View
5
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Az ötvözők hatása az acélok tulajdonságaira
Anyagismeret
Dr. Orbulov Imre NorbertAnyagtudomány és Technológia Tanszék
Az előadás fő pontjai
• Alapötvözők és ötvözők• Szennyezők• A karbon hatása• Az ötvözők hatása a
– Szövetszerkezetre– Szemcseméretre– Megeresztés állóságra– Megeresztési ridegedésre– Az átmeneti hőmérsékletre– A rekrisztallizációs hőmérsékletre– A ferrit mechanikai tulajdonságaira– A karbid- és nitridképződésre
Az acél alapötvözői és szennyezői
• Alapötvözők
– C – elsődleges ötvöző
– Mn – ausztenitképző
– Si – ferritképző
• Fő szennyezők
– S – eutektikuma vöröstörékenységet okoz
– P – eutektikuma vöröstörékenységet okoz
– O – gázzárványképződést okoz (CO2)
– N – „öregít”, az ütőmunkát csökkenti
A karbon hatása – lágyított állapot
A karbon hatása – edzett állapot
0,2 0,4
C (%)
HV, RmKV
Edzett állapot
Lágy állapotRm
KV
Az allotrop átalakulás előnyei
0,2 0,4
C (%)
HV, Rm
Edzett állapot
Lágy állapotHV, Rm
Az ötvözők hatása az acél tulajdonságaira
1. Oldódás – ferrit, vagy ausztenit képző
2. A nemegyensúlyi γ α átalakulásra
3. Ausztenit szemcsenövekedésre
4. Megeresztésállóságra
5. Megeresztési ridegedésre
6. Képlékeny-rideg átmeneti hőmérsékletre
7. Újrakristályosodási hőmérsékletre
1. Oldódik az ötvöző az acélban?
• Nem oldódik
– Zárvány lesz belőle, nem kedvező
– S, As, Pb…
• Oldódik
– Ferritben oldódik jobban – ferritképző
• Cr, Al, Si, W, Mo, V, Ti
– Ausztenitben oldódik jobban – ausztenitképző
• Ni, Mn, C, N, Cu
A szövetszerkezet C és ötvöző függése
Az átalakulási hőmérséklet változása
2. Az ötvözők hatása a nemegyensúlyiátalakulásra
• A Co és Al kivételével minden ötvöző csökkenti az Ms és Mf hőmérsékletet
• A visszamaradó (reszt) ausztenit mennyisége nő
– Szükség esetén mélyhűtés
• A nemegyensúlyi átalakulási görbék jobbra és lefelé tolódnak el
– A kritikus lehűlés sebesség csökken
• Edzhetőség – átedzhetőség (kitérő)
Az edzés feltételei
• Az edzés nagyon fontos, mert nemesítéssel (edzés+megeresztés), allotróp átalakulással a tulajdonságok tág határok között befolyásolhatók
• Feltételek
– Hevítés A3 + ~50°C hőmérsékletre
– Hőntartás teljes ausztenitesítésig
– Lehűtés a kritikus lehűtési sebességnél gyorsabban
– Gyakorlati feltétel: C>0,2%
A gyakorlati feltétel
Az ötvözők csökkentik a kritikus lehűlési sebességet és a MS
hőmérsékletet
vkritf
vvíz
Az edzhetőség gyakorlati határa
volaj
C10
C45
C (%)
MS = 480 °C
MS = 340 °C
0,22
Az átedzhető szelvényátmérő
• Fontos kérdés, hogy az acél milyen mélységben, milyen átmérőben edződik meg?
– Az eltéréseket a hővezetés jelensége okozza
• Ha a hűtési sebesség a darab minden pontjában nagyobb a kritikus hűtési sebességnél, akkor a darab teljes egészében átedződik
– Martenzit + bainit, a gyakorlatban 50% martenzit
• Mérés és számítás
Az átedzhető átmérő értelmezése
T
Hőmérséklet eloszlás
vle
Lehűlési sebesség eloszlás
vkritf
Hűtés
Megedződött réteg
Az átedzhető szelvényátmérő definíciója
• Az átedzhető szelvény-átmérő az az átmérő,amelynél az adott hűtőközegesetében, a darab legbelsőpontja is legalább a kritikus(felső) lehűlési sebességgelhűl le.
vkritf
vlehűlés
Adott hűtőközegre
• D=D(kémiai összetétel, hűtőközeg, szemcseméret, kívánt martenzit mennyiség)
Az ötvözők hatása az átedzhető szelvényátmérőre
D
Ötvöző (%)
SiNi
CrMoMn
V 950 és 1100 °C ausztenitesítésnél
Co
Számítás
• Grossmann szerint az ideális átedzhető szelvényátmérő 50% martenzit tartalomnál
• Ahol:
– C a karbontartalom (t%)
– n: szemcsefinomsági mérőszám
– Mei: az i-dik fém mennyisége (t%)
– fMei: az i-dik fém állandója
• A reális átedzhető szelvényátmérő
m
i
Mei
n
id ifMeCD
1
8108,18
25,0
5,0
75,0
levegő
olaj
víz
közegidre DD
• ηvíz=0,75
• ηolaj=0,5
• ηlevegő=0,25
Számítási konstansokElem vegyjele fMei
Mn 4,10
Cr 2,33
Si 0,64
Cu 0,27
Mo 3,14
Ti 5,70
Ni 0,52
P 2,83
V 1,73
S -0,62
Mérés
• Véglapedzési próba, vagy Jominy-próba
• Szabványosított
– Próbatest
– Hűtési feltételek
• Menete
– Ausztenitesítés
– Hűtés véglapról
– Keménységmérés
– Kiértékelés
Ausztenitesítés
• Az acél szabványában előírt hőmérsékleten
• 30 perc hőntartással
• Redukáló atmoszférában
Szabványos hűtési feltételek
Keménységmérés
Példa: mérési eredmény
0 2 4 6 8 10 12 14
200
250
300
350
400
Material : 52D
l , distance from end face [mm]
HV10
Véglaptól mért távolság (mm)J 300-3,4
Közelítő kiértékelés
ASM szerinti kiértékelés
További alkalmazások
• Alapanyag ellenőrzés– Adott keménységnél a mért távolságnak a
szabvány szerinti sávba kell esnie• Pl.: J45-6/18, vagy J350-6/18
– Adott távolságnál a szabvány szerinti keménységértékek közé kell esnie a mért keménységnek
• Pl.: J38/45-15, vagy J340/590-15
• Technológiai információk– Edzéssel elérhető maximális/minimális keménység
– Keménységeloszlás a keresztmetszetben
Példa – Jominy görbék
Példa – Jominy görbék
3: Ötvözők hatása az ausztenitszemcseméret növekedésre
• Mn, Si és B növeli a szemcsedurvulási hajlamot
• Szemcsefinomító hatásúak a Ti, V, Nb, Al, Zr
– Finom, egyenletes karbonitrideket alkotnak, amelyek szemcsecsíraként funkcionálnak, növelik a szemcsehatár mozgás energiaigényét is
• A többi ötvöző lényegében nincs hatással a szemcsedurvulásra
4: Ötvözők hatása a megeresztésállóságra
