OCELI A LITINY. Ing. V. Kraus, CSc. Opakování z Nauky o materiálu

Transkript

1 OCELI A LITINY Ing. V. Kraus, CSc. 1

2 OCELI Označování dle ČSN 1 Ocel (tvářená) Jakostní Tř. 10 a 11 - Rm. 10 skupina oceli Tř. 12 a_ 16 (třída) 3 obsah všech leg. prvků /%/ Význačné vlastnosti. Druh tepelného Stupeň zpracování přetváření Pořadové číslo 4 obsah C /%.10-1/ Druh tepelného zpracování Stupeň přetváření 0 - nezpracováno 1 normalizačně žíháno 2 žíháno 3 žíháno na měkko 4 kaleno a nízko popuštěno 6 zušlechtěno na dolní pevnost 8 zušlechtěno na horní pevnost 9 zvláštní stav tepel. zpracování 0 nepřeválcovaný 1 lehce převálcovaný 3 1/2 tvrdý 5 4/4 tvrdý 8 speciálně zpevněno 2

3 Charakteristika tříd oceli 3

4 Třídy oceli 11 až 16 Třída 10 - (10 a 11 cca 8% výroby) - dříve stavební - ne složení ani čistota, většinou svařitelné Třída 11 - zaručená horní hranice C (modus) a čistota (P+S) - dříve strojní - běžné použití - tepelné zpracování bez záruk automatové oceli - krátká lámavá tříska (S,Pb) oceli se zvýšenou mezí kluzu (pro zaručenou svařitelnost max. 0,22%C) náhrada substitučním zpevněním (Mn, Si) zlepšení zjemnění zrna mikropřísadami (Mo,Nb,Ti,V) Třída 12 až 16 - ušlechtilé - volba výsledné vlastnosti i technologické hospodárnost - tepelné zpracování - vliv legur neodpovídá aditivnímu součtu oceli k cementování do 0,2%C ke zušlechťování nad 0,3%C prokalitelnost pružinové 0,5-0,7%C vysokopevné 4

5 Třída ocelí 17 korozivzdorné - schopné pasivování při elektrochemické korozi - chrom v tuhém roztoku nad 11,5% + další přísady ovlivňující odolnost a zabraňující mezikrystalové korozi (Ti, Nb) žárovzdorné - oxidace nad 600 0C - vlastnosti vrstvy oxidů (lpící, nízká difúze kyslíku) - 6 až 20 %Cr + Al,Si - zjemnění zrna (Ti,Zr) žáropevné - i oceli konstrukční třídy 15 Chromové oceli a/ schopné transformace (nad 5% samokalitelné) - (0,1-1,0 %C, %Cr) - popouštěcí křehkost ( oc), vylučování karbidů - ev. + Ni, houževnatější, odolnější vodě (turbiny) b/ feritické - (do 0,2 %C, %Cr + přísady Al,Si,Ti,V,Mo) - teploty použití oc - malá pevnost ( MPa) a plasticita c/ feriticko-martenzitické - slučují vlastnosti předchozích Chromniklové oceli - feritotvorný chrom a austenitotvorný nikl a uhlík a/ austenitické oceli - typický představitel 18/8 (18 %Cr, 8 %Ni) - nízká Re MPa, Rm MPa, A nad 40% - rychle se deformačně zpevňují b/ dvoufázové oceli - úsporné (Mn, N) - pevnější, obrobitelnější 5

6 Třída ocelí 19 Nástrojové oceli - různý stupeň legování, vyšší čistota, analogie tepelného zpracování dle požadavků Dle účelu: řezné, tvářecí za tepla i za studena, měřící nástroje, formy pro tlakové lití, přípravky ap. Požadavky (vlastnosti): tvrdost, houževnatost, odolnost proti popouštění, prokalitelnost, řezivost, rozměrová stálost apod. uhlíkové (0, 1, 2) legované (3 až 7) rychlořezné (8) - výjimka oceli ledeburitického typu (složení cca 0,7-1,3 %C, 18 %W, 4 %Cr, + V, Co, Mo ap.) - výrazný vliv na vlastnosti morfologie karbidů a tepelné zpracování - kalící teploty kolem 1200 C - 6

