Anyagismeret Fogalmak

Anyagismeret előadás

Atom fogalma: az elemeknek az a legkisebb része , amely még rendelkezik az elemre jellemző tulajdonságokkal és kémiai úton tovább nem bontható. Az atom atommagból és a körülötte keringő atomokból épül fel. Az atommagot általában a protonok és a neutronok alkotják. A proton + ,a neutron töltésnélküli az elektron - töltésűek. Az atommagban lévő protonok száma adja a rendszámot, a protonok és neutronok száma adja a tömegszámot. Az atommag körül különböző pályákon keringenek az elektronok. Az egyes elektronok helyét, helyzetét, energiáját az úgynevezett kvantum számmal jellemezhetjük. Az egyes pályákon elhelyezkedő elektronok számáról ad felvilágosítást a főkvantum. A mellékkvantum az egyes pályák alakjáról /kör, ellipszis / illetve a körtől való eltéréséről ad felvilágosítást. Az irány- v. mágneses kvantumszám az egyes pályák egymáshoz való elhelyezkedéséről ad felvilágosítást. Spin-kvantum a pályákon keringő elektronok forgási irányáról ill. a pálya impulzusáról (impulzus momentumáról ) ad felvilágosítást. Fémtanban metallográfiában, az atomokat olyan merev, tömör gömböknek tételezzük fel, mint amilyen a külső elektronburok. Minden elem atomjának közös jellemzője, hogy ugyanolyan elemi részecske. Csak számuk elemenként más és más. m p(+)=1,67252*10-24g ; m n (o)=1,6748264*10-24 g 1,675*10-24 g; m e(-)=9,10904*10-28 g. Ion fogalma: ha egy atom külső elektron héjáról elveszünk v. hozzá adunk egy elektront ion jön létre. Kation: pozitív töltésű, elektron veszünk el. Anion: negatív töltésű, elektron adunk hozzá elektron hiányt elektronnal pótoljuk, telítjük az elektron héjat. Molekula: 2 v. több azonos v. különböző kémiai kötésektől összetartott, többé-kevésbé stabilis a legtöbbször rendkívül kicsiny méretű, olyan részecske amely magában hordozza az adott sztöhiometrikus összetételű anyag jellegzetes v. jellemző tulajdonságait. Az atomok és molekulák között a hőmérséklettől és nyomástól függően kialakuló kapcsolat (halmazállapot ). Rendezetlen állapot: (gáznemű ); rövidtávú rendezettség: (folyékony ); hosszú távú rendezettség: (szilárd); Plazma állapot: (atomok és molekulák ionizált állapotban találhatók ). Atomok és a molekulák között kialakult kötésfajták, kötés típusok: 1. Elsőrendű v. erőskötések: - ionos kötések, kovalens kötés; - fémes kötések. 2. Másodrendű v. gyenge kötések: Van der Waals erők tartják össze. Hosszútávú rendezettség: az atomok, molekulák mértanilag rendezettek a tér bármely irányában. Kristályos szilárd anyagok amorf anyagok: - üveg, viasz, kátrány, korom, átmentet képeznek a rövidtávú rendezettség és a hosszú távú rendezettség állapota között. Túlhűtött állapotban folyadék gyanánt viselkednek. Kristályos szilárd anyagok: atomjainak rezgés középpontjai valamilyen mértani alakzat, mértani test szerint ismétlődnek az atomoknak azt a mértani alakzatát, térbeli alakzatát amelyek az anyagon belül állandóan ismétlődnek kristályrácsnak v. elemi celláknak nevezzük. Rácstípusok egyszerű köbös rács: Az atomok rezgés középpontjai egy kocka csúcspontjain helyezkednek el és az atomok a kocka oldalai mentén érintkeznek. a =b=c ===90o az atomsugár:r=a/2 egy rácselemben lévő atomok száma n=8*1/8=1. A koordinációs szám megmutatja, megadja, hogy egy atomnak hány közvetlen szomszédja van azaz hány atommal érintkezik a rácsponton. K=6. Így kristályosodik pl.: -Po ; P Térközepes köbös rács: az atomok rezgés középpontjai a kocka csúcspontjain valamint a test átlók v. a térátlók metszéspontjaiban helyezkednek el és az atomok a testátló, térátló mentén érintkeznek. a =b=c

1 oldal


===90o atomsugár:

3a 2  4r  r 

a 3 , n=8*1/8+1=2, k=8, így kristályosodó 4

elemek: -Fe; -Fe, K, Cr, Na, Mo, Ta ,W ,V, Li, Cs, Rb, Nb, Ba. Lapközepes köbös: atomok rezgés középpontja egy kocka csúcspontjai v. a lapátlók metszés pontjában helyezkednek el, lapátlók mentén érintkeznek. a =b=c ===90o n=8*1/8+6*1/2=4 k=12 2a 2  4r  r 

a 2 így kristályosodó elemek: -Fe, Ag, Cu, Ni, Pt, Pl, Al, Pb, Ca, Au, 4

Rh, Ir, Sr, Th. Tetragonális: az atomok rezgésközéppontjai egy négyzetes hasáb v. négyzetes oszlop csúcsain helyezkednek el és attól függően, hogy térközepes tetragonális v. lapközepes tetragonális rácsról van szó az atomok rezgésközéppontja még a testátlók metszéspontjában valamint az oldallapokon helyezkednek el 1/4, 3/4 c magasságban. ===90o a=bc, az atomsugarat a geometriai méretek alapján kell meghatározni. Térközepes tetragonális: -Cu, n=8*1/8+1=2. Lapközepes tetragonális In /indium / n=8*1/8+4*1/2=3. Térközepes tetragonális rács van még a martenzitnek, de ez nem elem hanem egy Fe-C ötvözetnek a szövetelme neve. A martenzit esetében a vas térközepes köbös rácsát a beleszorult benne rekedt karbon atom torzítja tetragonálissá. térközepes: a térközépen, testátlók metszéspontjában, lapközepes: az oldal lapok középvonalában 1/4, 3/4 magasságban az atomok a testátlók illetve a lapátlók felének a felezésében érintkeznek. Hexagonális rács: a hexagonális rács esetén az atomok egy szabályos hatszög alapú hasáb csúcspontjain valamint a hatszögközéppontjában és a hatszögalapú hasáb félmagasságában az alapok háromszögeit alkot tetraéder v. tetraéderek háromszögei által meghatározott egyenlő oldalú háromszögek mentén helyezkednek el. Az atomok az említett háromszögek v. hatszögek oldali mentén érintkeznek. ===120o =90 a=b=wc, r=a/2, n=12*1/6+2*1/2+3=6, k=12.így kristályosodó elemek: cd, mg, be, Zn, -Ti, -Co, -Hf, -Zr, Re, Ru, os, Miller-index: elősegíti a tájékozódást a kristálytanban az egyes kristálytani síkok és iránya között. A Millerindex meghatározásához térbeli rácstípustól függően merőleges jobbsodrású koordináta rendszer szükséges. Jobbsodrású koordináta rendszer: Jobbsodrású egy koordináta rendszer akkor, ha az x tengelyt a legrövidebb úton beforgatjuk az y tengelyre és a z tengely pozitív iránya egy jobb menetű csavar emelkedés irányával egyezik meg. Párhuzamos síkok Miller-indexe megegyezik, mert a párhuzamos síkokban az atomok elhelyezkedése, elrendeződése is azonos. Ha adott egy sík Miller-indexivel és keressük a síkot akkor ugyanúgy járunk el mint sík Miller-indexeinek meghatározásakor, mintha a Miller-index 2 oldal


metszéspontja lenne. Az így kapott tört számlálója lesz a tört egyik számlálója, mert a párhuzamos síkok Miller-indexei megegyezik. Irány Miller-indexe: az adott Miller-indexű kristálytani irány nem más, mint az origóból az adott pontba mutató vektor. Hogy megkülönböztethető legyen a sík Miller-indexétől, ezért az irány Miller-indexét szögletes zárójellel jelöljük. Az azonos Miller-indexű sík és Miller-indexű irány egymásra mindig merőleges. Sík Miller-indexe: nem más mint a sík normál vektora. A kristálytanilag azonos atom elrendezésű, de egymással nem párhuzamos síkok egy síkcsalád tagjai. Pl.:<110> tagjai:[110],[101],[011],[1-10],[-110],[10-1],[-101],[01-1],[0-11]. Iránycsalád: olyan kristálytani irányok összességét értjük amelyek azonos értékűek rajtuk az atomok elrendeződése szabályszerű ismétlődése megegyezik, azonos pl.:{100} iránycsalád tagjai: (100),(010),(001),(-100),(0-10),(00-1). A rácsok jellemzői /kristályrácsok jellemzői /: - atomsugár : a rácsparaméter függvényében szoktuk meg adni. – egy rácselemhez tartozó atomok száma… -koordinációsszám -- térkitöltés v. térkitöltési tényező: azt mutatja meg, hogy a rács térfogatának azaz egy rácselem térfogatának hány %-át tölti ki az atom térfogat. – legnagyobb üres rácshely v. a legnagyobb hézagok helye és mérete a rácsban: ennek meghatározásának az ötvözésnél van szerepe. Ez által megtudjuk, hogy az ötvöző atom elfér-e a rács legnagyobb hézagában v ha rácshézagba betesszünk egy ötvöző atomot az okoze rácstorzulást v. nem. Meghatározásához térszemlélet szükséges. E. k.k: a rács legnagyobb hézaga, azaz a legnagyobb idegen atom helye a térközépen található. T.k.k.: a legnagyobb idegen atom a két csúcsponton és térközépen lévő atomtól egyforma távolságra azaz azokkal érintkezve az oldallapokon azaz a kocka határoló lapjainak 1/2a és az 1/4a koordinátáiban helyezkednek el.. l.k.k.: a legynagyobb idegen atomok az oldalélek mentén helyezkednek el v. pedig a térközépen. Síkkitöltés v. illeszkedés: ~ azt értjük, hogy adott kristály sík felületének hány %-ban tölti ki fedi le az atomok által fedett terület nagysága. Legszorosabb illeszkedésű sík fogalmán: egy rácselem jellegzetes kristálytani síkjai közül azt értjük amelynek a síkkitöltése a legnagyobb./ pl.: köbös rácsok esetén 100, 110, 111, 200 v. ezen síkcsalád valamely tagja. 3 oldal


Legszorosabb illeszkedésű irány fogalma: az egyes rácselem fajták jellegzetes kristálytani irányai közül azt értjük amelyeknek a hosszát a legnagyobb mértékben fedik az atomok, az amelyek mentén az atomok egymással érintkeznek. A legszorosabb illeszkedésű irányok száma megegyezik a koordinációs számmal. A szilárdtestekben erőhatására kétféle alakváltozás következhet be a rugalmas és képlékeny. A rugalmas alakváltozás jellemzői: 1.a test a ráható erő megszűnése után visszanyeri eredeti alakját 2. Az atomok az alakváltozás során nem hagyják el egymás szomszédságát ugyan azon atomok szomszédjai maradnak 3. Megfordítható /reverzibilis / folyamat 4. Az alakváltozás arányos az azt létrehozó terheléssel, terhelő erővel, illetve feszültséggel (érvényes rá Hooke-törvénye ) 5. Rugalmas alakváltozást létre hozhatja: normális irányú feszültség és csúsztató feszültség 6. Létrejöttének feltétele: Rtaukrit. 6. Legkönnyebben a legszorosabb illeszkedésű síkokban és a legszorosabb illeszkedésű irányokban mehet végbe, megy végbe azokban a síkokban amelyeknek az egymástól való távolsága a legnagyobb és azokban az irányokban amelyek mentén az atomok egymással érintkeznek. Egykristály fogalma: Egykristályon olyan fém darabot általában testet értünk amelyeket több száz, sok ezer elemi cella épít fel, amelyeknek az orientácója, elhelyezkedése azonos. Az egy kristály legyen „egy” csúszási síkrendszerű. Az elcsúszások csak egy azonos Miller-indexű síkoban megy végbe. Az egy kristály alakváltozásának vizsgálata közben arra vagyunk kíváncsiak, hogy egy bizonyos valamilyen nagyságú külső terhelés hatására az egy kristály hogyan alakváltózik : rugalmasan, képlékenyen, törik ,szakad. Rugalmas az alakváltozás, ha RTaukrit. Törik szakad az anyag ha a R>Rkrit. És TauTaukrit akkor képlékeny törés.

Rácshibák: Nullméretű v. pontszerű: 1. Saját atom közbeéklődéses v. intersticiós 2. Idegen atom közbeékelődéses v. intersticiós helyzetben 3. idegen atom helyettesítéses v. szusztituciós helyzetben 4. Üresrácshely 5. Összetett pontszerű rácshibák pl.: több üresrácshely /mikropórs-mikroüreg /

4 oldal


Vonalszerű v. egyméretű rácshibák: 1. Éldiszlokáció: a fémekben úgy keletkezik, hogy a szabályosan elhelyezkedő atom sorok, atom síkok közé egy atom sor beékelődik, de nem teljes mélységig. Keletkezhet : a képlékeny alakváltozás során például egyenlőtlen alakváltozás hatására v. az ömledék állapotból történő dermedés során. Kétméretű v. felületszerű rácshibák.: Rácstípustól függetlenek 1. Szemcsehatár úgy keletkezik, hogy az ömlött állapotú fémben véletlenszerűen össze-vissza kristályosodási középpontok keletkeznek és ezekhez kapcsolódnak az ömledék atomjai mivel a kristálycsírák egymáshoz viszonyított térbeli helyzete eltérő, ezért a kristálycsírák növekedése során szabálytalan felületű szemcsék keletkeznek, mert egymástól nem tudnak szabályos felületűvé növekedni ezeknek a krisztalitoknak, szemcséknek a határa a szemcsehatár. 2. Szubszemcsehatár: a krisztalitokon a szemcséken belül kialakuló olyan felületszerű rácshiba, amely úgy keletkezik, hogy a diszlokáció extrasíkjai igyekeznek egymás alá elrendeződni, a legkisebb energia szintű helyzetbe kerülni és ez által az extrasíkok kétoldala v. az extrasík alatti, közötti rész 0,5-1,5os rácsrészek keletkeznek. Általában rideg, képlékeny alakítást követő hőkezelés során a polykondenzációs szakaszban keletkezik v. jön létre. 3. Általános fázishatár: egy krisztaliton, szemcsén belül a két különböző tulajdonságú esetleg összetételű rácsszerkezetek fázishatára. Pl.:perlit szemcsén belül az  szilárd oldat és a Fe3C fázisfémesvegyület határa. Rácsszerkezttől függő hibák: 1. Rétegződési hiba: a lapközepes köbös rács (111) Miller-indexű síkjaiban jön létre, keletkezik olyan esetben ha két diszlokáció extrasíkja egymás alá kerül. Ikerkristály: úgy keletkezik, hogy egy (ABC) Millerindexű sík az iker kristályhatárára nézve (AB-C). Ötvözet: olyan látszatra egynemű, fém tulajdonságú v. fém természetű anyagot értünk amelyek két v. több fém, két v. több fém és félfém /metaloid/, két v. több fém és nem fémes elem egyesítése, összeolvasztása illetve egymásba történő olvadása útján nyerünk. Az ötvözés célja, hogy a nem fémes és fémes anyagoknak a számukra kedvező tulajdonságainak a létrehozása biztosítása: szilárdság növelése, szívoság fokozása, korrózió állóság, hőállóság biztosítása. Az alkotók az alábbi formában lehetnek jelen:  színfém

5 oldal

Anyagismeret előadás    

szilárd oldat fémes vegyület eutektikum eutektoid

A kristályosodás a megömlött fémben úgy történik, úgy következik be, hogy véletlenszerűen össze-vissza az ömledékben bizonyos atomokra elkezdenek hatni az atomos kötőerők, kristálymagok, kristálycsírák keltekeznek. Ezeknek a kristályosodási középpontokhoz, kristálycsírákhoz kapcsolódik a többi atom, a hőleadás, hőelvonás következtében. Ezek az így fejlődő kristályosodási középpontok, kristálycsírák szemcséké, krisztalitokká fejlődnek, amelyeknek határa a határfelülete, az úgynevezett szemcsehatár. Kristályosodási képesség: A fémeknek azt a tulajdonságát, hogy bennük ömlött állapotban kristályosodási középpontok kristálycsírák, kristálymagok keletkeznek kristályosodási képességnek nevezzük. Mértékegysége: az idő egység alatt, térfogat egységben kifejezett csírák számával jellemzett mennyiség. Jele: Kk [csíra(db)/cm3*perc]. A kristályosodási képesség függ: a túl hűtés mértékétől valamint a hűtés sebességétől. A túl hűtésmértékén áltában valamely hőmérséklet pl.: olvadáspont alátörténő hűtés mértékét, nagyságát értjük. A hűtés sebessége lehet:-lassú, gyors, mérsékelt. A lassú hűtés egyik véglete az úgy nevezett egyensúlyi hűtés amikor a hűtés sebessége olyan lassú, hogy azt hisszük, hogy a fém v. ötvözet már nem is hűl, de azét hűl. Kristályosodási sebességen a kristály csírák lineáris növekedési ütemét értjük. Jele: Ks [cm/perc, mm/perc, mm/sec]. Nagyságát a hűtés gyorsasága nem befolyásolja csak a túlhűtés mértéke. Kristályosodási módok: poliéderes dendrides oszlopos(sugaras) szferolitos(gömbös) Rendszer fogalma: Rendszernek nevezzük a tér azon elhatárolt részét értjük ahol a folyamatokat megfigyelni, vizsgálni, elemezni tudjuk. A rendszer lehet egy kemence belső légtere, de lehet egy pohár víz is. Lehet egyalkotós ha egy féle elem atomjai alkotják, többalkotós, ha több elem atomjai alkotják. Az állapotára nézve lehet: egyfázisú /homogén/ v. többfázisú, heterogén. Fázis fogalma: A fázison a rendszer olyan határfelületekkel elválasztott részeit értjük amelyeknek tulajdonságai pontról-pontra megegyeznek és fizikailag szétválaszhatóak. Fázisok lehetnek: - különféle halmazálloptok - különféle rácsmodósulatok - szilárd oldatok - fémesvegyületek 6 oldal