5: Ötvözők hatása a megeresztési ridegedésre
• Cr, Mn 500-650°C-on megeresztve, lassan hűtve ridegséget (ütőmunka csökkenést) okoz
• Más tulajdonságok nem változnak
• Ok: karbidok, nitridek, foszfidok, ötvöző elemek dúsulása a szemcsehatáron
• P ront a helyzeten
• Ni önmagában nem gond, de Cr és Mn-nal nem jó
• 0,2…0,3% Mo vagy 0,5-0,7% W és gyors hűtés segít
6: Ötvözők hatása a képlékeny-rideg átmeneti hőmérsékletre
• A Ni ötvözés a KV(T) diagramot balra tolja– 1% Ni ötvözés ~20°C eltolás
• A komplex szemcsefinomítás is segítséget jelent– Nb, V, Ti, Al, Zr, N mikroötvözés ~40°C hatás
• A KV(T) diagramot jobbra tolja (ront)– C, 0,1% C ~25°C
– P, 0,1% P ~55°C
– N, 0,01% N ~300°C (oldott állapotban)
– O, 0,01% O ~200°C (oldott állapotban)
7: Ötvözők hatása az újrakristályosodási hőmérsékletre
• A melegszilárdságot, az újrakristályosodási hőmérsékletet az ötvözők növelik
– W, Mo ~110°C/at%
– V ~55°C/at%
– Cr~30°C/at%
Az acélok csoportosítása
Anyagismeret
Dr. Orbulov Imre NorbertAnyagtudomány és Technológia Tanszék
Az előadás fő pontjai
• Vegyi összetétel szerint
• Minőségi csoportok szerint
• Gyártási mód szerint
• Dezoxidálási mód szerint
• Szövetszerkezet szerint
– Egyensúlyi állapotban
– Nem egyensúlyi állapotban
• JELÖLÉSI MÓDOK, SZABVÁNYOK
• Felhasználási mód szerint
Vegyi összetétel szerint
• Ötvözetlen acél
– Karbonon kívül más, szándékosan bevitt ötvözőt nem tartalmaz
• Ötvözött acél
– A gyártástechnológiában előírt, mindig megtalálható ötvözőkből többet, vagy szándékosan bevitt ötvözőket tartalmaz
• Gyengén ötvözött (Σötvöző < 5%)
• Ötvözött (5% < Σötvöző < 10%)
• Erősen ötvözött (Σötvöző > 10%)
Minőségi csoportok szerint
• Alapacél– Amelyekre nincs előírva olyan minőségi követelmény,
amely az acélgyártás során különleges gondosságot igényelne
• Minőségi acél– Az alapacélok és a nemesacélok közti előírások
érvényesek rájuk, különleges gondossággal gyártandók (szemcseméret, kéntartalom, felületi minőség stb.)
• Nemesacél– Különleges gondossággal kell gyártani őket, lehetnek
ötvözetlenek és ötvözöttek, például az összes hőkezelési célra alkalmas acél
Gyártási mód szerint
• Konverteres acél
– (Bessemer)
– Linz-Donavitz (LD)
– AOD (Argon Oxygen Decarburization)
• Elektroacél
– Ívfényes kemence
– Indukciós kemence
• Siemens-Martin acél
• Átolvasztott (finomított acél)
– Vákuumkezelt stb.
A dezoxidálási módszer alapján
• Csillapítatlan acél– Jó kihozatalú, felületi minősége jó, hidegen jól
alakíthatók, gyorsan öregszenek, < 0,2-0,25% C
• Csillapított acél– Az oxigént szilárd állapotban kötik meg (Si, Mn,
Al), egy része zárványként visszamaradhat, rosszabb kihozatal, gázzárványok nincsenek
• Különlegesen csillapított acél– Nitrogént is megkötik és szemcsefinomító ötvözök
(Al, V, Nb, Ti), öregedésállóbbak, ridegtörési hajlamuk kisebb
Szövetszerkezet alapján - egyensúlyi
• Ferrites
– Ferritképzők!
• Félferrites
• Hipoeutektoidos
• Hipereutektoidos
• Ledeburitos
• Félausztenites
• Ausztenites
– Ausztenitképzők!
Szövetszerkezet alapján – nemegyensúlyi
• Perlites
• Martenzites
• Ausztenites
• Ferrites
• Bénites
Felhasználás szerint
• Szerkezeti acélok– Gépgyártás, járműgyártás, acélszerkezetek
– Szilárdság mellett a nyúlás és szívósság is követelmény
– C<0,6%
• Szerszámacélok– Forgácsolószerszámok és alakítószerszámok
– Kopásállóság, merevség, keménység (szívósság)
– Nemesíthető, kiválásosan keményíthető ötvözetek
• Különleges acélfajták és ötvözetek– Kifejezett tulajdonság
• Hőálló ötvözetek, korrózióálló acélok stb.
Az acélok jelölésrendszereAZ ACÉLOK JELÖLÉSÉNEKSZABVÁNYOS RENDSZERE
Az acélminőség jele Számjel - MSZ EN 10027-2
JelMSZ EN 10027-1
Kiegészítő jelMSZ EN 12200
Az acélra jellemző kiegészítő jel(1. csoport) + (2. csoport)
Az acél termékre jellemzőkiegészítő jel
1. csoportAz acél felhasználása és mechanikai tulajdonságai szerinti jelölés
2. csoportA vegyi összetétel szerinti jelölés
Az acélok számjele
• MSZ EN 10027
• 1 – Acélok
• 2 – Nehézfémek
• 3 – Könnyűfémek
• 4 – Nemfémes anyagok
• … - …
• 8 – Nemfémes anyagok
• 9 – Tartalék
1.43 00 xx
Anyagcsoport
Acélcsoport
Sorszám
Kiegészítő jel
Rövid jelölés I. – fizikai jellemzők
Jel Alkalmazási terület Fő tulajdonság Példa
S Szerkezeti acél ReH (MPa) S235
P Nyomástartó edények acéljai ReH (MPa) P275
L Acélok csővezetékekhez ReH (MPa)
E Gépacélok ReH (MPa) E235
B Betonacélok ReH (MPa)
Y Acélok előfeszített acélszerkezetekhez ReH (MPa)
R Sínacélok és sínek ReH (MPa)
HHidegen hengerelt lapostermékek nagy szilárdságú acélból, hideghúzásra
ReH (MPa) H400
T+ReH (MPa) HT400
Rövid jelölés II. – fizikai jellemzők
Jel Alkalmazási terület Megjegyzés
DLapostermékekhidegalakításra
C – hidegen hengerelt + számjegy
D – melegen hengerelt termék + két számjegy
X – a hengerlési állapot nincs előírva + két számjegy
TÓnozott termék (csomagolásra)
H + az előírt Rockwell keménység
ReH (Mpa)
Rövid jelölés III. – fizikai jellemzők
Jel Alkalmazási terület Megjegyzés
M Elektrotechnikai acélok
Wattveszteség × 100, vastagság × 100
A – nem irányított szemcsézetű
B – ötvözetlen félkész
E – ötvözött félkész
N – szokványos irányított szemcsézetű
S – kis veszteségű irányított szemcsézetű
P – nagy permeabilitású irányított szemcsézetű
Kiegészítő jelek I.