7 Oceli na odlitky Označení dle ČSN nelegované 27, 28 nízkolegované 27 - vysokolegované. 26 pevnostní skup. Význačné vlastnosti Tepelné zpracování 27, 28 přísadová Pořadové číslo skupina Zvláštní požadované vlastnosti Použití: pro technicky a ekonomicky výhodné v ýrobky - smrštění 2% - 7

8 LITINY Slévárenské slitiny s obsahem uhlíku nad 2 % obvykle 2,8 až 4,5 % + další prvky (Mn, Si) Dělení: bílá litina - metastabilní diagram grafitické litiny - stabilní diagram legované litiny - zvláštní vlastnosti 8

9 Bílá litina Vlastnosti: křehká, tvrdá ( HV) třískově neobrobitelná Použití: výrobky odolné opotřebení polotovar pro temperovanou litinu 9

10 Grafitické litiny Vlastnosti ovlivňuje druh Krystalizace a přeměny v tuhém stavu matrice a grafit (druh, velikost, množství, rozložení) steadit - ferit zpevněný Si - Obecně: (karbidotvorné Cr, Mn - grafitizační Si, Ni) - nejdůležitější Si nad 2% dobré slévárenské vlastnosti menší hustota dobrá obrobitelnost nízký součinitel tření tlumící schopnost nízká vrubová citlivost ap. vliv ostatních prvků na diagram nukleace grafitu obvykle heterogenní (vyšší rychlost růstu v bazální rovině výsledek radiálně větvené lupínky grafitu s přechlazením jemnější) eutektoidní přeměna stabilní (grafitový eutektoid nenalezneme /základní hmota feritická/ ) nebo metastabilní /perlit/ 10

11 Grafit v litinách Tvar grafitu: Lupínkový Pavoučkovitý Červíkovitý Vločkový Nedokonale zrnitý Pravidelně zrnitý Rozložení grafitu: Rovnoměrné Růžicovité Smíšené Mezidendritické neusměrněné Mezidendritické usměrněné 11

12 Šedá litina ČSN až 30 vliv na strukturu (vlastnosti): tloušťka stěny rychlost chladnutí uhlíkový ekvivalent nebo stupeň eutektičnosti (s klesajícím stupněm Obvyklé složení: (2,5-4,0 %C, 1,7-2,6 %Si, 0,5-1,0 %Mn, 0,2-0,6 %P, 0,15 %S ) eutektičnosti zhoršená zabíhavost a sklon k tvorbě cementitického eutektika) Stupeň eutektičnosti: Se = %C / [ 4,23 0,3 (%Si + %P)] Uhlíkový ekvivalent: Ce = cc + 0,312.cSi + 0,275.cP 12

13 Očkovaná litina Pro zvýšení grafitizační schopnosti se očkuje grafitizační přísadou (tuhne ČSN až 50 při menším přechlazení FeSi) Výsledek: jemnější a rovnoměrnější grafit vyšší pevnost (očkovaná šedá litina - bez očkování by ztuhla bíle) 13

14 Tvárná litina Grafit v kulovitých zrnech očkování nejprve sferoidizační (Mg ev. jeho předslitiny) poté grafitizační ČSN až 07 (FeSi - eliminuje karbidotvorný účinek Mg) u nízkých obsahů Mn se zvýšeným Si tažnost až 20 %, houževnatost a dobrá obrobitelnost lepší mechanické vlastnosti a vyšší modul pružnosti ( až MPa) než u šedé obecně vlastnosti mezi ocelí a šedou litinou 14

15 Legované litiny zvýšené mechanické vlastnosti (Cr, Mo, Ni, V, Cu) odolnost proti opotřebení - legované bílé litiny (karbidotvorné prvky + martenzitická matrice) žárovzdorné - např. silal (7 %Si C), čugal (25 %Si), pyroferal (1 %C, 3 %Al 1150 oc), ferchromit (15-35 %Cr) korozivzdorné - např. niresist (15 %Ni, 5 %Cr, 5 %Cu), fersilit (16 %Si) 15