Az egyensúlyi rendszerekre érvényes a Gibbs-féle fázis szabály. Egysúlyban van egy rendszer ha környezetéhez képest a legkisebb energia szinten van benne v. belőle fázis nem keletkezik és belőle fázis v. fázisok nem tűnik el. A Gibbs-féle fázis-szabály: a fázisok száma a szabadság fokok száma és a komponensek v. az alkotok száma között teremt kapcsolatot. Szabadság fokok: az állapot tényezők azon számát értjük amelyeket szabadon változtathatunk anélkül, hogy a rendszer egyensúlya megbomolna illetve a rendszerből fázis v. fázisok tűnnének el illetve a rendszerben fázis v. fázisok keletkeznének. Az állapot tényezők: azon tényezők, állapot határozok számát értjük amelyek a rendszer állapotát meghatározzák ilyen állapottényezők, állapothatározok: hőmérséklet, nyomás, koncentráció /összetétel/. A Gibbs-féle fázis szabály általános esetben: F+K=K+2 [F=fázisok száma, SZ=a szabadság fokok sz., K=komponensek]. Egy pohár víz amely gőzölög és jégdarabok úszkálnak benne: T=+0,01C és P=610,5 Pa. A fémekre, ötvözetekre a Gibbs-féle fázis szabály F+SZ=K+1 -re módosul, mert az ötvözést általában, a fémek, ötvözetek vizsgálatát atmoszférikus nyomáson végezzük. Az atmoszférikus nyomáson a fémek gőznyomása elhanygolhatóan kicsi, ezért a nyomást, mint állapot tényezőt nem vesszük figyelembe, elhagyjuk. Az egyensúlyi diagrammokat azért nevezzük egyensúlyi diagrammoknak, mert az alkotok valamennyi lehetséges koncentrációjú, összetételű ötvözetének egyensúlyi hűtéssel felvett hűlésgörbéi alapján azok töréspontjaiból szerkeszthetjük, tehát az egyensúlyi diagrammok v. állapotábrák egyensúlyi hűtésre végtelen lassú hűtésre vonatkoznak. Az egyensúlyi diagram alapján nyomon követhető az ötvözetek kristályosodása, kristályosodásának menete azaz, hogy milyen változások következnek be a hűtés folyamán az ötvözetekben. Pl.:? fázis alkotja, milyen fázis alkotja, milyen a fázisok koncentrációja, összetétele, milyen a fázisok mennyiségé valamint a hűtés folyamán milyen változás következik be a fázisok milyenségében, számában, koncentrációjában, mennyiségében. Színfémek: fémet v. ötvözetett alkotó krisztallitokat, szemcséket felépítő rácsok meghatározott pontjain azonos elem atomjai hűlnek. Általában egy höm-en olvadnak ill. dermednek meg. Szilárdoldat az ötvözeteknek az a fajtája amely örökli az egyik v. másik v. mindkét alkotó rácsszerkezetét a szilárdoldat rácsszerkezetében az oldó atom rácsszerkezetében elhelyezkedő oldott atom helyzete szerint kétféle szilárd oldat létezik:

7 oldal


1. Helyettesítéses v. szubsztituciós illetve. 2.közbeékelődéses v. interszticiós. 1. Feltétele: azonos rácsszerkezet v. rácstípus, az atom sugarak különbsége 15% -nál kisebb legyen, azonos vegyérték, elektrokémiai sorban közel helyezkedjenek el egymáshoz, hogy fémes vegyületet ne képezzenek. Ha mind a négy feltétel teljesül akkor korlátlan oldódásról beszélünk egyik elem atomja a másik elem atomjaival kicserélődik. Au-Ag, Cu-Ni, Ni-Pt, Mo-W, W-V. 2. Feltétele, hogy a közbeékelődő elem atom sugara kisebb legyen. r* <10-7mm=10-10m. rh=0,46*10-7mm, ro=0,6*10-7mm, rn=0,71*107mm rc=0,77*10-7mm, rb=0,885*10-7mm. Az oldóelem rácsszerkezetét örökli. Mechanikai tulajdonságaik: a színfémhez hasonlóan általában: puhák, lágyak, jól alakíthatóak, az oldó fém szilárdságához, mechanikai tulajdonságához közeli jellemzőkkel rendelkeznek általában. Fémes vegyületek: az ötvözeteknek az a fajtája amelyek rácsszerkezete eltér különbözik az alkotók rácsszerkezetétől. Képletei nem molekulákat jelölnek, hanem a fémes vegyületben résztvevő alkotók arányát jelöli. Fajtái: ionvegyületek: NaCl, NaF, CsI, NiAs, FeS, ZnS Elektronvegyületek, intersticiós vegyületek. Ionvegyületek olyan elemek, elempárok között jön létre amelyeknek a külső elektronhéján egykét elektron kering ill. a külső elektronhéján 1-2 elektron hiányzik ahhoz, hogy a külső héj telített legyen. elektronvegyületek olyan elemek között jönnek létre amelyek az atomok és a szabad elektronok száma egy állandó meghatározott érték pl.:150:100,3:2,162:100,21:13,175:100,7:4.[AgCu,Ag5Cu,AgCu5, AgZn,Ag5Zn8,AgZn3,AgCd,Ag5Cd8,AgCd3]. Interszticiós vegyületek: a nagy atom átmérőjű és a kis átmérőjű elemek között jönnek létre. Lehetnek: karbidok (Fe3C,WC,W2C,TiC,TaC) nitridek (Fe2N, Fe4N,AlN,VN,TiN ZnN) hibridek (OH) oxidok: (FeO, Fe2O3,Fe3O4,SiO2,Al2O3) boridok: NiB. Mechanikai tulajdonságaik:

8 oldal


kemények, ridegek, képlékenyen gyakorlatilag egyáltalán nem alakíthatóak. Eutektikum: Az ötvözeteknek az a fajtája amikor egy fázis egy folyékony fázis: az ömledék+ egy hőmérsékleten valamilyen két szilárd fázis apró krisztalitjainak az elegyévé dermed. Az eutektikum jól olvadót jelent. Az eutektikum egy ágyazó és egy ágyazott fázisból áll. Az eutektikum alkotó fázisai lehetnek: - színfém-színfém - színfém-szilárdoldat - színfém-fémesvegyület - szilárdoldat-szilárdoldat - szilárdoldat-fémesvegyület - fémesvegyület-fémesvegyület. Az eutektikum jellege az ágyazott fázistól függően lehet: 1. Szemcsés, pettyes, gömbös 2. Lemezes 3. Tűs 4. Rúdas Mechanikai tulajdonságai: Ha az ágyzó fázis lágy, puha, képlékeny, jól alakíthatóak és az ágyazott fázis is puha, lágy képlékeny, jól alakítható akkor az eutektikum is ezekkel a tulajdonságokkal rendelkezik. Ha az ágyazó fázis lágy, puha, jól alakítható az ágyazott fázis viszont rideg, kemény, egyáltalán nem alakítható akkor az eutektikum alakítható. Ha az ágyazó fázis kemény, rideg, egyáltalán nem alakítható az eutektikum is kemény, rideg nem alakítható. Eutektoid: az ötvözeteknek az a fajtája amikor 1 szilárd fázis általában szilárdoldat 2 szilárd fázis apró krisztalitjainak elegyévé alakul át. Továbbiakban hasonlóan viselkedik, mint a eutektikum. A karbon metaloid v. félfémes elem a vasötvözetekben a Fe-C ötvözetekben 2 féle formában lehet jelen: - szabad formában, elemi C ennek a szövetelem neve a grafit - kötött formában Fe3C , ennek neve a szövetelem neve: cementit A C mint metaloid elem azaz félfémes elem nagyon-nagy túlhűtésre hajlamos, kristálycsírái nagy késéssel jelennek meg az Fe-C ötvözetekben és a kristályosodási sebessége is kicsi. Ezzel szemben a vaskarbid kristályosodási sebessége is nagyobb azaz a kristálycsírái kisebb túlhűtés hatására keletkeznek és a kristályosodási sebessége is nagyobb, mint az elemi karbonnak azonos túlhűtés esetén. Az Fe-C ötvözetekben gyakorlatilag az történik, az következik be, hogy egy valamilyen túlhűtés egy kisebb túlhűtés hatására a vaskarbid csírái megjelennek az ömledékben, ötvözetben, ha a vaskarbid csírák megjelentek, akkor az ötvözetrendszerben a karbon kötött formában megjelenve fog kristályosodni. A vaskarbidnak az a tulajdonsága, hogy egy félig stabilis azaz metastabilis fázis, mert ha egy nagyobb vaskarbid tartalmú Fe-C ötvözet /

9 oldal


30-50%
1538 1495 1148 1227(1350,1 450) 1148 1148 912 1495 1495 727 20(0) 770 1394 770

P Q S

727 20(0) 727

0 0,53 4,3 6,69 2,11 6,69 0 0,09 0,17 6,69 6,69 0 0 0,4677 7 0,0218 0,006 0,77

Stabilis rendszer: C’ D’ E’ F’ K’ L’ P’ S’

1154 3836 1154 1154 738 20(0) 738 738

4,26 100 2,08 100 100 100 0,0206 0,68

Likvidus: AB, BC, CD Szolidus: AH,HI,IE,ECF,FD

10 oldal


Likvidus jellegű: HN,GOS,ES,PQ Szolidus jellegű: IN,GMP,PSK,FK,KL A metastabilis rendszerben 1148C -on az ömledék _ átalakulás   (2,11%C+97,89%Fe)+Fe3C(6,69%C+93,31%Fe) apró (4,3%C+95,7%Fe) Eutektoidos krisztalitjainak elgyévé vaskarbidba ágyazott részecskék azaz eutektikummá ezt az eutektikumot ásványtani mintára ledeburit szövetelem névvel illetjük. 727  C  on _ eutektoidos _ átal .

 (0,77% C  99,23% Fe)   (0,0218% C  99,782% Fe)  Fe3 C ( 6,69% C  93,31% Fe)

lemezkévé, lemezes eutektoidjává, ezt ásványtani mintára perlit szövetelem névvel illetjük. 1495C -on a  ( 0,09% C  99,91% Fe)  öml.( 0,53% C  99,47% Fe)   ( 0,17% C  99,83% Fe) a peritektikus _ reakció

peritektikus reakció úgy játszódik le, hogy az ömledékből kivált, benne úszkáló  szilárd oldat krisztallitok, szemcsék határán, perifériáján az ömledék karbon atomjai be diffundálnak, beszivárognak a térközepes rácsszerkezetű  szilárd oldat vas atomjai közé, amelyek rácsátalakulással  szilárd oldattá alakulnak. A  szilárd oldat a -Fe -hez hasonlóan lapközepes köbös rácsszerkezetű. A metastabilis ötvöző rendszer fázisai: ömledé k 

-

Folyékony

tkk



lkk



tkk

Fe3C

örthorontos

Intersticiós szilárd oldat (Fe-C) Intersticiós szilárd oldat (Fe-C) Intersticiós szilárd oldat (Fe-C) Intersticiós szilárd oldat (Fe-C)

Az ömledékből történő kiválás elsődleges kiválás, az elsődlegesen kivált fázisokat ásványtani mintára külön szövetelem névvel illetjük ömledék  ömledék  ömledék 

-ferrit ausztenit ausztenit

ömledék  ömledék  ömledék 

 (szilárd oldat)  (szilárd oldat)  peritektikus reakcióval keltkezet Fe3C    

ömledék 

 

 

primer cementit   Fe3C

11 oldal

ferrit Secunder cementit Fe3C

Tercér cementit


Acél fogalma: Olyan Fe-C ötvözeteket értünk, amelyek képlékenyen (hidegen v. melegen v. hidegen és melegen) alakíthatók, a C tartalmuk 0-2,11% -ig terjed. Öntött vasak: Azok a Fe-C ötvözetek, amelyek képlékenyen nem alakíthatók és a C tartalmuk 2,11-6,69% -ig terjed. Stabilis Fe-C ötvözetrendszer: Kezelése megegyezik a metastabilis ötvözet rendszernél tanultakkal csak az állapotábra jellegéből adódóan a korlátolt oldódás következtében a C nem kötött formában, nem Fe3C formában válik ki hanem elemi C formájában, amelynek szövetelem neve a grafit. Ebből adódóan az ömledékből kiváló elemi C a primer grafit. Az ömledékből kivált  -ból kivált C a secunder grafit. Az ömledékből kivált  -ból kivált C a tercer grafit. A stabilis rendszer eutektikumát ásványtani mintára grafit eutektikumnak nevezzük, az eutektoidját pedig grafit eutektoidnak nevezzük. A grafit eutektikum alkotó fázisai: 1153C- A1 között: +C A1 alatt: +C névre hallgat. A grafit eutektoid: +C fázisokból épül fel Az  - átalakulás fizikai alapjai: A metastabilis Fe-C ötvözetrendszer egyensúlyi körülmények között az A1 hőmérsékleten eutktoidos _ átalakulás

 (0,77% C  99,23% Fe)   (0,0218% C  99,9782% Fe)  Fe3 C (6,69% C  93,31% Fe)

lemezkéivé, azaz lemezes eutektoiddá.  és  szilárdoldat összehasonlítása:  tkk rácsszerkezetű, intersticiós szilárd oldata: Fe-C [ T=912C] maximális C oldóképessége: 0,0218%

912C T770C paramágneses T<770C ferromágneses [mágnesezhető] 1 rácselem 2 vasatomot tartalmaz Térkitöltés: 68% 20C - 2,8606213*10-7 912C - 2,8924137*10-7 A1-en - 2,8857829*10-7 1 atom hely igénye a rácsban:

 lkk rácsszerkezetű, intersticiós szilárd oldata: Fe-C [A1T1495C] maximális C oldóképessége: T=1495C - 0,17% T=1148C - 2,11% T= A1 - 0,77% paramágneses 1 rácselem 4 vasatomot tartalmaz Térkitöltés: 74% A1-en - 3,6160387*10-7 912C - 3,6317241*10-7 1394C - 3,672591*10-7 1 atom hely igénye a rácsban:

12 oldal

Anyagismeret előadás Vrács a 3 (2,8857829 * 10 7 ) 3    n n 2  12,016029 * 10  21 mm 3 / atom

Vrács a 3 ( 3,6160387 * 10 7 ) 3    n n 4  11,82059 * 10  21 mm 3 / atom

A rácsba illeszthető idegen atom sugara [T=A1]:

A rácsba illeszthető idegen atom sugara [T=A1]:

r*  0,3636209 * 10 7 mm

r*  0,5295566 * 10 7 mm

H 

H 

Az eutektoidos összetételű acél méretváltozása a hőmérséklet függvényében: A méretváltozást dilatométerrel ( tágulás mérővel ) vehetjük fel. Az eutektoidos összetételű acél egyensúlyi módon hevítve a méretváltozás az A1-ig lineárisan, majd az A1-en bekövetkezik egy méret csökkenés és az A1 után a méretváltozás ismét lineárisan növekvő, de valamivel nagyobb irány tangenssel a hőtágulási együtthatónak megfelelően. Egyensúlyi hűtés esetén a  szilárd oldat egyenletesen hűtve a méret az A1-ig lineárisan csökken a hőtágulási együtthatónak megfelelően, majd A1-en méretnövekedés és az A1 után a méretváltozás ismét lineárisan csökkenő a hőtágulási együtthatónak megfelelően. A hevítés hatására A1 hőmérsékleten bekövetkező méretcsökkenés abból adódik, hogy az acélban lévő ugyanannyi vasatom 12,016*10-21 mm3/atom helyigényről átmegy 11,82056*10-21 mm3/atomra, tehát kisebb lesz az atomok helyigénye, azaz ugyanannyi atom száma 68% -os térkitöltésből 74% -os kitöltésbe megy át, és ez méret csökkenéssel jár. Hűtéskor ennek a folyamatnak az ellenkezője játszódik le. Eutektoidos acél méretváltozása nem egyensúlyi hűtés és hevítés esetén: Nem egyensúlyi hevítéskor az  -  átalakulásból adódó méret csökkenés nem az A1-en hanem felette és nem egy hőmérsékleten, hanem hőmérséklet közben játszódik le. A nem egyensúlyi hűtés során a kezdeti lineárisan csökkenő méretváltozás nem az A1-en hanem alatta és nem egy hőmérséklet közben bekövetkező méretnövekedés váltja föl.  -  átalakulás adódik és ezután a méretváltozást a hőtágulási együtthatónak megfelelően ismét lineárisan csökkentjük. A rácsátalakulás mechanizmusa: A rácserők átrendeződnek, míg lapközepes köbös rács esetén 1 vasatom 12 vasatommal érintkezhet, miután a rácserők átrendeződnek csak 8 -cal. A lapközépen lévő atomból térközépen lévő lesz. Eutektoidos _ átalakulás _ A1  en  (0,77% C  99,23% Fe)    (0,0218% C  99,9782% Fe) 

 Fe3 C(6,69% C  93,31% Fe) c 0,77   35,37  Fe3C képződésére fordítódik.  c 0,0218 Az eutektoidos átalakulásokban Fe3C lemezkéivé alakul általában. Az Fe3C képződése a C atomok, mozgása, szivárgása, diffúziója lévén következik be.   diffúzóval keletkezik Fe3C  rácsátalakulással keletkezik Mindkét folyamat időigényes folyamat, az idő szükségletűk a hőmérséklettől függ.  -  átalakulások módjai  Perlites 13 oldal