• G, legelső jel lehet – öntvény
Kiegészítő tulajdonságjel Vizsgálati hőmérséklet
(°C)Előírt ütőmunka értéke
27 J 40 J 60 J
JR KR LR +20
J0 K0 L0 0
J2 K2 L2 -20
J3 K3 L3 -30
J4 K4 L4 -40
J5 K5 L5 -50
J6 K6 L6 -60
Kiegészítő jelek II.
• M – termomechanikusan kezelt
• N – normalizált, vagy szabályozott hőmérsékleten hengerelt
• Q – nemesített
• G – egyéb jellemzők egy, vagy két számjellel
– A csillapításra utal
Kiegészítő jelek III.
• C – különleges hidegalakíthatóság
• D – tűzi-mártó eljárással bevont
• E – zománcozott
• F – kovácsolt
• H – üreges szelvények
• L – alacsony hőmérsékletre
• T – csövekhez
• X – nagy- és kis hőmérsékletre
• W – időjárásálló
• Valamely elem vegyjele (szorzó!), pl Cu5 – 0,5% Cu
Példa
G S 235 J2 G2 W Cu5
0,5% Cu tartalom (ld. később)
Légköri korrózióálló acél
Csillapított acél
Ütőmunka -20 °C-on legalább 27 J
Folyáshatár legalább 235 MPaÁltalános rendeltetésű szerkezeti acél
Acélöntvény (csak G és csak öntvényeknél)
Rövid jelölés IV. – Vegyi összetétel
• Ötvözetlen acélok
• Csak a gyártás során elkerülhetetlen ötvözőket és szennyezőket tartalmazza
• Általánosan:
– C nn(n), ahol n pozitív egész szám, 0…9
– nn(n) a széntartalom 100-szorosa
• A C az ötvözőmentességre utal („szénacél”)
• Példa: C22, C60, C90, C120 stb.
Rövid jelölés V. – Vegyi összetétel
• Ötvözött acélok
• Tervszerűen bevitt ötvözőelemeket tartalmaz
• Általánosan:– nn <ötv1><ötv2> m1 – m2 – m3
– nn a széntartalom 100-szorosa
– <ötv1>, <ötv2>, … az ötvöző vegyjele
– m1, m2, m3, … az ötvöző mennyisége az ötvözőre jellemző számmal szorozva (!)
• Példa: 14NiCrMo13-4
Az ötvözőkre jellemző szorzók
Az ötvöző vegyjele Szorzótényező
Cr, Co, Mn, Ni, Si, W„Cro-Co Men-Ni Si-Watag”
4
Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr 10
C, Ce, N, P, S 100
B 1000
Rövid jelölés VI. – Vegyi összetétel
• Erősen ötvözött acélok
• 10% feletti ötvözőelem mennyiség
• Általánosan:
– X nn <ötv1><ötv2> m1 – m2 – m3
– nn a széntartalom 100-szorosa
– <ötv1>, <ötv2>, … az ötvöző vegyjele
– m1, m2, m3, … az ötvöző mennyisége (!)
– Példa: X8CrNiTi18-10
Felhasználás szerint
• Szerkezeti acélok– Gépgyártás, járműgyártás, acélszerkezetek
– Szilárdság mellett a nyúlás és szívósság is követelmény
– C<0,6%
• Szerszámacélok– Forgácsolószerszámok és alakítószerszámok
– Kopásállóság, merevség, keménység (szívósság)
– Nemesíthető, kiválásosan keményíthető ötvözetek
• Különleges acélfajták és ötvözetek– Kifejezett tulajdonság
• Hőálló ötvözetek, korrózióálló acélok stb.
Szerkezeti acélok
• Szerkezeti acélok
– A: Melegen hengerelt szerkezeti acélok
– B: Lapos acéltermékek nyomástartó berendezésekhez
• Hegeszthetőség, alakíthatóság
– C: Képlékeny hidegalakításra alkalmas acélok
– D: Nemesíthető acélok
– E: Betétben edzhető acélok
– F: Nitridálható acélok
– Egyéb acéltípusok, célacélok
A: Melegen hengerelt, ötvözetlen szerkezeti acélok
• Általános rendeltetésűek, S és E jel
• Melegen hengerelt vagy kovácsolt állapot
• Műbizonylat: Rm, ReH, A, KV, összetétel– Lapostermék esetén az élhajlíthatóság is
– E jelűnél nincs előírt KV
• Igényesebb esetekben nem alkalmazhatók, hegesztéshez csak előírt ütőmunkával– Szénegyenérték (0,5% alatt, lásd később)
• Számos kivitel a kiegészítő jelek szerint
• Példa: S235JR
A: Normalizált, normalizálva hengerelt, hegeszthető, finomszemcsés acélok
• A normalizáló hengerlés során a hőbevitelt és elvonást folyamatosan monitorozzák
• 6-osnál nagyobb szemcseszám
• Ugyanaz a jelölés, de kiegészítés:
– N: normalizált (minden esetben)
– L: előírt ütőmunka -50°C-on 27 J
• Példa: S275N, S275NL
A: Termomechanikusan hengerelt, hegeszthető, finomszemcsés acélok I.
• A termomechanikus hengerlés során az előnyújtás az újrakristályosodási hőmérséklet felett kezdődik, de a teljes folyamat alatta fejeződik be
• Nb ötvözéssel emelik az újrakristályosodási hőmérsékletet
• Ti-nal segítik elő a szemcsefinomítást
• Kiegészítőjel: M
• Példa: S355M, S355ML
A: Termomechanikusan hengerelt, hegeszthető, finomszemcsés acélok II.
• HIDROGÉNNYOMÁSÁLLÓ ACÉLOK
• Probléma: a H felületi disszociáció és diffúzió útján bontja az acél vaskarbidját– Nagy hőmérsékleten (T>200°C) gyorsul a folyamat
– Húzófeszültség gyorsítja a folyamatot
• Megoldás: stabil karbidokat képző ötvözők– Cr, Mo, V, W
• Melegszilárdság javul, nemesítve építik be
• Olajipar, finomítók, hidrogénező berendezések
• Folyomány: HSLA
A: Légkörikorrózió-álló acélok
• Az acél a levegő oxigéntartalma és a nedvesség hatására korrodál – porózus
• A folyamat teljes tönkremenetelig tarthat
• Cu, Cr, P, Ni, Mo ötvözés (kis mennyiség!)
