TTKV = + 20 … - 40 ºC Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

4

2

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 Szerkezeti acél

Anyagismeret

Átmeneti hőmKV = 27J KV = 40J KV = 60J ISO + 20 C JR KR LR B 0C 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

Szerkezeti és egyéb acélok

5

Acélok nyomástartó edényekhez Nagy folyáshatárú, hidegen alakítható, melegen hengerelt acél „ „ Normalizált: „ „ S260NC „ „ S315NC S355NC „ „ S420NC „ „ Termomechanikusan kezelt: „ „ S315MC S355MC „ „ S420MC S460MC „ „ S500MC S550MC „ „ S600MC S650MC S700MC * Alacsony hőmérsékletre is: NH: -20 ºC 40J NL1: -50 ºC 27J „

SPH235J2 P235GH SPH265J2 P265GH* SPHL275J5 P275N* P295GH* P355GH* P355N* P460N*

Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

6

3

Spirálvarratos acélcsövek „ „ „ „

L290J0N L360K0N L420K0N L450K0N

Cmax = 0,18 … 0,15 + mikroötvözés

„

Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

7

Nemesíthető acélok T

Felületi edzés

A3 A1

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

4

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

5

Automata acélok 11SMn 30 „ 11SMnPb 30 „ 11SMn 37 „ 11SMnPB 37 -------------------Betétben edzhető „ 10S 20 „ 10SPb 20 „ 15SMn 13 „

S = 0,3 % (30 = S . 100) Pb = 0,15 … 0,35 % NEMESÍTHETŐ (KÉRGESÍTHETŐ) • 35S 20

• 36SMn 14 36SMnPb 14 • 38SMn 28 38SMnPb 28 • 44SMn 28 44SMnPb 28 • 46S 20

Anyagismeret

35SPb 20

46SPb 20

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 5-1 33CrMo 5-1 42CrMo 5-1 42CrV 5 51CrV 5 41NiCrMo 3-2-1 30NiCrMo 6-6-2

Karosszéria elemekhez: C10 C08 C06 C05 C02 Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

12

6

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

Anyagismeret

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

Szerkezeti és egyéb acélok

13

Melegszilárd acélok alkalmazása

Re σt

~ 350

T, ºC σt-re méreteznek A grafitosodás jelensége

Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

14

7

Erősen ötvözött melegszilárd acélok „ „ „ „ „ „ „ „

Ausztenites acélok X3CrNiMoBN 17-13-3 „ X6NiCrTiMoVB 25-15-2 X6CrNiMoB 17-12-2 „ X8CrNiMoNb 16-16 X6CrNiWNbN 16-16 „ X8CrNiMoTiB 17-13 X5NiCrAlTi 31-20 „ X8CrNiMoVNb 16-13 X8NiCrAlTi 32-21 X8CrNiNb 16-13 X12CrNiWTiB 16-13 X12CrCoNi 21-20 Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

15

Hidegszívós acélok „ „ „ „ „ „ „ „

11MnNi 5-3 13MnNi 6-5 15NiMn 6 15NiMn 6 12Ni 14 12Ni 19 X8Ni 9 X7Ni 9 Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

16

8

Rugóacélok „ „ „ „ „ „ „ „

38Si 7 46Si 7 56Si 7 55Cr 3 54SiCr 6 51CrV 4 45SiCrV 6-2 60SiCrV 7 Anyagismeret

„ „ „

60Cr 3 56SiCr 7

„ „ „

54SiCrV6

„

46SiCrMo 6 50SiCrMo 6 52SiCrNi 5 52CrMoV 4 60CrMo 3-1 60CrMo 3-2 60CrMo 3-3

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

9

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 Anyagismeret

Nikkel ötvözetek: „ NiFe25Cr20NbTi „ NiCr20TiAl

Szerkezeti és egyéb acélok

20

10

Korrózió jelensége

Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

21

A korrózió tipikus fajtái -

-

-

Egyenletes korrózió Helyi korrózió - Pont- Rés- KésélSzövetszerkezeti korrózió - Szelektív - Interkrisztallin Repedéses korrózió (feszültségi korrózió)

Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

22

11

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

12

Pontkorrózió (pitting korrózió)

Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

25

Réskorrózió, késél korrózió

Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

26

13

Szelektív korrózió

Sárgarézben a zink eltávozása porózus réz dugót hozott létre a felületen Anyagismeret

Szürke öntvény vízcső grafitosodása

Szerkezeti és egyéb acélok

27

Interkrisztallin korrózió

Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

28

14

Feszültségi korrózió

Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

29

Feszültségi korróziós repedés

Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

30

15

Légköri korrózióálló acélok „ „ „

„ „ „

S235JRW S235J0W S235J2W S275JRW S275J0W S275J2W

Anyagismeret

„ „ „

S355JRW S355J0W S355K2W

Cr = 0,5 – 1 % Ni = 0,2 – 0,6 % Cu = 0,2 – 0,5 %

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

„ „ „ „ „ „ „ „ „ „

Anyagismeret

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

Szerkezeti és egyéb acélok

32

16

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

Anyagismeret

„ „ „ „ „ „ „ „ „

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

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

Anyagismeret

„ „ „ „ „ „ „ „

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

Szerkezeti és egyéb acélok

34

17

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 Anyagismeret

„ „ „ „ „ „ „ „

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

Szerkezeti és egyéb acélok

35

Ausztenites – ferrites korrózióálló acélok X2CrNiN 23-4 PREN ≥ 25 DUPLEX „ X3CrNiMoN 27-5-2 „ X2CrNiMoN 22-5-3 PREN = Cr + 3,3Mo + 16 N ---------------------------------- PREW = Cr + 3,3( Mo + 0,5W ) + 16 N „ X2CrNiMoCuN 25-6-3 PREN ≥ 38 SZUPERDUPLEX „ X2CrNiMoN 25-7-4 „ X2CrNiMoCuWN 25-7-4 „

Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

36

18

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 Anyagismeret

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 Szerkezeti és egyéb acélok

38

19

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

20

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 Mech. tul.

A3, Acm

T

A1

Mech. tul. HV

500 – 550 ºC

2x 1x KV

160 – 250 ºC

Tmeg t t

A hőkezelés hőmérséklete és a megeresztés hőmérséklete az ötvözéstől függ. Anyagismeret

Az erősebben ötvözött acélokat többször eresztjük meg a karbidkiválások elősegítésére

Szerkezeti és egyéb acélok

42

21

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 1200 – 1290 ºC

T

T

A3 A1

~ 600 ºC

~ 550 ºC 3 x

~ 400 ºC

- 70 … -80 ºC

Anyagismeret

Szerkezeti és egyéb acélok

t

44

22