 Benites  Martenzites Közös jellemzőjük, hogy az austenit ALAKUL ÁT perlitté az austenit ALAKUL ÁT benit-é és az austenit ALAKUL ÁT martenzitté. Perlites átalakulás: Az A1+50C -on ausztenesített, homogén ausztenites szövetszerkezetű eutektoidos összetételű acélt illetve az ausztenitjét, ha gyorsan hűtjük a T1 izoterma hőmérsékletére és ott illetve azon hőn tartjuk akkor a T1 hőmérsékleten kezdődik meg az acél perlitté történő átalakulása és t 2 időpillanatban fejeződik be. Ha a T1 izotermát átvetítjük az elvi C - görbébe megállapíthatjuk, hogy a perlites átalakulás izotermája azaz a T1 hőmérséklet a diffúzió idő szükséglete lényegesen kisebb, mint a rácsátalkulás idő szükséglete, ezért a perlites átalakulás azaz a austenit perlitté történő átalakulása, Fe3C csírák képződésével indul, mert diffúzióval Fe3C vaskarbid keletkezik. Az átalakulás jellegéből adódóan először a szemcsehatár mentén a C atomok diffúziója, szivárgása, mozgása következtében kialakulnak a vaskarbid csírák a csírák vastagsága a hőmérséklettől, magasabb izotermán nagyobb, alacsonyabb hőmérsékletű izotermán kisebb méretű, vékonyabb Fe3C csírák keletkeznek, mert a diffúzió időszükséglete alacsonyabb hőmérsékleten nagyobb. Az átalakulás jellegéből adódóan a vaskarbid csírák lemezkévé fejlődnek a közöttük elzséntelenedett  szilárd oldat rácsátalakulással  szilárd oldattá alakul. A  szilárd oldat átalakulása rácsátalakulással  szilárd oldattá csak akkor következhet be, ha előtte a C atomok már eldiffundáltak, elvándoroltak azaz  szilárd oldat C tartalma az adott izoterma hőmérsékletének megfelelő 0,0218%C alá csökken a diffúzió következtében. Benites átalakulás: A1+50C -on homogén austenites szövetszerkezetű eutektoidos összetételű acélt illetve az ausztenitjét, ha nagyon gyorsan hűtjük T2 izoterma hőmérsékletére és ott hőn tartjuk t 3 idő pillanatban kezdődik meg, illetve indul az acél austenitjének a benitté történő átalakulása és a T2 izotermán t4 idő pillanatban fejeződik be. Az acél szövetszerkezet ezután tisztán vagy teljesen benites szövetszerkezetű lesz. Ha a T2 izotermát átvetítjük az elvi C - görbébe, T2 izotermán a rácsátalakulás idő szükséglete lényegesen kisebb, mint a diffúzió idő szükséglete, ezért a benites átalakulás a rácsátalakulással keletkező bázis csíráinak a képződésével indul, azaz az austenit szemcsék illetve a  szilárd oldat krisztalitok határán gyakorlatilag C mentes  szilárd oldatban ( azokban a rácsrészekben, elemi cellákban, amelyekben nincs C). Tűszerű  szilárd oldat csírák képződnek rácsátalakulással. A rácsátalakulás idő szükséglete lényegesen kevesebb, mint a diffúziós sebesség. Mivel a rácsátalakulás méretnövekedéssel jár az  szilárd oldat csírák előtt lévő C atomokat mozgásra, szivárgásra, diffúzióra késztetik. Az Fe3C az eutektoidos átalakulások jellegéből adódóan az egyensúlyi hűtés körülményeihez hasonlóan igyekezne, szeretne, akarna lemez alakká fejlődni. A C atomok diffúziója következtében az elszéntelenedet  szilárd oldat részek rácsátalakulással rögtön  szilárd oldattá alakulnak és a vaskarbid (Fe3C) amint a lemezalakot megközelíti elemi rész korong alakká fejlődik az  szilárd oldat rögtön elkezdi benőni, befonni megakadályozva azt, hogy lemezzé fejlődjön. Minél alacsonyabb az izoterma hőmérséklete, a benites átalakulás annál finomabbak az Fe3C korongocskák. Martenzites átalakulás: Az A1+50C -on austenesitet homogén, austenites szövet szerkezetű eutektoidos acélt illetve

14 oldal


az austenitjét, ha nagyon gyorsan hűtjük a MV alatti T3 izoterma hőmérsékletére, akkor az acélban az MK hőmérsékleten t5 idő pillanatban megkezdődik az austenit martenzitté történő átalakulása és az MV hőmérsékleten t6 idő pillanatban fejeződik az be. Ha az MV alatti T3 izotermát átvetítjük az elvi C - görbébe láthatjuk, hogy az izoterma csak a rácsátalakulás időszükségletét metszi a diffúziót nem metszi. Ebből következik, hogy a martenzites átalakulás csak rácsátalakulással járó folyamat rácshatárt, elemi cellát meghaladó atom mozgás nem következik be, tehát diffúzió mentes folyamat. A rácsátalkulás folyamán a C atomok benne rekednek a lapközepes köbösből, térközepes köbössé alakuló rácsba, amelyeket a C atomok tetragonálissá torzítanak. A martenzites átalakulás jellemzői:  csak rácsátalakulással járó folyamat  diffúzió mentes folyamat - nem következik be rácshatárt azaz elemi cellát meghaladó atom mozgás  egy fázisú szövetelemből egy fázisú szövetelem keletkezik, austenitből martenzit ( - )  a martenzit fázisa az ’  lapközepes köbös rácsból  térközepes tetragonális rács keletkezik  az ’ C tartalma megegyezik a kiinduló  szilárd oldat C tartalmával azaz a lapközepes köbös  térközepes köbös rácsátalkulást ( - ) lkk - tk tetragonális rácsátalakulás váltja fel, mivel a martenzites átalakulás csak rácsátalkulással járó folyamat, diffúzió mentes, ezért a C atomok benne rekednek a rácsban, amely hatására a térközepes köbös rács, térközepes tetragonálissá torzul. abc a  a  a  a1 c  a ,. mert . a1  a 4

 a martenzites átalakulás az MK -ra nézve nem megfordítható inrevezibilis folyamat, mert ha az austenitett vvkrit hűtési sebességgel hűtjük az MK -ig és onnan folyamatosan tovább az MV -ig az austenit teljes egészében átalakul martenzitté, de ha a martenzit ugyanilyen sebességgel hevítjük az MK fölé a martenzit nem alakul vissza austenitté, csak akkor, ha az A1 fölé, esetleg az A3, Acm fölé hevítjük.  a martenzites átalakulás csak folyamatos hűtés hatására következik be mindig létrejön, ha az austenitett v  vkrit. felső hűtési sebességgel hűtjük az MK -ig és onnan tovább folyamatosan az MV -ig a képződött martenzit mennyisége attól függ, hogy mennyire hűtöttük az MK alá azaz MK és MB közé.  a martenzit mennyisége egy adott izotermán nem változik, mert a martenzites átalakulás végbe meneteléhez hőmérséklet változás, hőmérséklet csökkenés szükséges  a martenzit keménységét a rácsban rekedt C atomok feszítő hatásából eredő, nagy belső feszültség befolyásolja, tehát a martenzit keménysége első sorban a C tartalomtól függ  a martenzit 1 fázisú szövetelem, tűs szerkezetű a keletkezet képződött martenzit tűk kezdetben austenit szemcse határtól, austenit szemcse határig, martenzit tűtől, szemcse határig, majd martenzit tűtől martenzit tűig terjednek.  mikroszkópi képe szemcse határtól - szemcse határig terjedő világos tűkből áll. A vasötvözet fogalmán olyan ötvözeteket értünk, amelyeknek a vastartalma legalább 50%. A Műszaki gyakorlatban használatos vasötvözetek legnagyobb részét a vas-karbon ötvözetek alkotják, amelyek két nagy csoportra oszthatók: acélok és öntöttvasak. Az acél fogalmán, olyan vas-karbon ötvözeteket értünk amelyek képlékenyen (hidegen v. melegen, v. hidegen és melegen is) alakíthatók és a karbon tartalmuk 0 ... 2,11% -ig terjed.

15 oldal


Az öntöttvasak fogalmán, olyan vas - karbon ötvözeteket értünk, amelyek képlékenyen (sem hidegen, sem melegen, valamint sem hidegen és melegen) nem alakíthatók, a karbon tartalmuk 2,11 ... 6,69 % -ig terjed. A vas-karbon ötvözetek alapját, az egyik alkotó elemét alkotó vas a természetben elemi formában nem fordul elő. Érceiből kohósítással nyers-vasat állítanak elő, a nyers vas összetételét és egyéb jellemzőit finomítva, célszerűen megválasztva és megváltoztatva ötvözéssel öntöttvassá alakítható. A nyersvasból különféle acélgyártó eljárásokkal készítik az acélt. A nyersvasat oxidos, szulfidos v. karbonátos érceiből állítják elő kohósítással. Ezt a folyamatot nevezik úgy, hogy nyersvas gyártás. A nyersvasgyártás alapanyagai: 1. 2. 3. 4.

A vas és mangánércek A vastartalmú ipari melléktermékek A hőenergia-hordozók A salakképzők 1. Vasércek:  Hematit, v. vörösvasérc Fe2O3 Vastart.: 70%  Magnetit v. mágneses vasérc Fe3O4 Vastart.: 72,41%  Hidrohematit Fe2O3 * 0,5 H2O Vastart.: 66,27%  Goetit Fe2O3 * H2O Vastart.: 62,92%  Limonit v. barnavasérc Fe2O3 * 1,5 H2O Vastart.: 59,89%  Vaspát v. szidelit FeCO3 Vastart.: 48,28%  Kalkopirit CuFeS2  Pentlandit (Fe, Ni)*S  Ilmenit (FeMgO)*TiO2  Pirit FeS2 Mangánérc:  Baunit 3Mn2O3 * MnSiO3 25-28% Mn  Magnetit MnO * OH 14-16% Fe  Rodokrosit MnCO3 2. Vastartalmú ipari melléktermékek:  Szálló porok 35-70% vast.  Martin és egyéb fémkohászati salak 15-35% vast.  Vörös iszap 28,5-35% vast.  Piritpörk 55% vast.  Hengerneve 60-70% vast.  Égetett vasforgács 3. Hőenergia hordozó anyagok:  Koksz  Barnaszén koksz  Soványszén (koksz)  Antracit  Faszén  Petrolkoksz 4. Salakképző anyagok:

16 oldal


     

Égetett mész ( CaO ) Mészkő ( CaCO3 ) Dolomit CaMg ( CO3 )2 Kvarcit ( SiO2 ) Korund ( Al2O3 ) Ankerit ( CaFeMg ( CO3 ) 2 ) Ezeket az anyagokat adagolják rétegesen a nagyolvasztónak nevezett aknás kemencébe. A vasérceket akkor gazdaságos kohósítani, ha a vastartalmuk legalább 30%. Az ennél kisebb vastartalmú érceket dúsítják úgy, hogy a vastartalmuk legalább 40 % legyen.

A nagyolvasztó bekerülő anyag összetétele:  Vasérc ( ha az érc Fe tartalma min 40 % )1000Mp ( tonna )  Hőenergia hordozó anyag 400Mp  Salakképző anyag 100Mp A hőenergia hordozók szerepe a kohósítás során:  kb. 50 % hőenergia  kb. 44 % redukció  kb. 6 % karbonizáció A nyersvas gyártás során általában az oxidos ércekből redukcióval állítják elő a nyersvasat. A nagyolvasztóban kétféle redukció megy végbe: - ( 400 ) ... 600 ... 1000 oC közvetett v. indirekt reakció, ahol nem közvetlenül a karbon, hanem a széndioxid redukál. 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 FeO + CO = Fe + CO2  1000 ... 1600 oC között játszódik le közvetlen v. indirekt reakció, amely során közvetlenül a karbon redukál. 3Fe2O3 + C = 2Fe3O4 + CO Fe3O4 + C = 3FeO + CO FeO + C = Fe + CO A nagyolvasztóból kikerülő nyersvas karbon tartalma 3,2 ... 4,3 % emellett több kevesebb mangánt, 1 ... 2 % szilíciumot és foszfort tartalmaz. Az acélt nyersvasból acélgyártó eljárásokkal állítják elő. Az acélgyártó eljárásoknak két fő folyamata van: 1. Frissítés 2. Dezoxidálás 1.Frissítés fogalmán a nyersvas karbon, valamint egyéb ötvöző és szennyező anyagainak Mn, Si, S, P kiégését értjük, azaz ezeket a szennyező anyagokat el kell oxidálni. 2.Dezoxidálás: A frissítés folyamán nem csak a nyersvas karbon tartalma, valamint az ötvöző és szennyező anyagai oxidálódnak, égnek ki, hanem maga a vas is oxidálódik és FeO vasoxidul keletkezik. A

17 oldal


dezoxidálás nem más, mint ennek a vasoxidul oxigénjének a lekötése a karbonnál nagyobb oxigén affinitású elemekkel. Ezeket az elemeket, ezeket az anyagokat dezoxidáló szereknek, dezoxidáló anyagoknak nevezzük. pl.: Mn, Si, Al, Ti, Ta, Zn Az egyes acélgyártó eljárások csoportosítása a frissítés szerint: 1.Szénfrissítéses acélgyártó eljárás: A körte alakú konverterbe öntött folyékony nyersvason levegőt fúvatnak keresztül. Frissítést a folyékony fürdőn átfúvatott levegő oxigénje végzi, mégpedig úgy, hogy az oxigén egy része közvetlenül a karbon atomokkal érintkezik, más része úgy, hogy a levegő oxigénje oxidálja a vasat is és a vasoxidul oxigénjét a karbon atomokkal reakcióba léptetve szén - monoxidként távozik a kürtőbe. (Bessemer; Thomas) 2.A frissítést a folyékony fémfürdő felszínén úszó salak vasoxidjának oxigénje végzi. (Ívfényes acélgyártás ; Siemens - Martin)

 FeO  FeO

L

3.Oxigénfrissítéses eljárás: A frissítést a folyékony fürdő felszínére v. a folyékony fürdő felszíne alá v. a folyékony fürdő felszínére és felszíne alá befúvatott oxigén végzi. (L - D eljárás, Rotor eljárás., Kaldó eljárás.) 4.A nagyfrekvenciás acélgyártó eljárásnál nincs frissítés, mert a betétanyagban keletkező örvényáramban az acélt megolvasztják, de örvényáram a salakban nem keletkezik, ezért a salakot nem olvasztja meg, és mivel nincs olvadt salak, ezért ennek a vasoxidul tartalma nem tud bejutni a folyékony fürdőbe, így a frissítés folyamata elmarad. A betétanyagokat úgy válogatják össze, hogy a megfelelő összetételű acélt kapják az olvasztás során. Megújulás, poligonizáció, újrakristályosodás, szemcsedurvulás A fémek, ötvözetek szilárdságát változtatni, általában növelni a következő eljárásokkal lehet:  Ötvözés  Hőkezelés  Hidegalakítás Az ötvözés túlnyomórészt az anyagok folyékony állapotában történik. Az ötvözött anyagok szilárdsága hőkezeléssel tovább fokozható az ötvözött és hő kezelt anyagok esetén a szilárdságnövelés egyetlen további módja az ötvözést és a hőkezelést követő hidegalakítás. Az egyfázisú ötvözetlen anyagok szilárdságnövelése gyakorlatilag csak hidegalakítással érhető el. A hidegalakítások célja legtöbbször az alkatrész alakjának a megadása valamilyen forgács nélküli alakító technológiával. E forgács nélküli alakító technológiákkal együtt járó jelenség más, mint a szilárdsági jellemzők növekedése és ami ezzel együtt jár a képlékenységi az alakíthatósági jellemzők csökkenése. Több hidegalakító technológiánál fellépő kívánalom, nagy szükségszerűség, hogy a darabokat nagyobb mértékben, nagyobb alakítási mértékkel kellene tovább alakítani, de az anyag alakváltás képességének a kimerülése végett a további hidegalakítás már nem lehetséges, mert a tovább alakítandó anyag eltörik, elreped, elszakad vagy kiszakad. Éppen ezért a hidegen alakított darabok tovább alakíthatósága, úgy lehetséges, hogy előzetes hidegalakítás okozta felkeményedést, az alakítási keményedést egy hőkezelési eljárással megszüntetjük. A darabokat un. újrakristályosító eljárásnak vetjük alá.