• Foszfátos, szulfátos, hidroxidos vegyületek – a pórosukat betömik, lassul, majd megáll a korrózió
• Passzivált réteg, vörösesbarna, <0,3 mm
• Példa: S235J0W, S355J0WP
A: Lemezek és szélesacélok nagy folyáshatárú, nemesített acélokból
• Környezeti és kis hőmérsékleten üzemelő, nagy terhelésnek kitett hegesztett szerkezetek
• Tárolótartályok, hidak, zsilipek, daruk stb.
• Q kiegészítőjel jelöli
• Szokásos eljárással hegeszthető, de hidegrepedésre hajlamos (minél vastagabb, minél nagyobb a szilárdság, feszültséggyűjtők)
• Például: S460QL
Szerkezeti acélok
• Szerkezeti acélok
– A: Melegen hengerelt szerkezeti acélok
– B: Lapos acéltermékek nyomástartó berendezésekhez
• Hegeszthetőség, alakíthatóság
– C: Képlékeny hidegalakításra alkalmas acélok
– D: Nemesíthető acélok
– E: Betétben edzhető acélok
– F: Nitridálható acélok
– Egyéb acéltípusok, célacélok
B: Ötvözetlen és ötvözött acélok növelt hőmérsékleten előírt tulajdonsággal
• Ötvözetlen acélok (Pl.: P235GH)– Melegfolyáshatár, vagy kúszáshatár (-szilárdság)
van megadva
– Gőzkazánok, nyomástartó berendezések
– Általában ~400°C-ig
• Ötvözött acélok (Pl.: 12CrMo9-10)– Mn, Mo, Cr, V, Nb és hegeszthetőséghez Si, Ni
– Kazándobok, túlhevítő csövek, vegyipari berendezések, karimák, kötőelemek
– Általában ~500-530°C-ig
B: Hegeszthető, finomszemcsés, normalizált acélok
• Három alcsoport– Szobahőmérsékleti alapminőségek (P…N)
• -20°C-ig használhatóak
– Melegszilárd minőségek (P…NH)• -20…400°C között használhatóak
– Hidegszívós minőségek (P…NL1 és P…NL2)• -40, illetve -50°C-on sem ridegednek el
• Szemcsefinomsági mutatószámuk nagyobb, mint 6
• Hegesztéshez támpont a szén egyenérték
B: Hidegszívós, nikkelötvözésű acélok
• Komoly szerkezetek csak olyan anyagból készíthetők, amelyek ütőmunkája előírt
• -60°C alatt ennek biztosítására Ni-t ötvöznek
• FKK rács, elridegedésre nem hajlamos
• Választás falvastagság és hőmérséklet függvényében
• Ütőmunka akár -200 °C-on is
• Hűtés és kriogéntechnika
• 11MnNi5-3, 12Ni14, X7Ni9
B: Hegeszthető, finomszemcsés, termomechanikusan hengerelt acélok
• Hasonlóan a lapostermékekhez Nb ötvözés a rekrisztallizációs hőmérséklet emeléséhez
• Ti ötvözés a szemcsefinomításhoz
• V és Mo ötvözés a szilárdságnöveléshez
• -20°C-on is 27 J ütőmunka, hidegszívós esetben L1 és L2 kiegészítés
• Kiegészítőjele: M, pl.: P355ML1
B: Hegeszthető, finomszemcsés, nemesíthető acélok
• Három fő alcsoportja létezik– Alapminőség (P…Q)
– Melegszilárd minőség (P…QH)
– Hidegszívós minőségek -40°C-ig (P…QNL1), illetve -50°C-ig (P…QNL2)
• A finomszemcsés minőséget és a szilárdságot mikroötvözők (Ti, Nb, V, N, B) biztosítják
• Hegesztést befolyásolja: termékvastagság, bevitt energia, kialakítás, elektródakihozatal, eljárás, varratfém tulajdonságok
B: Korrózióálló acélok
• Ferrites acélok– Gyenge maróhatású közegek, nyomástartó edény,
élelmiszer-ipari berendezések, katalizátor
– 350°C-ig is 155-215 MPa folyáshatár
• Martenzites acélok– Szivattyúelemek, szelepek, turbinák járókereke
– 300°C-ig 530-580 MPa
• Ausztenites acélok– Nagyon széleskörű alkalmazás
– -196-600°C-ig alkalmazható (FKK, oldólágyítás után nem hajlamos ridegtörésre, nincs TTKV)
• Ferrites-ausztenites (duplex) acélok
• Hegesztés és hőkezelés a szabványban előírtak szerint
Szerkezeti acélok
• Szerkezeti acélok
– A: Melegen hengerelt szerkezeti acélok
– B: Lapos acéltermékek nyomástartó berendezésekhez
• Hegeszthetőség, alakíthatóság
– C: Képlékeny hidegalakításra alkalmas acélok
– D: Nemesíthető acélok
– E: Betétben edzhető acélok
– F: Nitridálható acélok
– Egyéb acéltípusok, célacélok
C: Hidegen hengerelt lapos termék kis karbontartalmú acélból, hidegalakításra • Kis karbontartalmú, ferrites acél• Nagyon kevés ötvöző, dezoxidáláshoz Al, nitrogén
megkötéshez (öregedés) Ti• DC01…DC06, kiegészítőjel: A, vagy B -
felületminőség– A: felületi hiányosságok (pórus, kis rovátka, karc,
enyhe elszíneződés) megengedett– B: a jobb felület legyen hibamentes, a másik legalább
A minőségű, csak dresszírozottra!
• Felületi érdesség fokozatok– b: fényes, g: félfényes, m: normál, r: érdes
• Példa: DC01Am
C: Hidegen hengerelt, bevonat nélküli lágyacél keskeny szalag hidegalakításra
• 600 mm-nél keskenyebb, 10 mm-nél vékonyabb ötvözetlen és ötvözött szalag
• Utánjelölések:
– Lágyított (A)
– Hidegen utánhengerelt (C és megnőtt Rm (MPa))
– Dresszírozott (LC)
– Felületi minőség MA, MB és MC
• Példa: DC03C440MB
C: Nagy folyáshatárú acélok melegen hengerelt lapos termékek hidegalakításra
• Hidegalakításra szánt, melegen hengerelt, hegeszthető, nagy folyáshatárú, ötvözött
• Termomechanikusan, vagy normalizálva hengerelt
• Perlitszegény acélok (Ti, Nb, V) – HSLA
• Példa: S420NC, S460MC
• Képlékenyen alakíthatók, nyírhatók, hajlíthatók, forgácsolhatók
• Járműgyártás, hegesztett szerkezetek
DP acélok
• Dual Phase
• Kétfázisú acél– Nagyon lágy ferrit mátrixban nagyon kemény
martenzit fázis van finoman eloszlatva
• Jó szilárdsági tulajdonságokat kombinál szintén jó alakíthatósági tulajdonságokkal
• Keréktárcsák, gépkocsi karosszéria, ütköző elemek, kötöző drótok, állvány és épületelemek
TRIP acélok
• TRansformation Induced Plasticity
• Átalakulással kiváltott képlékenység
• Melegalakítás után a szövetszerkezet ferrit-reszt ausztenit-bainit
• További alakítás hatására a metastabil reszt ausztenit átalakul martenzitté
• Karosszériaelemek, gépjárműgyártás
DP / TRIP
Idő Idő
Hő
mé
rsé
kle
t
Hő
mé
rsé
kle
t
IF acélok
• Interstitial Free
• Rendkívül kis (30-60 ppm) ötvözőtartalom
• Jól mélyhúzható, alakítható, nem öregszik (a szokásos mélyhúzható anyagok csillapítatlanok)
• Háztartási berendezések, gépjármű borítás elemek
BH acélok
• Bake Hardening
• Kis széntartalmú, ~200°C-on kiválásosan keményíthető ötvözetek
• C és N kiválásos keményítésével ~40 MPaszilárdságnövekedés érhető el a folyási határban
• Alakítás után, például festés során is végrehajtható
• Gépjármű karosszériaelemek
Szerkezeti acélok
• Szerkezeti acélok
– A: Melegen hengerelt szerkezeti acélok
– B: Lapos acéltermékek nyomástartó berendezésekhez
• Hegeszthetőség, alakíthatóság
– C: Képlékeny hidegalakításra alkalmas acélok
– D: Nemesíthető acélok
– E: Betétben edzhető acélok
– F: Nitridálható acélok
– Egyéb acéltípusok, célacélok
D: Nemesíthető acélok
• Kellően szívósnak és a dinamikus hatásoknak ellenállónak kell lennie
• Kötőelemek, csapok, csuklók, rudazatok, villáskulcsok, tengelyek, kardánkeresztek, fogaskerekek, szerszámgépfőorsók stb.
• Ötvözött és ötvözetlen kivitelben gyártják• Ötvözés célja:
– Átedzhető szelvényátmérő növelése– Szívósság növelése, TTKV csökkentése– Kifáradási határ növelése– Megeresztésállóság növelése– Stb. javítása
D: Ötvözetlen nemesíthető acélok
• A gyártás során bent maradt ötvözőkön, szennyezőkön kívül csak karbont tartalmaz
• A kisebb széntartalmuk miatt szívósak, szilárdságuk kisebb
• Az átedzhető szelvényátmérő kicsi (néhány 10 mm)
• Felületi edzéssel a kopásállóság növelhető
• Rm: 500…1000 MPa, ReH: 300-580 MPa, A: 20-11%, Z: 50-20%
• Jelölésük: C nn, ahol nn a C tartalom 100-szorosa, 20 < nn < 60
• Kiegészítőjelek: E: S<0,035%, R: 0,020%<S<0,040%
D: Ötvözött nemesíthető acélok I.
• Mn (1,4-1,65%)
– Olcsó
– Átedzhető átmérőt jelentősen megnöveli
– Túlhevítésre és megeresztési ridegedésre hajlamos (gyors hűtés kell)
– 0°C alatt dinamikus igénybevételű alkatrésznek nem alkalmazható
– Például: 28Mn6
D: Ötvözött nemesíthető acélok II.
• Cr (akár 2%)
– Leggyakoribb ötvöző
– Erősen növeli az átedzhető átmérőt és a folyáshatárt
– Jól kérgesíthetők (50-60 HRc)
– Közepes igénybevételű hajtóműalkatrészek, tengelyek
– Megeresztési ridegedés (!)
– Például: 34Cr4
D: Ötvözött nemesíthető acélok III.
• Cr-Mo (akár 2% Cr, 0,9-1,2% Mo)– A Mo megszünteti a megeresztési ridegedést
– Cr és Mo erős karbidképző, nagyobb hőmérsékleten (~600°C) lehet megereszteni
– Jelentős szilárdság és jó szívósság
– Közepes méretű, nagy fárasztó és ütésszerű igénybevételnek kitett alkatrészek, féltengelyek, hajtórudak, könyökös tengelyek, fogazott alkatrészek, főtengelyek
– Például: 50CrMo4
D: Ötvözött nemesíthető acélok IV.
• Cr-V (0,7-1,1% Cr, 0,1-0,2% Mo)
– Hasonló a Cr-Mo acélokhoz
– Azoknál kicsit olcsóbb, de a szívósságuk rosszabb
– Közepes méretű, nagy fárasztó és ütésszerű igénybevételnek kitett alkatrészek, féltengelyek, hajtórudak, könyökös tengelyek, fogazott alkatrészek, főtengelyek és csavarok, csavarkulcsok
– Például: 51CrV4
D: Ötvözött nemesíthető acélok V.
• Ni-Cr-Mo(-V) (0,7-1,1% Cr, 0,1-0,2% Mo)– Nagy méretű daraboknál, ahol a gyors hűtést nem
lehet megvalósítani Ni ötvözést is alkalmaznak• Ni a TTKV-t csökkenti
• Mo a megeresztési ridegedési hajlamot csökkenti
– Átedzhető átmérő jelentősen nő (~150 mm)
– Az állapottényezők hatásainak jól ellenállnak
– Hajómotor alkatrészek, kovácssajtók forgattyústengelye kovácsolt és nemesített állapotban
– Például: 36NiCrMo16
D: Ötvözött nemesíthető acélok VI.