18 oldal


A hidegen keményedett azaz a hidegen alakított egy fázisú fémek lágyulása három lépcsőben, szakaszban megy végbe: 1. A megújulás és a poligonizáció szakasza 2. Az újrakristályosodás vagy rekrisztallizáció 3. A szemcsedurvulás szekunder rekrisztallizáció A hidegen keményedett egyfázisú fémek szerkezet érzékeny és szerkezet érzéketlen tulajdonságának a változása a hőmérséklet függvényében. I. Az első szakasz a megújulás és poligonizáció szakasza, ebben a szakaszban a szerkezet érzékeny tulajdonságok, amelyek a rácsszerkezettől függnek, ilyenek a mechanikai tulajdonság jellemzők, szilárdsági jellemzők (HB, HV, HRC, Re, Rm, ...) valamint a képlékenységi jellemzők ( A, Z, e, q, j, x). Ebben a szakaszban gyakorlatilag nem változnak meg a szerkezet érzéketlen tulajdonságok (pl.: rugózás, villamos ellenállás, termoelektromos erő, a villamos vezető képesség, és a mágneses szuszceptibilitás) és a lágyított állapotnak megfelelő értéket veszik fel. A megnyúlás során, a hidegalakítás következtében meg növekedett pontszerű rácshibák száma az adott hőmérsékletnek megfelelő egyensúlyi értékre csökkent és a diszlokációk száma nem változik csak az elrendeződése. Az üres rácshelyek a diszlokációk extrasíkjainak a végéhez diffundálnak és azok ott előidézik a diszlokációk mászását. A diszlokáció mászása abban nyilvánul meg, hogy a csúszósík egy rácsparaméternyit vagy atomátmérőnyit feljebb csúszik. A megnyúlási szakasz végét jelentő poligonizáció során a diszlokációk extrasíkjai a számukra legkedvezőbb energetikai helyzetbe kívánnak kerülni. Ennek következtében az eltorzult, elgörbült csúszási síkokban összevissza, nem meghatározott rendben elhelyezkedő diszlokációk extrasíkjai egymás alá kerülnek. E diszlokáció mozgás következtében az extrasíkok egymással 0,5 ... 1,5 fokos szöget zárnak be ( csúszósíkjaik is egymással ) és így bekövetkezik a poligonizáció jelenségei. II. Az újrakristályosodás szakaszában a szerkezet érzékeny tulajdonságok azaz, a mechanikai tulajdonság jellemzők a lágyított állapotnak megfelelő értéket veszik fel. A szilárdság jellemzők a lágyított állapotnak megfelelő értékre csökkennek míg a képlékenységi, az alakíthatósági jellemzők a lágyított állapotnak megfelelő értékre növekednek. Az újrakristályosodás során a hidegalakítás következtében megnyúlt, eltorzult, ellaposodott krisztallitokat, szemcséket új ( közel gömb alakú ) krisztallitok, szemcsék váltják fel. Az újrakristályosodás során az újrakristályosodott szemcsék kristályosodási középpontjainak a helyét a poligonizáció során kialakult új feszültségmentes gyakorlatilag torzulásmentes rácsrészek veszik át. A legnagyobb mértékben a legjobban deformált részecskék egyensúlyivá történő alakításához kell a legkevesebb a legkisebb energiát belevinni az anyagba és leghamarább ezek a részek kristályosodnak újra. Az újrakristályosodott szemcsék mérete függ az előzetes hidegalakítás mértékétől és az újrakristályosodás mértékétől és az újrakristályosítás idejétől, valamint időnként a felhevítés sebességétől. A kritikus alakítási mérték alatt azt az alakítási mértéket értjük, ahol megindul és lejátszódik, végbemegy az újrakristályosodás, ennél kisebb alakítási mértéknél nem következik be újrakristályosodás. III. A harmadik szakaszban a szemcse durvulás

19 oldal


szakaszában a szerkezet érzékeny tulajdonságok közül a szilárdsági jellemzők kis mértékben, nem számottevő mértékben, de csökkennek, míg a képlékenységi, az alakíthatósági jellemzők a szilárdsági jellemzőkkel ellentétes értelemben, kismértékben, nem számottevő mértékben, de növekednek. A szemcsedurvulás azaz a szekunder újrakristályosodás során a krisztallitok a szemcsék határai a görbületi középpontok irányába tolódnak el, azaz a domború szemcsék megszűnnek.

Acélok csoportosítása kiképzési módjai szerint: 1. Csillapítatlan 2. Félig csillapított 3. Csillapított v. megnyugtatott 4. Különleges v. különlegesen megnyugtatott 1. Csillapítatlan v. nem megnyugtatott acélok: A csillapítatlan acélokra jellemző, hogy csak mangánnal dezoxidálják, ha folyékony acélban C * 0 >= 0,05 * 0,05 = 0,0025% az atmoszférikus nyomáson folyékony állapotban lejátszódik az FeO + C = Fe + CO. A CO gáz halmazállapotú, ezért bugyogva eltávozik a fürdőből, a folyékony acélfürdő felszínének a fövését, a forrását a csillapítatlanságot a nem megnyugtatottságát okozza. Az acél dermedése során a folyékony állapotból a szilárd állapotba átmenet fajtérfogat változással jár, fogyási üregek lunkerek, szívódási üregek keletkeznek. Ezeket a lunkereket a keletkező CO hólyagocskák halmaza képezi, alkotja. Az acél dermedését követő meleghengerlés során a CO hólyagokból a CO kiszorul, és ezeknek a felülete összeheged. Az ilyen acélok fajhője kb. 95 ... ( 100 % ). Egy acélt arról lehet felismerni, hogy csillapítatlan, hogy az Si tartalom Si <= 0,05 ... ( 0,07 ) %. A csillapítatlan acélok ömlesztő hegesztése során a hegvarrat gázhólyagos lehet, ezért a csillapítatlan acélt ömlesztő hegesztéssel nem lehet hegeszteni. Csillapítatlan kivitelben készülnek a 0,25 % -nál kisebb széntartalmú általános rendeltetésű szerkezeti acélok egy része, valamint a hajlítható, sajtolható, mélyhúzható, a kiválóan mélyhúzható és öregedésálló finomlemezek. 2. Félig csillapított acélok: Az acélokat csak mangánnal és alumíniummal dezoxidálják. Bennük a dermedés során csak részlegesen játszódik le: FeO + C = Fe + CO reakció. Az így keletkező CO a fürdő felszínét hullámossá, részben buborékossá teszi. A keletkező CO nem elegendő ahhoz, hogy a fogyási üregeket, lunkereket kitöltse és amelyek a fajtérfogat különbségtől ( a folyékony és a szilárd acélok ) oldódnak, ezért a félig csillapított acélok anyag - kihozatali tényezője kb. 90... 95 %. Onnan ismerhető fel az acél, hogy félig csillapított, hogy az Si tartalma 0,05 ... ( 0,07 ) % < Si < 0,15 ... ( 0,17 ) % félig csillapított kivitelben a kis karbon tartalmú drótok készülnek. 3. Csillapított vagy megnyugtatott acélok: Az acélokat Mn -el, Si -vel és Al -el dezoxidálják. Bennük a dermedés során nem játszódik le az FeO + C = Fe + CO reakció, emiatt a folyékony fürdő felszíne nyugodt, csillapodott, sima. A fogyási üregeket vagy lunkereket ill. szívódási üregeket nem tölti ki a CO, ezért a csillapított acélok anyaghordozó tényezője 85 ... 90 %, ritkán 80 ... 90 %, esetenként csak 75 %. Csillapított az acél, ha 0,15 ... ( 0,17 ) % < Si < 0,35 ... ( 0,37 ) ... 0,4 %. Csillapított kivitelben készülnek a 0,25 % -nál nagyobb C - tartalmú ötvözetlen acélok, valamint valamennyi minőségi nemesacél.

20 oldal


4. Különlegesen csillapított v. különlegesen megnyugtatott acélok: Az acélokat az öntés előtt a Mn -on, Si -on és Al -en kívül V, Ta, Ti, Zn, és Hf valamelyikével ötvözték, hogy a dermedés során ezeknek az elemeknek a nitridjei kristályosodási középpontok szerepét töltsék be, és az acél finomszemcsés legyen. Ugyanis a finomszemcsés acélok a ridegtöréssel szemben sokkal ellenállóbbak, bennük a ridegtörés jelensége sokkal kisebb valószínűséggel fordul elő.

Az acélok csoportosítása felhasználási területei szerint 1. Szerkezeti acélok 2. Szerszám acélok 3. Különleges rendeltetésű acélok 1. A szerkezeti acélok azok az acélok, amelyekből szerkezeti elemek készülnek. Olyan szerkezeti elemek, amelyekkel megmunkálást, forgácsoló v. forgács nélküli alakítást közvetlenül nem végzünk, emiatt a C tartalmuk 0 ... 0,6 % közé esik. A 0,6 % felső határt az indokolja, hogy 0,6 % vagy annál nagyobb karbon tartalom esetén csökken le az acél fajlagos ütőmunkája ( KCU, KCV ) a kritikusnak tartott 35 J / cm3 körüli 40 J / cm3-re!! Szerkezeti elemként olyan acélt kell alkalmazni, amely ridegen viselkedik, tilos ,élet- és bukás veszélyes! 2. A szerszámacélok: azok az elemek amelyekkel megmunkálást végzünk, forgácsolással v. forgács nélküli alakítással vagy más módon. A szerszámacélok C - tartalom határai 0,6 ... 2,11% C, de a dinamikus igénybevételnél a keménységből, a kopásállóságból engedünk a szívósság érdekében, emiatt ( 0,3 ) ... 0,6 ... 2,11 % C. 3. Különleges rendeltetésű acélok: azok az acélok, amelyek valamilyen különleges feladatot látnak el, különleges célt szolgálnak. Pl.: korrózióállóság, hőállóság, ridegállóság. Az acélok csoportosítása használati tulajdonságuk alapján 1. Kereskedelmi v. alapacélok 2. Minőségi acélok 3. Nemes acélok 1. Kereskedelmi v. alapacélok: csoportjába azok az acélok tartoznak, amelyek 1 legfeljebb 2 kívánalomnak, előírásnak tesznek eleget, v. egynek sem felelnek meg. 2. Minőségi acélok:

21 oldal


azok az acélok, amelyek meghatározott célra alkalmasak, de ezen cél ill. mechanikai tulajdonságok biztosítására, beállítására „nem követelmény”, nem előírás az azonos hőkezelési technológia alkalmazása. 3. Nemes acélok: Azok az acélok, amelyek alkalmasak azonos hőkezelési technológia alkalmazása. Egyensúlyi szövetszerkezet alapján lehet:  Ferritképző  Ausztenit képző Az ötvözés mértéke szerint lehet:  ötvözetlen  ötvözött: - gyengén Sötv. < 5%  közepesen 5% < Sötv. < 10%  erősen Sötv. < 10%  mikro ötvözött: ha a mikroötvöző mennyisége <= 0,15% /A C nem számít ötvözőnek./ Ötvözetlen az acél ha: Mn <= 1,65 % Si <= 0,5 % Cr <= 0,3 % Ni <= 0,3 % Cu <= 0,4 % Pb <= 0,4 % Nb <= 0,06 % Mo <= 0,08 % Ti <= 0,05%

Al <= 0,1% Co <= 0,1% Be <= 0,1% Bi <= 0,1% Te <= 0,1% Se <= 0,1% V <= 0,1% W <= 0,1% B <= 0,0008 %

Rendeltetés szerint lehet:              

Általános rendeltetésű szerkezeti acélok Hegesztett acélok fokozott szerkezeti követelményhez Acélok nyomástartó edényhez Finomlemezek Betétben edzett acélok Nemes acélok Rugó acélok Automata acélok Hőálló acélok Korrózióálló acélok Kriogén hőmérsékletre Időjárás álló szerkezeti acélok Szerszám acélok Ötvözött acélok 22 oldal


 Ötvözetlen acélok  Gyors acélok  Szelep acélok Az acélok mechanikai és egyéb tulajdonságai Szakítószilárdság: A színvas azaz a ferrit szakítószilárdsága 250 MPa, míg a 0,77 % C tartalmú eutektoidos összetétel perlitjének a szakítószilárdsága 850 - 900 MPa. 0 és 0,77% között a perlit mennyiségének növekedésével arányosan a szakítószilárdság is arányosan, lineárisan növekszik 900 MPa -ig. A perlit nagy szakítószilárdsága a ferrithez viszonyítva, mint egy 3,5 - szeres. Ezt az adja, hogy mintegy kb. 1/8 -ad részét kitevő FeC -nek nagy a szakítószilárdsága, másrészt a perliten belül az a - szilárd oldat és az Fe3C határán fennmaradtak a kiindulási ausztenitjével azonos orientációjú rácsba illeszkedő vasatomokat összetartó atomos kötőerők. 0,77 ... 2,11% között a szakítószilárdság 850 ... 900 MPa -ról lineárisan a perlitszemcséket körbevevő szekunder cementit háló mennyiségének megfelelően lineárisan csökken. A csökkenés valószínű fémtani oka, hogy amíg a perlit szemcséin belül lévő a - szilárd oldat és az Fe3C lemezkék határain fennmaradtak a kiindulási ausztenitével azonos orientációjú rácsba illeszkedő vasatomokat összetartó atomos kötőerők, addig ez a helyzet, állapot ha az egyes perlit szemcsék a - szilárd oldata és a szekunder cementit háló vaskarbidja között nem áll fenn. Mert egyrészt az egyes perlitszemcsék a - szilárd oldatainak a rácsaiban az orientáció eltérő, másrészt a szekunder cementit vaskarbidjának a képződésében az eredeti ausztenit szemcsehatáron elhelyezkedő, rendezetlen vasatomok vesznek részt, az odadiffundálódott karbon atomokkal. A rendezetlen vasatomok között, természetesen nagyobb a távolság, ebből adódóan kisebb az atomos kötőerő, tehát a szekunder cementit háló mintegy eltávolítani, elkülöníteni igyekszik a perlitszemcséket, ezért a vastagságukkal növekvő mértékben csökken a szakítószilárdság is. Folyáshatár: A színvas, azaz a ferrit folyáshatára 150 MPa, az eutektoidos összetételű acél perlitjének a folyáshatára a ferritének mintegy háromszorosa azaz 450 MPa. 0 ... 0,77% között a perlit mennyiségének növekedésével arányosan a folyáshatár is lineáris növekszik 150 -ről 450 MPa -ig. 0,77 ... 2,11% között a folyáshatár a megjelenő szekunder cementit háló mennyiségének növekedésével lineárisan továbbnövekszik 630 MPa. A folyáshatár folyamatos növekedésének oka az, hogy 0 ... 0,77% között a ferritben ( a - szilárd oldatban ), valamint a perlit a - szilárd oldatában bekövetkező elcsúszásokat a perlit gyakorlatilag maradó alakváltozásra képtelen Fe3C lemezkéi akadályozzák, gátolják. 0 ... 0,77% között a folyáshatár további jelentős növekedését az okozza, hogy a perlit a - szilárd oldatban bekövetkező elcsúszásokat nem csak a perlit maradó alakváltozásra képtelen Fe3C lemezkéi akadályozzák, hanem a perlit szemcséket körbevevő, övező szekunder cementit háló Fe3C -ja is gátolja, mert ez a Fe3C maradó alakváltozásra ugyanúgy képtelen. Brinnel keménység: A színvas azaz a ferrit Brinnel keménysége 80 HB, míg az eutektoidos összetételű ( 0,77% C ) acél perlitjének a Brinnel keménysége a ferritének mintegy kb. 3,5 - szerese. A perlitnek a ferrithez viszonyított nagyobb kénységét az adja, hogy a perlitet alkotó egyik alkotó fázis a kb. 1/8 -ad részig Fe3C viszonylag nagy keménységű ( 850...900...( 1100 ) HV ) és ez a 80 HB » 80 HV keménységű a szilárd oldat perlit szemcséken belüli átlagos keménységét megnöveli 255...270 HB -re. 0 ... 0,77 % között a perlit mennyiségének növekedésével arányosan a

23 oldal


kéménység is lineárisan növekszik 80 HB -ről 255...270 HB -re. 0,77 ... 2,11 % között a Brinnel keménység lineárisan tovább növekszik, a szekunder cementit Fe3C -jének a mennyiségével arányosan, lineárisan, mert a szekunder cementit háló Fe3C -je is viszonylag kemény ( 850...900...( 1100 ) HV ). A sec. cem. max menny. » 20%. Fajlagos keresztmetszet csökkenés kontrakció: A színvas azaz a ferrit kontrakciója, amely exponenciálisan csökken 0,77 % -ig, mintegy 1/4 részére ( 20 % -ra ), mert a perlites szövet keresztmetszet csökkenését a maradó alakváltozásra képtelen vaskarbid csökkenti. 0,77 ... 2,11 % között a kontrakció exponenciálisan tovább csökken 10 ... 8 ... 5 % -ra, a szekunder cementit Fe3C -jének a képlékeny alakváltozásra való képlékenysége következtében. A kontrakció értékét a görbe ex jellege miatt meghatározni lineárisan a hasonló háromszögek módszerével nem szabad. A fajlagos nyúlás: A színvas azaz a ferrit fajlagos nyúlása minimum 40 %, az eutektoidos összetételű acél perlitjének a fajlagos nyúlása a ferritének az 1/5 -e, azaz 8 % -a. 0 ... 0,77 % között a fajlagos nyúlás exponenciálisan csökken, a perlitszemcsék maradó alakváltozásra képtelen vaskarbidja miatt, amely 0,77 ... 2,11 % között tovább exponenciálisan csökken 5 ... 3 ... 2 % -ra, mert a fajlagos nyúlást az a - szilárd oldat képlékeny alakváltozó képességét nem csak a perlit Fe3C lemezkéi, hanem a szekunder cementit Fe3C -je is tovább csökkenti. Fajlagos ütőmunka ( KCU ): A színvas azaz a perlit fajlagos ütőmunkája 250 J/cm. Ezt a fajlagos ütőmunkát, azaz az a - szilárd oldat dinamikus igénybevételekkel szembeni ellenálló képességének a módszere. A perlitszemcsék kemény, rideg, maradó alakváltozásra képtelen Fe3C lemezkéi, valamint a szekunder cementit Fe3C hálója rohamosan csökken. 0,6 % C tartalomnál csökken le a fajlagos ütőmunka a kritikusnak tartott 35 J/cm2 ( 40 J/cm2 ) -re exponenciálisan és onnan tovább exponenciálisan csökken, ezért a 0,6% -nál nagyobb C -tartalmú acélok általában ridegek, vagy ridegen viselkednek, dinamikus igénybevételre alkalmatlanok. A C tartalom növekedésével romlik, azaz csökken a villamos vezetőképesség, nő a watt veszteség és a hiszterézis. A karbontartalom növekedése vagy csökkenése a korrózióállóságot nem befolyásolja. A C tartalom növekedésével nő az acél szemcsedurvulási hajlama. Az acélok edzés utáni keménysége, azaz az acél martenzitjének a keménysége elsősorban a C tartalomtól függ. Edzett acél: Edzettnek nevezzük azokat az acélokat vagy az acéloknak azon részét, amelynek a martenzit tartalma legalább 50%. A tökéletesen edzett acél szövetszerkezete martenzites ( 100% ). A martenzitnek viszont az a tulajdonsága, hogy 0 ... 0,22 % -ig szívós, azaz maradó alakváltozásra is képes. 0,22% felett a martenzit vagy az edzett acél legjellemzőbb tulajdonsága a keménysége. 0,22% felett a martenzit rideg, maradó alakváltozásra képtelen, a képlékenységi jellemzői gyakorlatilag közel egyenlő nullával. Az acél edzése úgy történik, hogy felhevítik az acélt az ausztenitési hőmérsékletre és az ausztenites hőmérsékleten hőn tartják a homogén ausztenites szövetszerkezet kialakulásáig, majd ez után a felső kritikus lehűlési sebességgel, vagy ennél nagyobb hűtési sebességgel lehűtik a martenzitra átalakulás kezdeti hőmérsékletéig és onnan folymatosan tovább ( a felső kritikus lehűlési sebességnél kisebb hűtési sebességgel is lehet hűteni ) a martenzites átlalkulás végéig. Ekkor az acélban a martenzites átalakulás játszódik le.

24 oldal


A felső kritikus lehűlési sebesség: Az a legkisebb hűtési sebesség, amelynél még martenzit keletkezik 100% mennyiségben vagy az a legnagyobb hűtési sebesség, amelynél már csak martenzit keletkezik. Alsó kritikus lehűlési sebesség: Az a legkisebb hűtési sebesség, amelynél még keletkezik martenzit ( legalább 1% ) vagy az a legnagyobb hűtési sebesség, amelynél már keletkezik martenzit ( legalább 1% ). Tedz = Tauszt = 0 ... 0,77 % C 0,77 % C 0,77 ... 1 % C 1 % C felett

A3 + 20 ... 50oC A1 + 20 ... 50oC Acm + 20 ... 50oC Acm + 20 ... 50oC

Általános rendeltetésű ötvözetlen szerkezeti acélok ( gépacélok ) Ezek az acélok teszik ki az ipari felhasználás 70 ... 80 % -át. Ezeket az acélokat valamilyen félkész állapotban rúd vagy idomacélok, szélesacélok, laposacélok, abroncsok formájában lehet kapni. Ezekből a félkész termékekből forgácsolással állítják elő az alkatrészeket, és a forgácsolás után közvetlenül, hőkezelés nélkül építik be. Ezeket az acélokat nem célszerű, nem szabad a lágyítás vagy a feszültség csökkentő izzítás kivételével, hőkezelésnek alávetni. Forgácsolással készül: épület, gép, híd, hajó, daru és egyéb gép, valamint készülékalkatrészek, amelyek a forgácsolással nyerik el a végső alakjukat. Különféle hengerek, hajtórudak, különféle kötőelem, ékszíjtárcsák, távtartók, gyűrűk, prizmák, alátétek, szíj - ékszíjtárcsák, fogaskerekek vagy alárendelt helyeken lánckerekek, kilincskerekek, mezőgazdasági, háztáji berendezések, különféle perselyek, fedelek, tárcsák. Átmeneti hőmérséklet: Olyan hőmérséklet értünk, amely hőmérsékleten a fajlagos ütőmunka a 35 J/cm2 értékre csökken illetve növekszik. TTKV: B: +20oC C: 0 oC D: -20 oC E: -50 oC Új Jelölések: Fe 310 B Fe 235 B Fe 235 C Fe 235 D Fe 275 B Fe 275 C

Fe 355 B Fe 355 C Fe 355 D Fe 490-2 Fe 590-2 Fe 690-2

25 oldal


Fe 275 D Régi jelölések: A0, A34, A38, A44, A50, A60, A70 Az Fe olyan általános rendeltetésű ötvözetlen szerkezeti acélt, gépacélt jelent, amelynek a vegyi összetétele nem szavatolt. 310, 490, 590, 690: A szakító szilárdság alsó határa Rmmin [ MPa ] 235, 275, 355: Folyáshatára Remin [ MPa ] B, C, D: Az átmeneti hőmérsékletre utal 2: az acél csillapított A .. .. : általános rendeltetésű ötvözetlen szerkezeti acél, melynek vegyi összetétele nem szavatolt. A0, A 34, A 38, A 44, A 50, A 60, A 70: 34 ... 70 Rmmin [ MPa / 9,81] ( Az A0 kivételével lehetnek különböző jelek ) A 34 ... A 70: H: HN: HS: HG: HSR: HGR:

hidegen húzott hidegen húzott és normalizált hidegen húzott és feszültség mentesített hidegen húzott és lágyított hidegen húzott és revementesen feszültségmentesített hidegen húzott és revementesen lágyított

Olyan forgácsolással készített alkatrészek, ahol a hideghúzással létrehozott IT 11 valahol megmarad. B0 B34 B38 B44 B50 B60 B70

Rm=0 Rmmin [ MPa / 9,81] Rm=34 Rmmin [ MPa / 9,81] Rm=38 Rmmin [ MPa / 9,81] Rm=44 Rmmin [ MPa / 9,81] Rm=50 Rmmin [ MPa / 9,81] Rm=60 Rmmin [ MPa / 9,81] Rm=70 Rmmin [ MPa / 9,81]

A B olyan általános rendeltetésű ötvözetlen szerkezeti acélt jelentett, amelynek a vegyi összetétele szavatolt és amelyet tovább meleg képlékeny alakítás céljára rendeltek. Finomlemezek A finomlemezek fogalmán az általában ( 0,2 ) ... 0,5 ... 3 mm vastagságú lemezeket, felette durva lemezekről beszélünk, ( 0,2 ) ... 0,1 alatt fóliáról beszélünk. A finomlemezek jele: H2H

S1H

M1H

K1H

26 oldal


H2B H2H H3B H3F S3F

S2H S2B S3H S3H

M2H M2P M3H M3P

K2H Kö1H Kö2H S3P

Az első betű: H: S: M : K: Kö   :

hajlítható sajtolható mélyhúzható kiválóan mélyhúzható kiválóan mélyhúzható és öregedésálló

1, 2, 3 ( a középső szám ): Felület minőségét jelölő megkülönböztető szám. Minél kisebb annál finomabb felületet jelöl, minél nagyobb annál durvább. A harmadik betű: xxH: xxP: xxF:

hidegen hengerelt melegen hengerelt és pácolt melegen hengerelt

Ezeknek a lemezeknek: a C tartalma » 0,1% a Mn = 0,15 ... 0,4% a Si  0,07% Ţ csillapítatlan acélból van a Rm = 350 ... 490 MPa Ţ jól alakíthatók Felhasználási területek: Olyan lemezből készült alkatrészek, amelyek kivágással, lyukasztással nyerik el alakjuk egy részét, amelyek után a bevágás vagy a kicsípés alkalmazásával vagy mellőzésével továbbiakban még vagy hajlítunk, vagy sajtolunk, vagy nyútóhúzzuk, vagy mélyhúzzuk vagy ezeket még összekombináljuk. Ilyen formában különféle lemezalkatrészek, lemezalátétek, burkolatok, tepsik, tálcák, különféle mozgató mechanika alkatrészek a fémmechanika területének a gépjárműgyártás területén, zár alkatrészek, zár nyelvek, karosszéria elemek, háztartási edények, lábasok stb. A kiválóan mélyhúzható és öregedésálló finomlemezek olyan nyújtóhúzással, sajtolással készülő alkatrészeket, ahol a lemez gyártása és a felhasználás között hat hétnél hosszabb idő eltelik vagy az egyes alakító műveletek között 2 ... 6 hét eltelhet. Az öregedés: A lágyacélok esetében két fajta létezik az egyik edzési vagy rögzítési öregedés, a másik az alakítási öregedés. Abban nyilvánul meg, hogy kis alakítási mérték hatására az alakítási öregedésre hajlamos acél mechanikai tulajdonságai az alakítási követően 2 ... 3 hét - 5 ... 6 hét alatt megnövekednek, a képlékenységi jellemzőik pedig lecsökkennek. Ennek az a oka, hogy a

27 oldal


diszlokációk extrasíkjaik végére az intersztíciósan elhelyezkedő meg nem kötött nitrogén, karbon ( ritkábban oxigén, hidrogén ) a diszlokációk extrasíkjainak a végére vándorolnak, a diszlokációk végét leblokkolva. Hegeszthető acélok fokozott szerkezeti követelményekhez ( Finomszemcsés szerkezeti acélok ) S 275 N S 275 NL S 275 M S 275 ML

S 355 N S 355 NL S 355 M S 355 ML

S 420 N S 420 NL S 420 M S 420 ML

S 460 N S 460 NL S 460 M S 460 ML

S: Hegeszthető finomszemcsés acél 275, 355, 420, 460 Remin [ MPa ] N: Normalizált M: Termomechanikus kezelést kapott, olyan hőmérsékleten hengerelték, amelynek hatására kialakult mechanikai tulajdonság jellemzők hőkezeléssel nem állíthatók be. N - M: átmeneti hőmérséklete TTKV = - 20oC NL - ML esetén az átmeneti hőmérséklet TTKV = - 50 oC. Átmeneti hőmérséklet: az a hőmérséklet, ahol az anyag állapota szívósból ridegbe vagy ridegből szívósba megy át azaz az a hő, ahol a fajlagos ütőmunka a kritikusnak tartott 35 J/cm2 értékre csökken illetve növekszik. Ezek az acélok max. 0,2 % C tartalmúak, mert az ömlesztő hegesztés során a varrat átmeneti zónájának azon részei, amelyek az ausztenitesítési hőmérsékletre készülnek, melegednek fel, tehát ausztenitesednek, a nagy tömegű hideg rész hűtő hatása következtében gyorsan hűlnek, beedződnek, és sem a varratban sem a varrat átmeneti övezetében nem engedhetjük meg, hogy maradó alakváltozásra képtelen rideg szövetelem keletkezzen, mert a zsugorodás következtében a gátolt alakváltozásra a rideg szövetelem töréssel, repedés képződéssel reagál. Mn = 0,89 ... 1,5 ... 1,7 %; a kisebb folyáshatár esetén 0,54 ... 1,4 %; Ni = 0,5 ... 0,8 %; Cu = 0,3 ... 0,5 % Felhasználási területe: Épület, híd, hajó, daru, jármű, hegesztéssel készült szerkezeti elemei, tartók, csomólemezek, alaplemezek, vázak, gépkészülék hegesztéssel készült alap és felfogó lemezei, tartószerkezetei. Régebbi jelölések: 37 B C D 45 B C D 52 C D E E420 C D E E460 C D E Hegeszthető acélt jelent fokozott szerkezeti követelményekhez: Rmmin [ MPa / 9,81]: 37, 45, 52

28 oldal


Remin [ MPa ]: E 420, E 460; ( E: elasztikus, plasztikus határ ) B: C: D: E:

TTKV = + 20 oC TTKV = 0 oC TTKV = - 20 oC TTKV = - 50 oC;

A betűk az átmeneti hőmérsékletre utalnak. Acélok nyomástartó edényekhez 1. Acélok egyszerű nyomástartó edényekhez: SPH 235 SPH 265 SPH 275

A számok a folyáshatár alsó határa Remin [ MPa ] - 50C -ig lehet használni, addig jó ( ammónia tárolására )

2. Acélok nyomástartó edényekhez fokozottabb szerkezeti követelményekkel: P 275 N P355 N P 460 N P 275 NH P355 NH P 460 NH P 275 NL1 P355 NL1 P 460 NL1 P 275 NL2 P355 NL2 P 460 NL2 P 275, P355, P460: Acél nyomástartó edények fokozott, különleges követelményeknek. N: NH: NL1: NL2:

normalizált ( meleg körülmények ) melegszilárd ( meleg körülmények ) hidegszívós ( -50oC ), ( meleg és hideg körülmények, de hideg dominál ) különlegesen hidegszívós ( -70oC ), ( meleg és hideg körülmények, de hideg dominál )

C tartalmuk maximum 0,22 %, mert a martenzit 0,22 % alatt szívós. Magasabb hőmérsékletnél a nyomástartó edényeket nem a szakító szilárdság és nem a folyáshatárból, egy biztonsági tényező által meghatározott, megengedett feszültségre méretezik, hanem a húzás határra, a tartós folyáshatárra illetve az időtartam szilárdságra. Felhasználási terület: Különféle tartályok feneke ( palástja ), búvónyílások, karimák, fedelek, záró szerkezetek. Tartós folyáshatár ( T > 350 oC; T < 560 oC ) az a maximális feszültség, amely a vizsgálat 25. és 35. órája között nem okoz nagyobb nyúlás sebességet, mint 10-23 % / h és a vizsgálat 45. órájában a maradó megnyúlás értéke nem nagyobb, mint 0,2%. Általában emellett a kúszás határra nagy az időtartam szilárdsága. R 1/104  50 MPa 3. Acélok nyomástartó edényekhez szavatolt tulajdonságokkal növelt hőmérsékleten:

P 235 GH A számérték a folyáshatár: Remin [ MPa ] P 265 GH 29 oldal


P 295 GH P 355 GH 16 Mo 3

16: a közepes C tartalom 100 - szorosa;

3: a közepes Mo tart. 10 - szerese 13 CrMo 4 - 5 4: a közepes első ötvöző tartalom 4 - szerese; 5: a közepes 2. ötvöző tartalom 10 - szerese 10 CrMo 9 - 10 11 CrMo 9-10 Időjárásálló szerkezeti acélok v. másképpen légköri korróziónak ellenálló acélok:

Acélminőség jele C LK37B max LK37C 0,22% LK37D LK45B LK45C LK45D LK52B LK52C LK52D

Si Mn Cr min 0,5 0,15 0,6 0,8 max 0,4 0,6 0,8 0,9

Ni 0,2 0,5

0,6 1

0,3 0,6

1,3

Cu 0,2 0,5

0,3 0,6

Ezeket nem kell festeni, mert kb. 5 év alatt 1 oldalon 0,075 mm oxidréteg, és utána évente 0 ... 0,1 mm ( ha nincs rajta sérülés ). LK: légköri korrózióállóság 37, 45, 52: szakító szilárdság alsó határa ( MPa/9,81 ) B: +20 oC átmeneti hőmérséklet TTKV C: 0 oC D: -20 oC TTKV, TTKU: V alakú ill. U alakú ütvehajlító, megállapított átmeneti hőmérséklet. Átmeneti hőmérséklet: Az a hőmérséklet, ahol az anyag fajlagos ütőmunkája 35 J/cm2 értékre csökken illetve 35 J/cm2 -re növekszik. Az ötvözők szerepe: C: a max 0,22 C tartalom biztosítja a légköri korrózióálló acél ömlesztő hegesztése során a hegvarratba, valamint annak az átmeneti zónájában az ausztenisedett rész nagy tömegű hideg rész hűtőhatása miatt gyorsan hűtött és emiatt martenzitessé alakult szövet szívós viselkedését, mert 0,22% alatt a martenzit szívós. Si: 0,15 ... 0,4% Si tartalom biztosítja az acél csillapított viselkedését, hogy a varrat ne legyen gázhólyagos. Mn: kb. 1% -nyi Mn biztosítja szilárdságnövekedést, 1% Mn 100 MPa -lal növeli a szakítószilárdságot.

30 oldal


Cr: fokozza az acél légköri korrózióállóságát és 1% -nyi mennyisége a szakítószilárdságot 80 ... 100 MPa -lal növeli. Ni: fokozza az acél légköri korrózióállóságát és csökkenti az átmeneti hőmérsékletet. Cu: a légköri korrózióállóság biztosítása, fokozása céljából kerül az acélba, javítja a festék tapadó képességet. Felismerhetőségi jelei: Barna, lilásbarna oxidréteg vonja be. Ellenáll az időjárásnak ( csapadék, pára ). Alkalmazása: különféle szabadtéri tartószerkezetek ( rácsos tartók, távvezeték oszlop, stb. ), figyelembe véve a hőmérséklet ingadozást. A felhasználás során a különféle tartószerkezetek csavarozással, szegecseléssel v. hegesztéssel is készíthetők, csak a kötőelemek, valamint a hegesztőanyag anyagminősége egyezzen meg az alapanyag minőségével.

Finomlemezek általános rendeltetésű szerkezeti acélból: A34 1H A34 2H A34 2P A34 3H A34 3P A34 3F

A38 2H A38 3H A38 2P A38 3D A38 3F

A44 2H A44 3H A44 2P A44 3P A44 3F

A50 2H A50 3H A50 2P A50 3P A50 3F

A60 2P A60 3P A60 3F

A: általános rendeltetésű ötvözetlen szerkezeti acél ( összetétel nem szavatolt )

34 ... 60: Rmmin (MPa/9,81) 1 ... 3: felületminőség, minél kisebb annál finomabb H: hidegen hengerelt P: melegen hengerelt és pácolt F: melegen hengerelt Ezekből a lemezekből alárendeltebb helyeken lévő olyan alkatrészek készülnek, amelyek kivágással, lyukasztással, levágással, kicsípéssel, esetleg sajtolással, vagy nyújtóhúzással készülnek, és emellett az alkatrészeknek bizonyos mértékű hajlítást el kell tudni viselni. Pl. burkolatok, peremek, szélcsatornák falazatai. A műszaki gyakorlatban használt gépek, berendezések alkatrészeivel szemben időnként olyan követelményeket is támasztunk, hogy a gép, berendezés vagy szerszám lehetőleg kis súlyú, könnyű legyen, de emellett a mechanikai tulajdonságjellemzői közül a szilárdsága lehetőleg minél nagyobb legyen. A nagy szilárdság és a szívósság: ezek az acélok nagy szívósságú, szilárd maggal rendelkeznek, és a felülete kemény kopásálló kéreg. A nagy szilárdságon Rm > 1000 MPa szakítószilárdságot értünk. A nagy szilárdságot az acélok esetén hőkezeléssel lehet beállítani, biztosítani. Ezek a hőkezelések az un. szilárdságfokozó hőkezelések, a gyakorlatban inkább szívósságfokozó hőkezelésnek nevezzük.