• Bóracélok
– Mn, Mn-Cr alapötvözés, B mikroötvözés
– Jelentős átedzhető szelvényátmérő növekedés
– Általában melegalakított állapotban szállítják
– Adott szilárdság mellett jó szívósság
– Például: 20MnB5, 27MnCrB5-2
Szerkezeti acélok
• Szerkezeti acélok
– A: Melegen hengerelt szerkezeti acélok
– B: Lapos acéltermékek nyomástartó berendezésekhez
• Hegeszthetőség, alakíthatóság
– C: Képlékeny hidegalakításra alkalmas acélok
– D: Nemesíthető acélok
– E: Betétben edzhető acélok
– F: Nitridálható acélok
– Egyéb acéltípusok, célacélok
E: Betétben edzhető acélok
• Karbontartalom 0,2% alatti
• Jellemzőjük a szívós mag és a kopásálló kéreg– ~1%C a kéregben, 60-63 HRC
• Átedzhetőség okán ~80 mm jellemző méretig használhatók
• Azonos fajlagos nyúlás és ütőmunka esetén a nemesíthető Rm-je és ReH-ja nagyobb
• Fárasztás esetén a cementálást elhagyják, vakedzett állapot, ekkor 35-45 HRC érhető el
E: Ötvözetlen betétben edzhető acélok
• Kis méretű és szilárdságú, kopásnak kitett alkatrészek
• Csapok, fogaskerékszivattyúk
• Elérhető keménység: 55-60 HRC
• 20-30 mm jellemző méretig legfeljebb
• Például: C10, C15
E: Ötvözött betétben edzhető acélok
• Ötvözőik megegyeznek a nemesített acéloknál leírtakkal
• Karbontartalmuk kisebb, C<0,2%
• Cr-Mo ötvözés közepes méretű és igénybevételű darabok (perselyek, csapok, fogaskerekek)– Túlhevítésre érzékenyek, 40-60 mm átmérőig
• Mn-Cr-Mo nagy igénybevételű alkatrészek (fogaskerekek, lánckerekek, tengelyek)– 70-80 mm átmérőig
• Ni-Cr-Mo különlegesen erős dinamikus igénybevétel, szívós mag, nagy felületi keménység
Betétedzési 1x1• Direktedzés
– Cementálás, ausztenitesítő lépcső, edzés, kis hőmérsékletű megeresztés
– Nagy hőmérsékleten szemcsedurvulás, gazdaságos, gyors
• Kéregedzés– Cementálás, lépcső nélküli edzés, kéregedzés, kis hőmérsékletű
megeresztés– A mag durvaszemcsés, kis szilárdságú, míg a kéreg
finomszemcsés, kopásálló
• Magedzés– Cementálás, lépcső nélküli edzés, magra edzés, kis
hőmérsékletű megeresztés– Nagy szilárdságú, finomszemcsés mag, a kéreg is finomszemcsés
maradhat
• Kettős edzés– Cementálás, magra edzés, kéregedzés, kis hőmérsékletű
megeresztés
Szerkezeti acélok
• Szerkezeti acélok
– A: Melegen hengerelt szerkezeti acélok
– B: Lapos acéltermékek nyomástartó berendezésekhez
• Hegeszthetőség, alakíthatóság
– C: Képlékeny hidegalakításra alkalmas acélok
– D: Nemesíthető acélok
– E: Betétben edzhető acélok
– F: Nitridálható acélok
– Egyéb acéltípusok, célacélok
F: Nitridálható acélok
• Alapvetően nemesíthető acélok
• Cél: nagyon kemény, kopásálló réteg
• Nitridképzők (Cr, Al, V, Ti) adalékolásával érik el
• Eredmény: kopásálló, kemény, fáradási tulajdonságokat javító réteg, amely azonban a fajlagos nyomást kevésbé tolerálja, mint a cementált acélok
• Közeg: ammónia, vagy cianidos sók
• A nitridálás hőkezelési technológia, hőmérséklet ~50°C-szal kisebb legyen, mint a megeresztés
• Például: 34CrAlNi7-10
Kérgesítő eljárások
Kéregmélység (mm)
HRc
55
60
Betétedzés
Nagyfrekvenciás felületi edzés
1
Nitridálás
Boridálás
CVD, PVD (TiN, TiC stb.)
Szerkezeti acélok
• Szerkezeti acélok
– A: Melegen hengerelt szerkezeti acélok
– B: Lapos acéltermékek nyomástartó berendezésekhez
• Hegeszthetőség, alakíthatóság
– C: Képlékeny hidegalakításra alkalmas acélok
– D: Nemesíthető acélok
– E: Betétben edzhető acélok
– F: Nitridálható acélok
– Egyéb acéltípusok, célacélok
Egyéb szerkezeti acélok, célacélok
• Automata acélok
• Acélok gördülőcsapágyakhoz és csapágygolyókhoz
• Rugóacélok
• Melegszilárd és/vagy hidegszívós acélok és nikkelötvözetek kötőelemekhez
• Hőállóacélok és nikkelötvözetek
• Acélok és ötvözetek belső égésű motorok szelepeihez
Automata acélok
• Nagy teljesítményű és nagy forgácsolási sebességű automatákon történő megmunkáláshoz
• Cél: töredezett forgács
• S és S+Bi ötvözéssel érik el
• Régebben S+Pb ötvözés volt, de kiszorultak
• Például: 11SMn37, 10S20, 44SMn28
Acélok gördülőcsapágyakhoz és csapágygolyókhoz
• Nagy kopásállóság és nagy kifáradási határ a követelmény– Karbontartalom 0,85-1,1% - keménység
– S<0,015%, P<0,025%, O<0,002% és polírozás –kifáradási határ
• Edzés, túlhűtés (-30°C), kis hőmérsékletű megeresztés – 62 HRC
• Például: N: 100Cr6, 100CrMnMoSi8-4-6, BE: 19MnCr5, 18NiCrMo14-6, IE: 70Mn4, KO: X65Cr14, X89CrMoV18-1, T: 80MoCrV42-16, X82WMoCrV6-5-4
Rugóacélok I.
• Rugalmas energiatároló képesség van kihasználva
• Nagy folyási határ (1000-1350 MPa) és elfogadható nyúlás kell (6-8%)
• Nemesíthető acélok, 0,4-0,7% C tartalom, kis hőmérsékletű megeresztés (450-480°C)
• Alkalmazás szerinti altípusok
Rugóacélok II.
• Melegen hengerelt acélokból alakított, nemesített rugók– Si ötvözés, ReH nő– Cr-V, Cr-MoV nagy teljesítményű, dinamikus
igénybevételnek kitett rugók– Pl.: 38Si7, 60SiCrV7, 60CrMo3-2
• Hőkezelésre szánt, hidegen hengerelt keskeny acélszalag– Jó felületi minőség, akár Rm=2100 MPa-ig– Pl.: C75S,
• Korrózióálló acélszalag rugókhoz– Korrozív közegekhez
Melegszilárd és/vagy hidegszívós acélok és nikkelötvözetek kötőelemekhez
• Ötvözetlen / ötvözött (korrózióálló is)
• Akár 700°C-ig terhelhetők
• Mo: folyáshatárt növeli, karbidképző
• Hőterhelés mellett a korrózió is figyelembe veendő– Például: 42CrMo5-6, 25CrMo4, NiCr20TiAl (Ni
ötvözet), X10CrNiMoMnNbVB15-10-1
• Kis hőmérsékletű alkalmazásokhoz Ni ötvözés
• Akár -270°C-ig– Például: 41NiCrMo7-3-2, X8Ni9, X6CrNi18-10
Hőállóacélok és nikkelötvözetek I.
• Probléma: 500°C felett az acélok jelentősen revésednek
• Ausztenites, ferrites, ausztenites-ferrites acél
• Kúszáshatáruk és kúszási szilárdságuk meghatározó
• Ötvözők: Cr, Si, Al
• Alkalmazásuk akár 900°C-ig
• Szemcsedurvulás problémát jelenthet
• Ni alapú szuperötvözetek (nem vasötvözet)
Hőállóacélok és nikkelötvözetek II.