31 oldal


Nemesítésen a szerkezeti acélok és a rugóacélok edzéséből és az azt követő magas hőmérsékletű megeresztésből álló hőkezelést értjük. A magas hőmérsékletű megeresztés hőmérséklete: 300 ... 700 oC max az A1. Ausztemperáláson egy olyan izotermikus hőkezelést értünk, amely során az acélt először ausztenitesítjük, majd utána nagyon gyorsan a bainites átalakulás hőmérsékletét jelző izotermán fém vagy sófürdőbe merítjük, és ott tartjuk a bainites átalakulás végéig. A patentírozás egy olyan termomechanikus eljárás, amely során a huzalokat ausztenitesítjük, majd a perlites átalakulás hőmérsékletét jelző izotermán fémfürdőbe mártjuk, és hőmérsékleten tartjuk az átalakulás befejezéséig, majd utána húzógyűrűn áthúzzuk. Nagyszilárdságú szívós magon kemény kopásálló kérget eredményező eljárások Betétedzés: A darab felületi kérgét C -ben dúsítják, megedzik a magot és a kérget is, ezáltal lesz nagy szilárdságú szívós magon kemény kopásálló kéreg. Nitridálás és a felületi edzések esetén a nagy szilárdságú szívós magot vagy nemesítéssel, vagy ausztemperálással állítják be, a kemény kopásálló kérget a nitridálás esetén a kéreg N tartalmának megváltoztatásával érik el, míg a felületi edzéseknél a kéreg összetétele nem változik meg, csak a szükséges mértékben, vastagságban újraedzik.

32 oldal


Betétedzésen egy cementálást, egy azt követő edzést, és egy azt követő alacsony hőmérsékletű megeresztést értünk. A betétedzés célja nagy szilárdságú szívós magon kemény kopásálló réteg létrehozása. A nagy szilárdságú szívós magot a max 0,22 % C tartalmú acél edzésével és alacsony hőmérsékletű megeresztésével érjük el, mert 0 ... 0,22 % C tartalom között az edzett acél martenzitje szívós, és nagy szilárdságú.

Cementálás Cementáláson az acél felületi kérgének a C -ben való dúsítását értjük, 0,6 ... 0,8 ... ( 1 ) % C tartalomig általában 0,5 ... 1 mm -es kéregvastagságban. A cementálás célja: Az acél felületi rétegeinek a C -ben való dúsítása, legalább 0,6 ... 0,8 ... ( 1 ) % C tartalomig, hogy az ilyen C tartalmú acélt megedzik, megfelelően kemény kopásálló kérget ( 60 +- 2 MRC ) kapjunk. A cementálás hőmérséklete: Tcem = A3 + 20 oC ... 150 oC, mert ezen a hőmérsékleten az acél szövetszerkezete ausztenites, amelynek a fázisa a g szilárd oldat, és ez az a szilárd oldat, amelyik legalább 0 ... 0,8 ... ( 1 ) % C -t képes oldani. Az A1 alatt azért nem cementálnak, mert 720 oC -on az acél szövetét alkotó a és FeC bázisok közül az a szilárd oldat C tartalma kisebb, mint az acél karbon tartalma, és ha az acél kérgébe C -t szeretnénk bejuttatni, a kérgen egy vékony vas - karbid réteg van, amely a további karbon - diffúziót megakadályozná. Cementálás közegei: 1. Szilárd cementáló anyagok:  Szenesítő vagy karbonosító anyagok: faszén, grafit, csontszén, tőszén, szaruszén, tőzeg 85 ... 95% faszén 15 ... 5% aktiváló anyag  Aktiváló anyagok, serkentő: BaCO3, Na2CO3, CaCO3 2. Folyékony cementáló szerek vagy anyagok ( ezek az anyagok a cementálás hőmérsékletén folyékonyak):  Cementáló sók: NaCN általában cementálásra KCN általában nitridálásra  Aktiváló vagy serkentő sók: BaCl2, NaCl, KCl Összetétele: kb 50 ... 80% NaCl 50 ... 20% aktiváló sók pl.: 80% NaCN + 20% BaCL2 50% NaCN + 20% BaCL 10% NaCl KCl 2 NaCN + 2 O2 = Na2CO3 + CO + N2 2 NaCN + O2 = 2 NaCNO 4 NaCNO = Na2CO3 + 2NaCN + CO + N 2 CO = CO2 + C megtapad az elemi C a darab felületén és bediffundál a darabba

33 oldal


NaCN + CO2 = NaCNO + CO 3. Gáznemű cementáló szerek ( általában szénhidrogénekből ) CH4, C2H, C3H8, C3H8 = 2 CH7 + C CH4 = C + 2 H2 Gáztérbe csöpögtetünk, elgőzölögtetünk, tökéletlenül elégetjük. Ilyen a: benzol, pirobenzol, lakkbenzin, petróleum, különleges petróleum. 2 CO « CO3 + C A cementáló szerekkel szemben támasztott követelmények:    

Atomos C -t legyen képes leadni Atomos C megtapadjon a cementálandó tárgy felületén Atomos C diffundáljon bele a tárgy felületébe A szilárd közegben az atomos C -t a karbonleadó anyagok ( cementáló anyagok ) adják le. pl.: csontszén, grafitpor BaCO3 « BaO + CO2 CO2 + C = 2 CO 2 CO = CO2 + C

A cementálás ideje A cementálás időszükséglete az elérhető kéregvastagságtól és a cementálás hőmérséklet mennyiségétől függ. Azzal, hogy a darabokat cementáltuk a felületén 0,6 ... 1 mm mély kb. 0,6 ... 1 % C tartalmú, karbonban dúsított réteget hoztunk létre a darab még nem lesz sokkal kopásállóbb, mint volt ezért, hogy az alkatrészen vagy a darabban kemény kopásállóbb kérget hozzunk létre, valamint a darab mag részének a szilárdsága nagy legyen és emellett a mag még szívós is legyen az acélt meg kell edzeni és alacsony hőmérsékleten meg kell ereszteni. Betétben edzhető acélok: A betétben edzhető acélok C tartalma 0 ... 0,22% -ig terjed, mert az ilyen C tartalmú acélok edzése során nyert martenzites szövetszerkezet szívós és viszonylag nagy szilárdságú, mert 0 ... 0,22% C -ig a martenzit szívós. A nagy C tartalmú ( 0,6 ... 0,8 ... 1 ) acél edzése során nyert martenzites szövet megfelelően kemény és kopásálló.

C10

C 0 ...

C15

0,22% 0,4

BC2

Si max

Mn 0,3 0,6 0,3 0,6 0,6 -

Cr

Ni

Mo 0,1 ... 0,5 ahol van

1

belőle

34 oldal


0,9 1

BC3 BCMo1 BCMo2 BNC2

0,6 0,9 0,3 0,6 0,3 0,6

BNC5 BNCMo1 BNCMo2 15 Cr2 20 MoCr4 15 CrNi6

0,75 ~3,5 1,5

~1,5

1

~1,5 ~3,35

min 0,15 0,17

C10, C15: olyan ötvözetlen C acélt jelent, amely közepes C tartalma 0,1 ill. 0,15% 1C10 2C10 3C10 1C15 2C15 3C15 BC2

1: S és P tartalma 4% -nál nagyobb 2: S és P tartalma max 4% 3: S és P tartalma min 2% max 4%

B: betétben edzhető acél C: króm

BNCMo2

N: nikkel Mo: molibdén ötvöző részre utal 1 ... 5: sorrendiséget jelölő, megkülönböztető szám 15Cr2 15, 20, 14. a közepes C tartalom 100 -szorosa 20MoCr4 Cr, Mo, Ni: ötvözők 15CrNi6 2, 4, 6: első ötvöző közepes értékének négyszerese Az ötvözők szerepe: Si: a 0,15 ... 0,4% Si biztosítja az acél csillapított viselkedését. Mn: 1% Mn kb. 100 MPa -lal növeli a szakítószilárdságot, növeli az átedzhető szelvény átmérőt, az acél szemcsedurvulása, valamint megeresztési ridegségre is hajlamossá teszi. Cr: 1% Cr a szakítószilárdságot 80 ... 100 MPa -lal növeli, növeli az átedződő szelvényátmérőt, az acélt szemcsedurvulásra hajlamossá nem teszi, de megeresztési ridegségre hajlamossá teszi. Ni: 1% Ni a szakítószilárdságot 40 MPa -lal növeli, növeli az átedződő szelvény átmérőt, csökkenti a kritikus átmeneti hőmérsékletet ( TTKV ), az acélt szemcsedurvulásra és megeresztési ridegségre hajlamossá nem teszi, de fokozza a Cr és a Mn által előidézett megeresztési ridegségi hajlamot. Mo: 0,1 ... 0,5% -nyi az acélba ötvözve megszünteti a Cr, Cr - Mn, a Cr - Ni, a Cr - Ni - Mn, megeresztési ridegségre való hajlamát. Az átedződő szelvény átmérő fogalmán:

35 oldal


azt a legnagyobb szelvény átmérőt értjük, amelyhez tartozó szelvény keresztmetszet közepe legalább 50% martenzitet tartalmaz. A teljesen átedzhető szelvény átmérő fogalmán: azt a legnagyobb szelvény átmérőt értjük, amelyhez tartozó szelvény keresztmetszet közepe legalább 99% martenzitet tartalmaz. Alkalmazási terület: C10, C15: Kis átmérőben átedzhető ( 5 - 10 mm ), nagy kopásnak kitett, nagy szilárdságú szívós maggal rendelkező alkatrészek ( csapok, csapszegek, perselyek, fúróperselyek, vezető perselyek, prizmák, tájolókosarak, rögzítőszegek, kapcsolódobok, kapcsoló harangok, vezértárcsák automata esztergához, fogaskerekek, csigák, lánckerekek, kilincskerekek, kilincsek, bordás -, bütykös tengelyek, gömbcsuklók, kardán keresztek, görgők. BC2, BC3: 20 ... 35 mm -en átedzhető nagy szilárdságú szívós maggal, kemény kopásálló kéreggel rendelkező alkatrészek ( különféle bordástengelyek, bütykös tengelyek, fogaskerekek, csigák, csavarkerekek, hajtómű alkatrészek, kapcsolóvillák, kapcsolókarok, vezérlő hüvelyek, vezérlő perselyek, golyós orsók, golyós anyák, gépjármű kormányalkatrészek, gömbcsuklók, kormánygörgők, csigák, csuklók, kardán keresztek, vezetőoszlopok. BCMo1, BCMo2: mint a BC2, BC3 40 -45 mm átedzhető szelvényátmérőig valamivel nagyobb magszilárdsággal, különféle készülékek, szerszámok vezetőlapjai, vezetőperselyei és oszlopai készülnek belőle. BNC2, BNC5: 25 ... 50 mm -ig átedzhető nagy szilárdságú, szívós maggal, kemény, kopásálló kéreggel rendelkezik. Erősebben bemetszett és tagolt is lehet, ill. negatív hőmérsékleten is üzemel. ( különféle hornyos, bordás, excentrikus tengelyek, hajtórudak, hajtókarok, kapcsoló villák, vezérlő dobok, fogaskerekek, csavar, csiga, lánc, kilincskerekek, vezető oszlopok, perselyek). A Ni miatt az acél foltosodásra hajlamos. Nitridálás Célja: Nagy szilárdságú, szívós magon, kemény kopásálló réteg létrehozása, a nitridálás nem más, mint az acél felületi rétegének, kérgének a nitrogénben való dúsítása. A nitridálás során a nitridált kéreg összetétele a nitridált kéreg nitrogéntartalma változik meg, azáltal, hogy a kéreg nitrogéntartalmát megnöveljük, a mag még nem lesz nagy szilárdságú és szívós. Azért, hogy a mag nagy szilárdságú és szívós legyen, az acélt a nitridálás előtt nemesíteni kell. A nemesítéssel állítjuk be a mag nagy szilárdságát és szívósságát. Nitridálásra, az un. nitridálható acélok alkalmasak. Ha egy egyszerű ötvözetlen acél felületét szeretnénk nitridálással keménnyé, kopásállóvá tenni, legfeljebb 400 ... 480 HV keménységet ( kéreg ) érhetünk el, mert a vas nitridjei, az Fe2N, Fe4N, ennél nagyobb keménységet nem eredményez. Ahhoz, hogy az acél felületi kérge nitridálással megfelelően kemény kopásálló legyen: 800 ... 950 HV, vagy min 60 HRC, ezért az acélnak nitridképző ötvözőket kell tartalmazni, hogy ne a viszonylag a kis keménységű vas nitrid, hanem Cr, Al, Mo, W, V, Nb, Ti, Ta nitridképző ötvözők nitridjei keletkeznek.

36 oldal


A nitridálás hőmérséklete: A nitridálás hőmérséklete 490 ... 590 oC. 590 oC felett azért nem illik nitridálni, mert nitroausztenit keletkezhet, keletkezik, amely 590 oC -on egy eutektoidos átalakuláson megy keresztül, amely fajtérfogat változással járó folyamat, a nitridált kéregben repedések keletkezhetnek. A nitridálás közegei: 1. Szilárd közeg: A nitridálandó anyagot nitrogén leadó közegbe szilárd, porszerű közegbe helyezzük. A közeg összetételét, alkotóit szabadalom védi. A megfelelő nitridálási idő folyamán kialakul a megfelelő vastagságú nitridált kéreg. 2. Folyékony közeg: általában KCN ( kálium cianid ) tartalmú sófürdő, a nátrium cianidhoz hasonló vegyi folyamatok játszóknak le, csak a KCNO ( kálium cianát ) elbomlásakor felszabaduló atomos nitrogén diffúzió - képesebb az elemi atomos C -nél. Alacsonyabb hőmérsékleten a nitrogén oldóképességének az oldó képesség növekszik. 3. Gáznemű közegben: NH3 elbontásával nyerjük az elemi nitrogént. A nitridálás hőmérsékletét azért nem választhatjuk nagyon alacsonyra 490 ... 590 oC alá, mert az NH3 disszociációs foka nagyon lecsökken ( 30% alá ). A nitridálás idejét a nitridált kéreg vastagsága, és a nitridálás ideje határozza, szabja meg. A nitridált kéreg vastagsága: 500 oC -on: x = 0,075 * t [ mm ] 500 oC -on: x = 0,09 * t [ mm ] A nitridálás hőmérséklete általában 50 ... 100 oC -al alacsonyabb, mint a nitridálást megelőző nemesítés során alkalmazott magas hőmérsékletű megeresztés hőmérséklete: T nitr. = T meger. - 50 ... 100 oC A nitridálási paraméterek a nitridálás hőmérséklete és ideje az elérendő mechanikai tulajdonságok megeresztési hőmérsékletének és idejének az ismeretében ellenőrizhető, ill. ellenőrizendő a Jaffe -Holoman összefüggéssel: T1 * ( C + lg t1 ) = T2 * ( C + lg t2 ) T1: a megeresztés hőmérséklete ( kelvinben) C: az acél karbon tartalmától függő tényező ( állandó ) t1: a megeresztés ideje T2: a nitridálás hőmérséklete ( kelvinben ) t2: a nitridálás ideje órában A nitridálható acélok:

37 oldal


31CrMo12 34CrAlMo54( 33CrAlMo54 ) 41CrAlMo74 ( 41CrAlMo5 ) Az első szám a közepes C tartalom 100 % -szorosa. Utolsó 4 -es Al közepes értékének a 4x -szerese. 5, 7 -es a közepes Cr tartalom 4x -szerese Az ötvöző szerepe az acélban: 10,31 ... 10,41 % C tartalom biztosítja az edzés utáni megfelelően nagy keménységet, a megeresztés után pedig a nagy szilárdságot, és a szívósságot. Cr: 1,25 ... 3 %, az átedzhető szelvényátmérőt növeli, a kritikus lehűlési sebességét csökkenti, nitridképző. Az acélt megeresztési ridegségre hajlamossá teszi, szemcsedurvulás nem jellemző, 1 % Cr 80 ... 100 MPa -lal növeli a szakítószilárdságot. Al: nitridképző tulajdonságú, az Al -t tartalmazó acélban a nitridréteg 950 HV -t elérhet. Mo: megszünteti a Cr által előidézett megeresztési ridegségre való hajlamot. Nitridképző, kismértékben szemcsefinomító hatású. Alkalmazási terület: A nitridált kéreggel rendelkező alkatrészeket általában olyan területeken használják, ahol az alkatrésznek nagy szilárdságú szívós maggal és kemény kopásálló réteggel kell rendelkezni, de a kéreg keménységét, kopásállóságát 200 - 300 oC -nál magasabb kőmérsékleten 300 ... 550 ... 590 oC hőmérsékleti tartományban is biztosítani kell. Az edzett kérgek a cementálás után betétedzett, valamint a lángedzett, nagyfrekvenciásan edzett, mártóedzett, vagy a lézeredzett, vagy az elektronsugárral edzett kérgek martenzites szövetszerkezete 300 oC feletti hőmérsékleten elbomlik, és a bomlás következménye a keménység és a kopásállóság csökkenése. A nitridkéreg 590 oC -ig nem veszíti el a keménységét, nem bomlik el, 300 ... 500 o C hőmérséklet tartományban is kopásálló. Ezért különféle mérőeszközök, idomszerek, tolattyúk, armatúrák, túlhevített gőzhöz, műanyagipari szerszámok, torpedók, különféle üregképző magok, extrúder csigák, dugattyú csapszegek készülnek belőle.

38 oldal


Nemesíthető acélok: Nemesítésen a szerkezeti acélok edzésből, és magas hőmérsékletű megeresztésből 300 ... 700 o C ( max A1 ) hőkezelését értjük, de a szerkezeti acélok csoportjába tartoznak a rugók is. Az acélok lágy állapotban max 850 - 900 MPa szakítószilárdságot érhetnek el. A folyáshatár szakító szilárdsági viszony: Re / Rm = 0,5 - 0,6. A nemesítést azért alkalmazzuk, hogy az acélnak nagy szilárdságot ( Rm > 1000 MPa ) és nagy szívósságot ( KCU, KCV >> 35 J/cm2 ) biztosítsunk. A betétben edzhető acélok edzett állapotukban általában Rm > 1000 MPa szakítószilárdságot, és KCU, KCV >> 35 J/cm2 fajlagos ütőmunkát eredményeznek, de az Re / Rm = 0,65 - 0,75 ( 0,8 ). Ezzel szemben a nemesíthető acélok nemesített állapotban: Rm > 1000 MPa, és KCU, KCV >> 35 J/cm2 eredményeznek, Re / Rm = 0,8 - 0,9 - 0,95, Gd = 0,6 Re. Ezért dinamikus fárasztó igénybevételeknek kitett alkatrészeket, általában nemesíthető acélból kell készíteni. A kifáradási határ, az anyagok ismétlődő igénybevétellel szembeni ellenálló képességének a jellemzője, amely esetén egy adott középfeszültséghez tartozó az a maximális feszültség amplitúdó, amelyet végtelenszer ismételve sem okozza a darab törését, szakadását. Nemesíthető acél, nemesítetlen ( lágy ) állapotban beépíteni, használni tilos és életveszélyes. A nemesíthető acélok megválasztásának szempontjai: 1. A beállítandó, a szükséges mechanikai tulajdonság jellemzők ( szilárdsági, képlékenységi ) a megeresztés hőmérsékletének és idejének a célszerű megválasztásával állítjuk be. 2. Nagyobb méretek esetén olyan ötvözővel ötvözött acélt kell választani, amelynek a szükséges méretben, átmérőben biztosítják a szükséges mechanikai tulajdonságjellemzőket, azaz a szükséges átmérőben átedződnek, illetve átnemesednek. 3. Elridegítő hatások esetén ( Pl.: negatív hőmérséklet, éles keresztmetszet változások, menetkifutások, ék és reteszhornyok, keresztfuratok ), olyan ötvözővel ötvözött acélt kell választani, amelyek az átmeneti hőmérsékletet csökkentik, Pl.: Ni. 123 C22, C25, C30, C35, C40, C45, C50, C55, C60 régi jelölés Cr1 Cr2 Cr3 CMo1 CMo3 CMo4 NCMo3 NCMo4 NCMo5 NCMo6 NCMoV

új jelölés 33Cr4 37Cr4 41Cr4 25CrMo4 34CrMo4 42CrMo4 50CrMo4 34CrNiMo6 30CrNiMo6 36CrNiMo4 36CrNiMo16

CrV1 CrV2 CrV3

51CrV4 38Cr2 39 oldal


46Cr2 Régi C22 ... C60: ötvözetlen nemesíthető karbonacél, közepes C tartalom * 100 Mn, Cr, Ni, V, Mo -nel való ötvözésre utal 1 ... 6: sorrendiséget jelölő megkülönböztető számok Új 1, 2, 3: ötvözetlen nemesíthető acél előtt S és P tartalmat jelöli. 21 ... 51: közepes C tartalom * 100 Mn, Cr, Mo, CrV: ötvözők milyensége 4, 2, 8, 16: az első ötvöző átlagértékének 4 - szerese Nemesíthető acélok C tartalma: 0,22 ... 0,6 -ig. 0,22 azért, mert legalább 500 - 550 HV körüli keménységet ad, amit ha megeresztünk 300 oC feletti hőmérsékleten még megfelelően nagy szilárdságot és szívósságot eredményez. 0,6 % -os felső határt az indokolja, hogy a nemesíthető acélok szerkezeti elemek, készülékek, és 0,6 % -nál csökken le a fajlagos ütőmunka a kritikusnak vélt és tartott 35 J/cm2 körüli 40 J/cm2 -re és szerkezeti elemként olyan acél, amely ridegen viselkedik, nem alkalmazható. Az ötvözők szerepe a nemesíthető acélban: Mn: 1 % Mn a szakító szilárdságot 100 MPa -lal növeli. Csökkenti az edzési hőmérsékletet, karbidjai könnyen, gyorsan oldódnak az ausztenitben, az edzési hőmérsékleten, emiatt szemcsedúsító hatású. Kritikus lehűlési sebességet csökkenti. Az átedzhető szelvényátmérőt növeli. Az acélt megeresztési ridegségre hajlamossá teszi, emiatt a megeresztési hőmérsékletről a legalább 0,6 % Mn tartalmú acélokat gyorsan kell hűteni. Csökkenti a rideg képlékeny átmenet hőmérsékletét. Cr: 1 % Cr 80 ... 100 MPa -lal növeli a szakító szilárdságot. a kritikus lehűtési sebességet csökkenti, átedzhető szelvényátmérőt növeli. A Cr kb. 8 % -ig csökkenti az A3 hőmérsékletét, az acélt szemcsedurvulásra nem, de megeresztési ridegségre hajlamossá teszi. Ni: 1 % Ni 40 MPa -lal növeli a szakító szilárdságot. a kritikus lehűtési sebességet csökkenti, átedzhető szelvényátmérőt növeli. 1 % Ni min. 15 % -kal csökkenti a rideg képlékeny átmenet hőmérsékletét. Önmagában megeresztési ridegséget nem okoz, de fokozza a Cr és a Mn megeresztési ridegségét, előidézi hatását. Mo: az acélban lévő 0,1 ... 0,5 % -nyi Mo megszünteti a Cr -nak, Mn -nak, a CrNiMn megeresztési ridegséget okozó hatását. V: 0,1 ... 0,2 ( 0,3 ) mennyisége az acélban szemcsefinomodást eredményez. Az ausztenit szemcséket az ausztenesítési hőmérsékletre hevítve azt 100 ... 200 % -kal megemelve következik be a szemcsedurvulás.

40 oldal


A megeresztési ridegség: jelensége 450 ... 600 oC megeresztési hőmérsékleti tartományban jelentkezik az Mn, Cr, CrMn, CrNi illetve a CrNiMn ötvözésű acéloknál. A megeresztési ridegségre hajlamos acélt, ha a megeresztési hőmérsékletről gyorsan hevítjük, nem ugyanazt a fajlagos ütőmunkát kapjuk mintha az említett hőmérsékletről lassan hűtjük. Megeresztési ridegségre hajlamos acéloknál a KCU gyors hűtés >= 2 ... 5 ... 10. A nagyobb méretű darabokat 30 ... 40 mm felett nem illik megeresztési ridegségre hajlamos acélból készíteni. Átedzhető szelvényátmérő meghatározása számítással történik. Az ideális kritikus átedzhető szelvényátmérő: Di  1,088 G * 8 * C * Fötv G: ausztenit F ötv.: ötvözők hatását figyelembevevő tényező, F ötv. = F Mn * F Mo * F Cr * F Si * F V * F... Az F... értéke 1 -nél nem kisebb. Di  8 * C

Az átedzhető szelvény átmérő olyan szelvény átmérő, amely elvileg a kritikus lehűlési sebességhez tartozik. Gyakorlati hűtési erélyessége a hűtőközegnek nincs: D víz = 0,7*D i,; D olaj = 0,45*Di. Nemesíthető acélok alkalmazási területei: C22 ... C60: ötvözetlen nemesíthető acélok 5 ... 15 ... ( 20 ) mm -ig átedződő nagy szilárdságú szívós alkatrészek, szerkezeti elemek, mint különféle kötőelemek, illesztő, rögzítő szerkezetek, csavaranyák, rugózó alátétek, tengelyek, hajtórudak, hajtókarok, rudazatok, ékszíjtárcsák, közvetítő elemek, kötéltárcsák. Mn1, Mn2, 28Mn6: 20 ... 30 mm -ben átedzhető nagy szilárdságú elemek, kötőelemek, ékek, reteszek, csavarok, csapszegek, anyák, tengelyek ( hornyos, bordás, forgattyús ), fogaskerekek, tárcsák, hajtórúd, hajtókar, egyéb nagy szilárdságú szerkezeti elemek. Az acél szemcsedurvulásra és megeresztési ridegségre is hajlamos. 38Cr2, 46Cr2, 34Cr4, 37Cr4, 41Cr4: 20 ... 35 ( 40 ) mm -ig átedzhető nagy szilárdságú szerkezeti elemek, kötőelemek, tengelyek, fogaskerekek, tárcsák. Megeresztési ridegségre hajlamos. ( 41Cr4 betonkeverő lapátnak is jó. ) CMo1, CMo3, CMo4: 20 ... 40 mm -ig átedzhető nagy szilárdságú alkatrészek, szerkezeti elemek, gépjármű sebességváltó alkatrészek, kapcsolókarok, tengelyek. Megeresztési ridegségre nem hajlamos. CrV1, CrV2, CrV3: Különféle nagy szilárdságú szívós alkatrészek kötőelemek, járműgyártás, szerszámgépek, építőipar, mezőgazdasági gépgyártás területén: csavarok, illesztők, rögzítőszegek. Hajtórudak, hajtókarok, mozgás átadókar, kéziszerszámok: csavarhúzó ( lapos, csillag, villás, imbusz ) ( nem megmunkálunk velük ), lyukasztó, pontozók, félkész kalapácsok. Ni, Cr, Mo ötvözésű nemesíthető acélok: NiMo3, NiMo4, NiMo5, NiMi6, NiMoV, 36CrNiMo16 50 ... 75 ... 100 mm -ig átedződő nagy szilárdságú szerkezeti elemek, tengelyek, fogaskerekek, hajtóműalkatrészek, hajtórúd, hajtókar, melyek negatív hőmérsékleten is üzemelnek, vagy erősen tagoltak, bemetszettek. A nemesíthető acélok egy része felületi edzésekkel kergésíthető:

41 oldal


Lángedzés: Lángedzésre alkalmas acél C tartalma 0,3 ... 0,7 %. Min 0,3, mert az edzés után legalább 50 ... 52 HRC keménységű legyen, amely bizonyos mértékig már kopásálló. Max 0,7 % ennél nagyobb C tartalomnál a gyors hevítés hatására megrepedhet. A lángedzés során az acél felületi kérgét a láng hőmennyisége gyorsan 1 ... 5 mm vastagságban, mélységben ausztenitesíti és ezt megfelelő hűtési erélyességű közeggel hűtve ( víz, olaj, emulzió ) martenzitessé tesszük. Nagyfrekvenciás felületi edzés: során a nagyfrekvenciás tekercsbe helyezett munkadarabban indukálódott nagyfrekvenciás áram hője hevíti a darabot az edzési, az ausztenitesítési hőmérsékletre, amelyet azután a megfelelő hűtési erélyességű hűtőközegben hűtve edzünk, martenzitesítünk. Az indukált áram a frekvenciától függően más - más áramsűrűség elosztást eredményez az edzendő darab keresztmetszetén. Max 0,6 % C tartalom, mert a gyors hevítés miatt a nagy fajlagos hő bevitel esetén 0,6 % C tartalom esetén hűtési repedést szenvedhet. 0,3 ... 0,6 % C tartalmú acélok felülete, melyek lánggal nem edzhetők: Mn1, Mn2 bemártó edzéssel felületileg edzhető. A kéreg keménysége a C tartalomtól függ. Rugóacélok: Rugózó elemekkel szemben támasztott követelmények:     

Nagy rugalmassági hatás ( nagy Re ) Nagy folyáshatár, szakítószilárdság viszony Re/Rm min 0,15 ... 0,9 Nagy munkafelvevő képesség, nagy energiatároló képesség Szívósság A felület dekarbonizáció mentes legyen ( felületen a C tartalom min annyi vagy több, mint belül ) A rugóacélok kb. 0,4 ... 0,6 % C tartalmú acélok, melyeket minden esetben nemesített állapotban kell beépíteni. 38Si7 55Si7 61Si7 61SiCr7 60SiMn5 60Cr3 60CrB3 60CrMo3 51CrV4 52CrMoV4

12 körátmérő 15 16 22 29 ... 30 19 ... 20 35 ... 40 100 40 50

38 ... 60: közepes C tartalom * 100 7, 5, 3, 4: első ötvöző * 4 kb. 0,4 ... 0,6 % C tartalom biztosítja az edzés után megfelelő keménységet és a megeresztés után a nagy szilárdságot ( maradó alakváltozásra is képes )

42 oldal


Az ötvözők szerepe a nemesíthető acélban: Si: 1 % Si az Re, Rm -t 100 MPa -val növeli, növeli az átedzhető szelvényátmérőt, valamint az acél rugalmasságát, az acélt fekete töretűvé teheti ( rossz ). Cr: 1 % Cr 80 ... 100 MPa -val növeli az Rm -t és Re -t. Növeli az átedzhető szelvényátmérőt, csökkenti a kritikus lehűlési sebességét, az acélt megeresztési ridegségre hajlamossá teszi ezért gyorsan kell hűteni. Mn: ‘ % Mn 100 MPa -lal növeli az Rm -t és Re -t, csökkenti a kritikus lehűlési sebességet, növeli az átedzhető szelvény átmérőt. Az acélt szemcsedurvulása ausztenetesítési hőmérsékleten következik be ha növeljük az edzési hőmérsékletet vagy a hőntartási időt az optimálishoz viszonyítva. Megeresztési ridegségre hajlamossá teszi az acélt. Mo: megszünteti az acélok megeresztési ridegségre való hajlamát 0,1 ... 0,5 % C tartalomnál. V: Szemcsefinomító hatású, mivel a karbidjai az edzési hőmérsékleten lassan, nehezen menne oldatba nem érzékeny az optimális edzési hőmérséklet és hőntartási idő túllépésére. 1 % V 0,16 % -al csökkenti az acél C tartalmát ( ennyit köt le ) B: Intersztíciósan oldódó ötvöző elem. Néhány ezrednyi % jelentősen növeli az átedzhető szelvényátmérőt. Felhasználás, alkalmazás: Alacsonyabb C tartalom kisebb szilárdságot, nagyobb C tartalom nagyobb szilárdságot eredményez. Csavar, tekercs, spirál, csigarugók, rugózó elemek, kúpos tekercs, tányér, gyűrűs torziósrugó, vasúti, közúti, légi, vízi jármű gyártás, építés, szerszámgép, egyéb gépgyártási területeken, figyelembe véve a méreteket és a szilárdsági követelményeket. Lapos szelvényrugók: laprugó, tányérrugó, gyűrűsrugó, spirálrugók, figyelembe kell venni a laposszelvény vastagsága max 70 % -a az átedzhető szelvényátmérőnek. Rugót hőkezeletlenül beépíteni tilos. Szerszámacélok: A szerszámacélokat mindig edzetten, megeresztve kell beépíteni. Azok az alkatrészek, amelyeken megmunkálást végzünk forgácsolással vagy alakítással vagy más módon. Követelmények: Kemény legyen ( keményebb a megmunkálandó anyagnál ), kopásálló legyen, mérettartó legyen, alaktartó legyen, szívós legyen ( ütésszerű igénybevételeknek ellenálljon ), időnként megeresztés álló legyen. 1. Edzés és megeresztés után beépíthető. Megeresztési hőmérséklete Tmege > Tüzemi Megeresztési hőmérsékletet úgy kell megválasztani, hogy az adott keménységet, egyéb mechanikai tulajdonság jellemzőket a szerszámacél a megeresztési hőmérsékleten biztosítani legyen képes. Azokat a szerszámacélokat, melyek másodlagos keményedésre hajlamosak min. a másodlagos keményedés maximumát eredményező megeresztési hőmérsékleten vagy ha a másodlagos keményedés maximumánál kisebb keménység is elegendő, akkor a másodlagos keményedés maximumánál magasabb hőmérsékleten a kellő kéménységhez tartozó megeresztési hőmérsékleten kell megereszteni.