• Ferrites– 350-550°C-on és 900°C felett szemcsedurvulásra és
ridegedésre hajlamos, nagy S tartalmú közegnek jobban ellenáll, pl.: X10CrAlSi18
• Ausztenites– Nagyobb hőmérsékleten sem jellemző a
szemcsedurvulás, 600-800°C között σ-fázis ridegedéstokoz, pl.: X10NiCrAlTi32-21
• Ausztenites-ferrites– Oxidáló kéntartalmú közegekben használható
eredményesen, pl.: X15CrNiSi25-4
• Ni bázisú ötvözetek– Sugárhajtóművek, rakétaipar, pl: NiCr23Fe
Acélok és ötvözetek belső égésű motorok szelepeihez
• Homogén szövetszerkezet, erős ötvözés, kiszámítható hőtágulás
• Igénybevétel: ingadozó hőhatás, korrózió, oxidáció, fáradás, ütés, kopás
• Rudak, huzalok, kovácsdarabok• Melegalakíthatóak, nehezen forgácsolhatók• Fő típusok
– Martenzites szelepacél (szívó szelep és kipufogószelepszár), pl.: X40CrSiMo10-2
– Ausztenites szelepacél (kipufogószeleptányér), pl.: X50CrMnNiNbN21-9, NiFe25Cr20NbTi
Hadfield acélok
• Ausztenites, erősen ötvözött Mn acélok– ~1,2%C, ~0,4 Si, ~12,5% Mn
• Ütésálló, ütés (képlékeny hidegalakítás) hatására keményedik
• A belső, még nem felkeményedett rétegek jó szívósságot biztosítanak
• Dinamikus igénybevételnek és koptató hatásnak kitett alkatrészek
• Vasúti váltók, fölmunkagépek karmai, kőtörő pofák
Szerszámacélok
• A: Ötvözetlen szerszámacélok
• B: Melegalakító szerszámacélok
• C: Hidegalakító szerszámacélok
• D: Gyorsacélok
Általános követelmények
• Keménység, kopásállóság
• Szilárdsági tulajdonságok
• Melegszilárdság
• Hőfáradással szembeni ellenállás
• Megfelelő átedzhető szelvényátmérő
A: Ötvözetlen szerszámacélok
• 0,45-1,25% C tartalom
– 0,45% C – 54 HRC
– 1,25% C – 62 HRC
• Ezek mellett csak alapötvözők (Mn, Si) és szennyezők (S, P)
• Kisebb igénybevételű kéziszerszámok
• Például: C90U, C100U
– U kiegészítő jel: kezeletlen állapot
B: Melegalakító szerszámacélok
• Az üzemi hőmérséklet 200°C felett van, de a keménységet, hőállóságot akár 600°C-on is meg kell tartaniuk (38-46 HRc)
• Fő ötvözők: Cr, Mo, W, Ni, Co
• Karbid vegyületek – keménység nagy hőmérsékleten is
• Kovácssüllyesztékek, nyomásos öntőszerszámok
• Például: 55NiCrMoV7, X40CrMoV5-1
C: Hidegalakító szerszámacélok
• Fő ötvözők: Mn, Cr, Mo, V, W, Ni
• Az ötvözők növelik az átedzhető szelvényátmérőt, ezenfelül javítják a– Szilárdságot
– Kopásállóságot
– Keménységet
• Hőkezelik és szobahőmérsékleten használják őket, üzemi hőmérsékletük nem haladja meg a 150-180°C-t
• Vágó- és lyukasztószerszám
• Például: 95MnWCrV5, X210CrW12
E: Gyorsacélok
• Forgácsolási teljesítmény megkívánja, hogy még 600°C környékén is 62-64 HRc kemények legyenek
• Fő ötvözők: W, Mo, V, Co („Werseny Motor Vadul Cotor”)
• Kritikus a hőkezelésük, nagyon precízen kell eljárni (kiválásos keményítés)
• Például: HS6-5-2, HS10-4-3-10
Korrózióálló acélok
• A: Ferrites korrózióálló acélok
• B: Martenzites korrózióálló acélok
• C: Ausztenites korrózióálló acélok
• D: Duplex (ausztenit + ferrit) korrózióálló acélok
A: Ferrites korrózióálló acélok
• Az ötvöző az oxigénnel jól tapadó, tömör réteget hoz létre, ami akadályozza a további oxidációt
• Ferrites korrózióálló acélban maximum 0,08% C lehet és ehhez ~13% Cr ötvözés kell, hogy társuljon
• ReH ~280-320 MPa, A=18-20%
• Jól alakíthatók és hegeszthetők, mágnesezhető
• Gyenge és közepes maróhatású közegeknek jól ellenállnak: élelmiszeripar, söripar, tejipar
• Néhány minőségben részleges martenzitképződés: félferrites korrózióálló acél– Nagyobb szilárdság (vegyipar)
• Például: X2CrTi12, X6CrMo17-1, X2CrMoTi29-4
B: Martenzites korrózióálló acélok
• A ferrites korrózióálló acélok nem elég szilárdak – C tartalom növelés és hőkezelés
• Hőkezelés: edzés + megeresztés (ridegség csökkentése)
• C tartalom 0,08% és 1,2% között
• Sebészeti kések, szikék, tűk, élelmiszeripari kések
• Például: X12Cr13, X105CrMo17, X7CrNiAl17-7
C: Ausztenites korrózióálló acélok
• A ferrites korrózióálló acél ellenállása erős savakkal szemben nem megfelelő
• Megoldás az ausztenites acél– C<0,03% + ~18% Cr + ~10% Ni (Mn, Cu, N)
• Lassú hűtés mellett 600-800°C-on a szemcse-határokon krómkarbidok válnak ki, rontja a korrózióállóságot (kristályközi)– Ti, Nb ötvözéssel megakadályozható
• Akár -270°C-ig használható szerkezeti elemként• Nehezebben forgácsolhatók• Kloridos ellenállása Mo-nel javítható, de a salétrom
savas és N-es közegben nem jó• Pl.: X10CrNi18-8, X3CrNiMo17-13-3
D: Duplex korrózióálló acélok
• Nagy Cr és Ni tartalmúak
• Szobahőmérsékleten ~40-60% ausztenit
• Szilárdságuk nagyobb
• Feszültségkorróziónak jobban ellenállnak
• Hőálló és melegszilárd acélként is alkalmazzák
• Pl.: X2CrNiN23-4, X2CrNiMoCuWN25-7-4
Öntöttvasak
• 2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet– Stabil – vas+grafit – szürke öntöttvas
– Metastabil – vas+vaskarbid – fehér öntöttvas
• Stabil– Grafitos kristályosdás
– Perlit + grafit
• Metastabil– Karbidos kristályosodás
– Perlit + ledeburit
Ikerdiagram
Ötvöző elem
Cu
Co
Ni Al C Si
Cr S
Mo
Mn
Kifehérítő hatás
Grafitosító hatás
• Grafitosít
– P, Ti, C, Si, Al…
• Fehérít
– W, V, Mg, Ce, B
Telítettségi fok
• Megmutatja, hogy mennyire eutektikumos az öntöttvas
• Öntöttvasaknál 0,7<T<1
• T>1 esetén primer grafitlemez, hipereutektikus
• Ha T csökken, akkor a szilárdság nő
– Több a perlit
𝑇 =𝐶
4,26 − 0,31𝑆𝑖 + 0,27𝑀𝑛 − 0,3𝑃≈
𝐶
4,3 − 0,3(𝑆𝑖 + 𝑃)
A szövetszerkezet függ az ötvözőktől…
Led.+
perlit Grafit
+ perlit
L
P
Gr
G
+ P
+ F
Grafit +
ferrit
Si, % 1
2
3
4
1 2 3 4 5 6 7
C, % Maurer
… és a mérettől is
Greiner-Klingenstein
C + Si, %
II.b.: Grafit +
Perlit + ferrit
II.b
Grafit +
ferrit
Grafit +
perlit II.a
2
4
6
7
10 30 50 70
Falvastagság, mm
I.: Ledeburit +
perlit
II.a.: Led. +
perlit + grafit
I.