43 oldal


Dinamikus igénybevételnek az ütésszerű igénybevételnek kitett szerszámokat kisebb C tartalmú ( 0,3 ... 0,6 % ) acélból kell készíteni a szívósság miatt. A darab mérete az átedződés szempontjából megfelelő szerszámacélt kell választani. C tartalom: 0,6 ... 2,11 %, megfelelően nagy keménység ( 60 HRC ), kopásállóság. Ha a szerszámok szívósnak is kell lennie a kéménységből engedünk a szívósság javára ( 0,3 ... 0,6 ... 2,11 % ) 5 ... 15 mm átmérőben edződnek át, ilyen méretű szerszámok készíthetők, nagyobb méret esetén a mag lágy marad. Ötvözetlen szerszámacélok: S45 S71 S81 S91 S101 S111 S121 S131

S60 S72 S82 S92 S102 S112 S122 S132

Si tartalom 0,15 ... 0,35 %, Mn tartalom 0,15 ... 0,35 %. S: ötvözetlen szerszámacél 45, 60: közepes karbon tartalom 100 szorosa 7., - 13. : közepes karbon tartalom 10 szerese. 1 ( utolsó szám ): Kisebb átmérőben edződik át, a beedződés mélysége 2 ... 4 mm. Az acél finomszemcsés, elhúzódásra, vetemedésre, edződési repedések képződésre kevésbé vagy nem hajlamos. 2: Nagyobb átmérőben edződik át, a beedződés mélysége 2 ... 6 ... 7 mm, az acél durvább szemcsés, elhúzódásra, vetemedésre, edződési repedések képződésére hajlamosak. Minél nagyobb a C tartalom, az acél annál kopásállóbb, minél kisebb a C tartalom, az acél annál szívósabb. Felhasználási terület: S45: Szívósabb, dinamikus igénybevételnek kitett kézi szerszámok, lyukasztók, pontozók, lapos és keresztvágók, harapó, csípő, kombinált fogók, laposfogók, balták, fejszék, csákányok, répavágó kések, kapa, villa. S60: Ugyan az, mint fent csak nagyobb kopásállóság szükséges, kézi és kovácskalapácsok, kivágó és sajtoló szerszámok edzett nyomólapjai. S71 ... S132: Az igénybevétel figyelembevételével különféle reszelők, ráspolyok, fejszék, balták, kalapácsok, sarló, kasza, egyéb mezőgazdasági szerszámok, pontozók, lyukasztók, pénzverdei szerszámok, kisebb könnyebb érmékhez, varrótűk, papíripari oszlatókések, gyalukések, asztalosvésők. S101 ... S132: Kis vágósebességhez kisebb méretű forgácsoló szerszámok, menetfúró, menetmetsző, dörzsár, fémcsigafúrók ( könnyűfémekhez, műanyagokhoz ), fafúrók, központfúrók, csúcssüllyesztők, különféle fúróperselyek, vezérlőperselyek, vésők és 44 oldal


kalapácsok ( szobrász, márványhoz, gránithoz ), üvegfúrók, gravírozó, dombornyomó szerszámok, recéző, rovátkoló szerszámok. Ötvözött szerszámacélok:  Melegalakító szerszámacélok  Hidegalakító szerszámacélok: C(%)

Si (%) W5 0,4 -0,5 1 W6 0,5 - 0,6 1 W9 0,95 - 1,1 0,15 K4 0,95 - 1,1 . K6 1,3 . K8 1,5 - 1,65 . K9 1,9 - 2,2 . M1 0,8 - 0,9 0,4

Mn (%) 0,15 0,4 1 0,15 . . 0,4 1,7 - 2,1

Cr ( % ) Mo (%) 1 1 1 1,5 0,2 - 0,5 11 -13 0,6 - 0,9 11 - 13 0,5 - 0,8

V(%)

W(%)

0,15 - 0,3 0,2 - 0,4

2 2 1,5

max 0,2 ~1 0,2 - 0,4 0,6 - 0,9 0,15 - 0,35

1 ... 9: sorrendiséget jelölő megkülönböztető szám Az ötvözők szerepe: C: max 0,6 % -ig biztosítja a szerszám szívósságát, 0,6 % felett pedig a kopásállóság, minél nagyobb a C tartalom annál kopásállóbb a szerszám. Si: 0,15 ... 0,4 % Si a csillapítottságot biztosítja, az 1 % -nyi mennyiség a szerszám szilárdságát fokozza, 1 % Rm = 100 MPa -val, és növeli az átedzhető szelvényátmérőt. Mn: Növeli az átedződő átmérőt. Az acélt szemcsedurvulásra, és megeresztési ridegségre is hajlamossá teszi. Edzett állapotban az Mn szilárdságnövelő hatása (1 % Mn Rm = 100 MPa -val ) nem érvényesül. Cr: Növeli az átedződő szelvényátmérőt, és fokozza a kopásállóságot, ha a karbidja vagy a komplex karbidja keletkezik. Mo: Növeli az átedződő szelvény átmérőt, fokozza az acél melegszilárdságát és a másodlagos keményedésre való hajlamot elősegíti. V: Erős karbidképző, ezért szemcsefinomító hatású, mert a karbidja, vagy karbidjai az edzési, az ausztenitesítési hőmérsékleten lassan, nehezen mennek oldatba, és az ausztenit szemcsék növekedése durvulása mindaddig nem indul meg, nem következik be, ameddig az ausztenitben oldatban karbidok találhatóak. W: Karbidképző ötvöző, növeli az acél átedződő szelvényátmérőjét, a kopásállóságot, és a szilárdságot. Alkalmazási terület: W5 - W6: Betű és számbeütők, bélyegzők, fejtő és bontónyársak ( bányászat, építőipar ), betonvésők, acél és fémvésők, keresztvágók, lyukasztók, szeg, szegecs, csavarfejező

45 oldal


szerszámok matricái, fejezői, előverők, előzömítők. Vastagabb anyagokhoz melegüzemi ollókések, tűgyártás szerszámai. A W5 szívósabb, a W6 kopásállóbb. W9: Forgácsolószerszámok, kis vágósebesség, fémcsigafúrók, központfúrók, süllyesztők, menetmetszők, menetfúrók, menetmetsző kések, fa, papír és bőripari vágókések, lyukasztók, ujj, szár hosszlyukmarók, tárcsamarók, homlokmarók, fűrésztárcsák, kézi fémfűrész lapok, faeszterga kések, famegmunkáló szerszámok. K4: Hidegsajtoló szerszámok színes és könnyűfémekhez, lágyacélokhoz, hajlító tüskék, hajlító matricák, hajlító bélyegek, mélyhúzó szerszámok húzógyűrűi, húzóbélyegei, ráncgátlói, forgácsoló szerszámok kis vágósebességekhez, fúrók, menetfúrók, menetmetszők, dörzsárak, kivágó és lyukasztószerszámok bélyegei, papír és bőripari ollókések, nagyobb kopásállóságú orvosi műszerek, fog reszelők, turbómarók, fém és fareszelők. Méret mérő eszközök: idomszerek, egyéb többrészes mérőeszközök, sablonok. K6: Nagyoló, előreszelő, pontossági és simító reszelők, tűreszelők, kisméretű forgácsoló szerszámok kis vágósebességhez, faipari forgácsolókések ( esztergakések ), bőrlyukasztó, papírvágó ollókések. K8 - K9: Nagyteljesítményű, nagy kopásnak kitett hidegalakító szerszámok: kivágó, lyukasztó, hajlító, mélyhúzó, zömítő és forgató szerszámok bélyegei, tüskéi, vágólapjai, matricái, lemezolló kések, papírhoz, műanyaghoz, bakelithez, bőrhöz és fémekhez, forgácsoló szerszámok kis vágósebességhez ( menetfúrók, menetmetszők, fémcsiga fúrók, központfúrók, alak és csúcssüllyesztők, ujjmarók, hosszlyukmarók, szármarók, homlokmarók, palástmarók, tárcsamarók, fűrésztárcsák lágy acélhoz, színesfémekhez, üregelő tüskék, melegsajtoló szerszámok. K9 kopásállóbb, mint a K8, viszont a K8 szívósabb, mint a K9. M1: Nagy kopásnak kitett hidegalakító szerszámok összetett, bonyolult alakot kivágó vágólapjai, bélyegei, lyukasztótüskéi ( elhúzódásmentes acél ), különféle hajlító, zömítő, mélyhúzó szerszámok, hajlítótüskéi, matricái bélyegei. Nagy kopásnak kitett mérőeszközök, idomszerek, forgácsoló szerszámok kis forgácsolási sebességgel.

46 oldal


Meleg alakító szerszámacél:

jele W3 K13 K13K K14 NK NK2

C tart 0,3 0,4 0,4 0,3 0,50,6

Si Mn 0,15-0,4 0,4 1 0,15 0,4

Cr 2,5 5 5 3 0,5-0,8 0,5-0,8 0,6-1,1 0,7-1

Mo

V 0,15-0,3 1,5 1 1,5 1 2,5 0,5 0,15-0,3 0,15-0,3 0,45-0,55 0,15-0,3

W 4,5 Ni 1,5 1,5

2 ... 14: sorrendiséget jelölő megkülönböztető számok ... ... K: a szabályozott kéntartalmat jelöli max 0,03 ... 0,05 Az ötvözők szerepe: C: 0,3 ... 0,6 % C tartalom biztosítja az acél sívós viselkedését Si: 0,15 ... 0,4 % az acél csillapított viselkedését biztosítja, az 1 % -nyi mennyiség az Rm 100 MPa -val növeli, ezzel az acél rugalmasságát és az átedződött szelvény átmérőt. Cr: növeli az átedzhető szelvény átmérőt, csökkenti a kritikus lehűlési sebességet, fokozza a Mo és a V, ill. a W másodlagos keményedésre való hajlamát. Mo: 0,5 % -ig a megeresztési ridegséget csökkenti. 0,5 % -nál nagyobb másodlagos keményedésre való hajlamot fokozza, emellett a kritikus lehűlési sebességet csökkenti, az átedzhető szelvény átmérőt növeli. V: Szemcsefinomító hatású, mivel karbidjai az ausztenitesítési és az edzési hőmérsékleten lassan, nehezen mennek oldatba, erősítik az Mo és a Cr másodlagos keményedésre való hajlamát. 1 % V 0,16 % C -t köt meg. Ni: Növeli az átedzhető szelvény átmérőt, csökkenti a kritikus lehűlési sebességet, 1 % -nyi mennyiség 40 MPa -val növeli a szakító szilárdságot és fokozza az acél szívósságát. Alkalmazási területe: W3: Kis és közepes méretű rideg süllyeszték, kalapácsbetétek, kalapács magok, üregképző magok, könnyűfémek, rúd, és csősajtoló szerszám. K13: Rúd és csősajtoló szerszám, csőpréstüskék, közepes és kisméretű meleg süllyesztékek, kovácsoló szerszámok, kalapács betétek, színes és könnyűfémekhez rúd és csősajtoló szerszám, W3 ahol nagyobb kopásállóság. K13K: ugyan azokra, mint a K13, de előnyben a melegsajtoló szerszámok, ezeknek a csőprés tüskéi, torpedó, recipiens ( sajtoló gyűrű ) és a nyomásos öntő szerszámok. K14: ugyan az, mint az előző, K13 ahol nagyobb szívósság szükséges, nagyobb meleg szilárdság. NK, NK2: Közepes és nagyméretű meleg süllyesztékek, kalapácsbetétek, - magok, szeg, csavar, szegecs, fejező szerszámok, előverők, zömítő szerszámok, melegsorjázó szerszámok, melegen dolgozó süllyesztékek és egyéb kovácsoló szerszámok. Az NK2 nagyobb teljesítményhez, nagyobb igénybevételhez alkalmazzuk.

47 oldal


Gyorsacélok ( gyors forgácsoló acélok ): Viszonylag nagy forgácsoló sebesség: v = 25 ... 30 m / min jele R3 R6 R8 R11 R12 R13 R14 R9

C 0,8 0,9 0,9 1,1 1 1,2 1,3 1,1

Cr 4 4 4 4 4 4 4 4

Mo 5 5 9 10 5 5 3,5 4

V 1 2 2 1 2 3 3,25 3

W 18 6,5 6,5 1,5 6,5 6,5 9,5 7

Co 5 8 10 5

R: rapid acélt ( gyorsacélt ) jelent A gyorsacélok fő ötvözői: Cr, W, Mo, V, Co: ezekből is max 20 ... 22 % összesen 3 ... 14: sorrendiséget jelölő megkülönböztető szám Az ötvözők szerepe: C: kb. 0,6 % -nyi mennyiség szükséges a keményedés és a kopásállóság biztosításához, a 0,6 % feletti mennyiség alapanyag a karbidképzéshez. Cr: Az átedződő szelvény átmérő növelése, a kritikus lehűlési sebesség csökkentése. W: A megeresztés állóság a meleg kéménység a kopásállóság biztosítása, hogy az acélt másodlagos keményedésre hajlamossá tegze az ehhez szükséges W max 10 %. Mo: A megeresztés állóság a meleg keménység, meleg szilárdság biztosítása a másodlagos keményedés létrehozása. A W pótlására használják. A másodlagos keményedés szempontjából 1 % Mo hatása 2 % W hatásával egyenértékű. V: Szemcsefinomító hatású, mivel erős karbid képző. A Mo -hoz és a W -hoz hasonlóan fokozza a megeresztés állóságot, a meleg keménységet, az acél másodlagos keménységére való hajlamát. 1 % V 0,16 % C -t köt meg. A másodlagos keményedés szempontjából 1 % V hatása 2 % Mo és 4 % W hatásával egyenértékű. 2, 3 % V tartalom felett az acél újraélezhetőségét, köszörülhetőségét rontja, és rontja az acél meleg alakíthatóságát. Co: A kritikus lehűlési sebességet növeli, az átedződött szelvény átmérőt csökkenti. Legfontosabb szerepe, hogy javítja a gyorsacélok hővezető képességét.

48 oldal


Gyorsacélok hőkezelései: Edés + magas hőmérsékletű megeresztés Az edzés ( 1150 ) 1200 ... 1300 oC -ról. Olajban vagy fúvatott levegőn vagy 500 ... 550 oC -os fém vagy sófürdőben hűtés és utána tovább olajban vagy fúvatott levegőben. Vízben nem lehet hűteni erősen ötvözött acélt. Megeresztés 550 ... 600 oC -on 2 x 7 óra vagy 3 x 0,5 órás hőntartással. Alkalmazása: R3: Rm >= 700 MPa forgácsoláshoz, forgácsoló szerszámhoz, eszterga, gyalu kések, spirálcsiga, központ fúrók, marók, szög, alak, menet metszők, dörzsárak, menetfúrók. R6: Rm >= 700 MPa forgácsoláshoz, forgácsoló szerszámok, mint az R3 -nál, üregelő, húzó, tüskék, finomkivágó szerszámok, előfeszített zömítő szerszámok. R8, R9, R11: nagy szilárdságú anyagokhoz, nemesített acélokhoz betétedzett acélokhoz, valamint hőkezelt sűllyesztékekhez forgácsoló szerszám, eszterga és gyalukések, dörzsárak, menet metszők, menetfúrók. R12: Hasonlóan, mint az R6 ahová nagyobb kopásállóság szükséges. R13: Nagy teljesítményű forgácsolószerszámok, mint R8, R9, R11 -nél nagyobb kopásállóság, különféle alakos megmunkáló szerszámok. R14: Nagy teljesítményű automata gépkése, eszterga, gyalu, maró kések, alakos szerszámok, utánélezést kevésbé igénylő alakkések, maró, fúró, süllyesztők, dörzsárak automata megmunkáláshoz, nagy forgácsoló sebességhez. Kiválásos keményedés: olyan ötvözeteknél jelentkezik, amelyik rendelkezik korlátolt oldóképességű szilárd oldattal. A korlátolt oldóképességű sz. o. ne menjen végbe a hűtés során rácsátalakulás. Ebből a korlátolt oldóképességű sz. o. rideg fázis, lehetőleg fémes vegyület váljon, és ez a kemény rideg fázis finom, egyenletes eloszlásban, diszperzen ki tudjon válni. Kiválásos keményedés lépései 1. Rögzítés 2. Kikeményítés (öregítés) 1. Rögzítés 1.1. Hevítés a homogenizálási hőmérsékletre: általában a korlátolt oldóképesség vonala felett +20...50C, de minden esetben a szolidus alatt: 20...50C 1.2. Hőntartás a homogenizálási hőmérsékleten a homogén szilárd oldat ,, szilárd oldat kialakulásáig

49 oldal


1.3. Gyors hűtés a homogenizálási hőmérsékletről. Mivel az ötvözet rácsátalkulás nem megy végbe és gyorsan hűtjük, az ötvözök atomjainak nincs lehetősége kiválni a sz. o. -ból, ezért egy túltelített homogén sz. o. -ot kapunk, gyors hűtéssel azt az állapotot rögzítjük amely a hőntartás végére kialkult. 2. Kikeményítés, öregítés 2.1. Hevítés a kikeményítési v. öregítési hőmérsékletre: az a legmagasabb hőmérséklet a korlátolt oldóképesség alatt ahol már végbemegy, lejátszódik, megindul a kiválás, a kikeményedés de az a legalacsonyabb hőmérséklet ahol egyensúlyi körülmények között is a legnagyobb mennyiségű, a legtöbb kemény, rideg fázis képes kiválni 2.2. Hőntartás a kikeményedési v. öregítési hőmérsékleten, a hőntartás kezdetén a túltelített szilárd oldat meghatározott kristálytani síkja mentén 10-5mm szélességű és 10-5 mm hosszúságú és 1,2...néhány rácsparaméternyi vastagságban az ötvöző fém atomjai elkezdenek gyülekezni abból a célból, hogy majd elérjék s fémes vegyület összetételének koncentrációját. Azok a ötvözetek, melyek szoba hőmérsékleten nemesednek, önnemsedő acélnak nevezzük. Mivel az ötvöző fém atomjainak mérete eltér különbözik az alapfém atomjainak a méretétől ezekben az említett térfogatokban rácstorzulás következik be, amelyek a következménye, hogy növekszik a belső feszültség és kismértékben nő a szilárdsága és keménysége. Önálló fázishatárral nem rendelkeznek, mikroszkóppal fázishatáruk nem látható, képződésük szubmikroszkópikus folyamat, csak elektromikroszkoppal fedezhető fel. Felfedezőik nyomás I. rendű Guirier-Preston zónának nevezték. A kikeményedési hőmérsékleten való hőntartás nyomán a térfogatok mérete 1...2 nagyságrenddel növekszik, közelítőleg lencse alakot vesz fel, bennük az összetétel, a koncentráció megközelíti, eléri a fémes vegyület koncentrációját, de önálló fázishatárokkal nem rendelkezik, mert e térfogatokat összefogó fázishatár kapcsolja, köti össze a szilárd oldattal. Mivel összefüggő fázishatárral kapcsolódik a szilárd oldathoz bennük a rácstorzulás a tetragonalitás nagyobb mint a fémes vegyület rácsainak a tetragonalitása, torzító hatása ez nagy belső feszültséget jelentős szilárdsági keménység növekedést okoz. E képződmények keletkezése szintén szubmikroszkópikus folyamat. II. rendű Guirier-Preston zónának nevezzük. A további hőntartás folyamán a térfogatok folyamatosan összeálló fázis határral keletkeznek, bennük és környezetükben a torzító hatás, tetragonalitás csökken, ez a keménység, illetve a szilárdság csökkenéséhez vezet. 2.3.Lehűtés a kikeményedési hőmérsékletről, lassan, gyorsan vagy közepes sebességgel. Természetes az öregedés ha a kikeményítés szobahőmérsékleten játszódik le.

50 oldal

Anyagismeret Fogalmak

Recommend Documents