Mechanikai tulajdonságok
• Az öntöttvas felfogható acél alapszövetbe ágyazott grafit vagy cementit keverékeként
• A tulajdonságok függenek a grafit vagy cementit részek– Mennyiségétől– Alakjától– Méretétől– Eloszlásától
• A fémes alapanyag szövetétől (ferrit, lemezes perlit, szemcsés perlit, bénit, martenzit)
• A ferrit mennyiségétől• A perlit finomságától• Az esetleges foszfideutektikum mennyiségétől és
eloszlásától
Lemezgrafitos öntöttvas
• Törete szürke, T=1
• Alapszövet: ferrites, perlites, vagy kombinált
• A grafit egykristály formájában van jelen, hexagonális rácsszerkezet, sok hibával
• Eloszlás és alak
• Például:
– EN-GJL-250 (Rm)
– EN-GJL-HB195 (HB)
Lemezgrafitos öntöttvas tulajdonságai
• A lemezgrafitos öntöttvas szilárdsága kicsi és teljesen rideg
• Nagy nyomószilárdság
• Jó siklási tulajdonságok
• Jó forgácsolhatóság
• Nagyon jó rezgéscsillapítási képesség
• Gépállványok, gépházak, forgattyús házak
Grafit eloszlása és alakja
Szilárdság méretfüggése
• Méretezés mérték-adó falvastagság-ra
Acél
Gömbgrafitos öv.
800
Lemezgrafitos öv.
350
C, %
350
250
Rm, MPa
Lemezgrafitos öntöttvas szilárdságnövelése
• Alapszövet szilárdságának növelése
– Perlit tartalom növelése, vagyis a telítettségi fok csökkentése
– Perlit homogenizálása hőkezeléssel
– Edzés és nemesítés, ritka, elsősorban kopásállóság
– Ötvözés
• Savállóság, hőállóság is biztosítható
Lemezgrafitos öntöttvas szilárdságnövelése
• A grafit modifikálásával
– Öntési hőmérséklet növelése
• Sok grafitcsíra oldatba vihető, finomabb eloszlás
• 100°C esetén viszont már dendritközi grafitkiválás
– Modifikálás
• Öntéskor FeSi és CaSi csíraképző
Túlhevítés és modifikálás hatása
Átmenetigrafitos öntöttvas
• Gömbgrafitos öntöttvas gyártásánál állt elő (lásd később)
• A mechanikai tulajdonságok a gömbgrafitos-hoz, a fizikai és kémiai tulajdonságok a lemez-grafitoshoz vannak közelebb
• Általában mérhető nyúlás, 400 MPa-t nem meghaladó öntvények
• Fékdobok, kokillák, hengerfejek, forgattyús ház
• Jelölésük a lemezgrafitossal megegyező
Gömbgrafitos öntöttvas
• A grafit alakját jelentősen módosítják
– Gömbalak: kedvezőbb feszültségeloszlás
– Szilárdság nő (akár 900 MPa), képlékenység nő (A=2…17%)
• Nyomás alatti beoltás
– Harang alatt, Mg és Ce
– Több bar gőznyomás
– Mg 1100°C-on már forr
Gömbrafitos öv.
Lemezgrafitos öv.
Rm
Falvastagság
Gömbgrafitos öntöttvas szerkezete
Si, %
T
á
b
l
á
s
g
r
a
f
i
t
Gömbgrafit + táblás garfit +ferrit
Gömbgrafit + táblás grafit + ferrit + perlit
Gömbrafit + ferrit + perlit
Mg, %
Gömbgrafit + karbid
G
ö
m
b
é
s
l
e
m
e
z
e
s g
r
a
C = áll.
Gillemot diagram
Gömbgrafitos öntöttvas tulajdonságai
• Hasonló a lemezgrafitoshoz, de Rmés A is nagyobb
• Dinamikus igénybevételnek kitett gépelemek, forgattyús tengelyek, gépkocsi alkatrészek
• Hőkezelhető
• Például:– EN-GJS-400 (Rm)
– EN-GJS-HB185 (HB)
Gömbgrafitos öntöttvasak hőkezelése
Gömbgrafitos öntöttvasak hőkezelése
Temperöntvények
• Alapanyaguk tempervas (I. mező a G-K diagramban – ledeburit + perlit)
– Cementitesen kristályosodott
– 2,2…3,4% C, kötötten! (ledeburit, perlit)
– Hőkezeléssel bontják a cementitet (temperálás)
• Fehér töretű tempervas – oxidáló közeg
• Fekete töretű tempervas – semleges közeg
– Perlites tempervas
Fehér töretű temperöntvény
• Oxidáló közegben történő hőkezelés
– Nagy hőmérsékleten: 550-1050°C
– Hosszú ideig: 40-80 óra
• Cementit elbomlik, C a felületre diffundál és kiég
• Alakítható öntvény (felületen ~0,1% C)
– Vékony öntvényeknél jó (3-15 mm)
• Például: EN-GJMW-350-4, EN-GJMW-550-4
Fekete töretű temperöntvény
• Semleges közegben történő hőkezelés– Karbidbomlás, 580-1050°C, 1-50 óra
– Lassú hűtés 760-700°C között a perlitképződéselkerülése végett
• A szövetet ferrit (ferrit-perlit) + temperszénalkotja
• A cementit felbomlik és temperszénné alakul– Ha a perlitet nem bontjuk fel – perlites tempervas
• Például: EN-GJMB-300-6, EN-GJMB800-1
Perlites temperöntvény
• A fehér és a fekete töretű temperöntvényeknövelt szilárdságú szívós öntöttvasak
• A perlites temperöntvények szilárdsága a ferritesekét meghaladja, de szívóssága kisebb
• Hegeszthetőek, utána kötelező hőkezelés
• Edzhetőek, 50-55 HRC
• Mezőgazdasági és textilgépek, bütyköstengely, váltóműalkatrész, kisebb terhelésű hajtórúd
Ötvözött öntöttvasak
• Különleges tulajdonságok érhetők el
– Szilárdság, melegszilárdság, korrózió-, hő-, kopásállóság stb.
• A legtöbb ötvözőnek hátránya is van
• Ausztemperált öntöttvas – mátrixa: tűs ferrit és karbonban dús ausztenit = auszferrit
– Ausztenitesítés (840-950°C)
– Gyors hűtés 230-400°C-ra: perlit és auszferritkizárva
– Auszferrit előállítása izotermikus hőkezeléssel
• Gömbgrafitos ausztenites öntöttvas
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!Dr. Orbulov Imre Norbert – orbulov@eik.bme.hu
Recommended