szerkezeti anyagok

76
SZERKEZETI ANYAGOK

Upload: hova

Post on 20-Jan-2016

92 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

SZERKEZETI ANYAGOK. Szerkezeti anyagok. Fémek Vas, acél, réz és ötvözetei, könnyűfémek és ötvözeteik Műanyagok Hőre lágyuló és hőre keményedő műanyagok, elasztomerek Kerámiák Kristályos, amorf, speciális kerámiák Kompozit (társított) anyagok. Szerkezeti anyagok. FÉMEK. Nyersvas. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: SZERKEZETI ANYAGOK

SZERKEZETI ANYAGOK

Page 2: SZERKEZETI ANYAGOK

Szerkezeti anyagok

• Fémek Vas, acél, réz és ötvözetei, könnyűfémek és

ötvözeteik• Műanyagok

Hőre lágyuló és hőre keményedő műanyagok, elasztomerek

• KerámiákKristályos, amorf, speciális kerámiák

• Kompozit (társított) anyagok

Page 3: SZERKEZETI ANYAGOK

Szerkezeti anyagok

FÉMEK

Page 4: SZERKEZETI ANYAGOK

Vas- és acél termékek

Nyersvas

Öntészeti Acél nyersvas

Öntvény gyártás Acél termékek

Page 5: SZERKEZETI ANYAGOK

ACÉLOK

• Az acél túlnyomórészt vasat, általában 2 % -nál kevesebb karbont, valamint egyéb elemeket tartalmazó anyag.

• Az acél általában képlékenyen alakítható, míg az öntöttvasak nem.

Page 6: SZERKEZETI ANYAGOK

Az acélok csoportosítása az MSZ EN 10020 szerint

Page 7: SZERKEZETI ANYAGOK

Az acélok csoportosítása az MSZ EN 10020 szerintAlapacélok

• (BS=Basic Steel) minden olyan ötvözetlen acél , amelyre nincs előírva olyan minőségi követelmény , mely az acélgyártás során külön gondosságot igényelne.

• Jellemző összetétele: C 0,1%, S ill. P0,045%, továbbá a Mn-on és Si-on kívül nem tartalmaz egyéb ötvözőelemet. Mechanikai jellemzői: Rm 690 N/mm2, ReH 360 N/mm2, A 26 %, TTKV20 C

Page 8: SZERKEZETI ANYAGOK

Az acélok csoportosítása az MSZ EN 10020 szerint

Ötvözetlen minőségi acélok

• (QS=quality steel) különleges gondossággal gyártott ötvözetlen acélok, melyeknél olyan követelményeket támasztanak, mint pl. a szemcseméret, a kén vagy foszfortartalom, hidegalakíthatóság, forgácsolhatóság stb.

• A S, ill. P0,035%.

Page 9: SZERKEZETI ANYAGOK

Az acélok csoportosítása az MSZ EN 10020 szerint

Ötvözetlen nemesacél

• Az (SS=Special steel) nagyobb tisztasági fokozatú, mint a minőségi acél (pl. a S és a P 0,025%) a TTKV -50 C, és garantált a felületi minőség, az elektromos vezetőképesség vagy egyéb speciális tulajdonság. Pl. P275NL2, P355NL2, P460NL2, de az ötvözetlen szerszámacélok is nemesacélok.

Page 10: SZERKEZETI ANYAGOK

Az acélok csoportosítása az MSZ EN 10020 szerint

Ötvözött minőségi acélok

• a ReH 380 N/mm2, továbbá legalább 27J ütőmunkát szavatolnak –50 C-on

• A Mn 1,8%, a Cr, Ni, Cu 0,5 %.

• Ilyenek a hegeszthető finomszemcsés acélok, a nyomástartó edények acéljai az elektronikai acélok, a sínacélok, a melegen vagy hidegen hengerelt lapos termékek, amelyeket hidegalakításra használnak.

Page 11: SZERKEZETI ANYAGOK

Az acélok csoportosítása az MSZ EN 10020 szerint

Ötvözött nemesacélok

• Az ötvözött nemesacélok mindazon acélok, amelyek nem tartoznak az ötvözött minőségi acélokhoz. Pl.

Gépszerkezeti acélok, Golyóscsapágy acélokKorrózióálló-, saválló-, hőálló acélokSzerszámacélok stb.

Page 12: SZERKEZETI ANYAGOK

Acélok jelölése

Page 13: SZERKEZETI ANYAGOK

Az acélok jelölése a vegyi összetétel alapján 36 Cr Ni Mo 4

X 15 Cr Ni Si 25 20

G X 10 Cr Ni 18 10 csak öntvény

X ha bármely elem legalább 5 % -ban megtalálható az ötvözetben*

2 számjel a karbontartalom jele (a közepes érték százszorosa)

3 összetétel jel **a jellemző ötvözők vegyjelének megadásával, illetve ezek mennyiségére utaló számmal. A számok az ötvözők sorrendjében következnek. A számértékek a százalékos értékek felszorzott értékei

Page 14: SZERKEZETI ANYAGOK

Az acélok jelölése a vegyi összetétel alapján 2

36 Cr Ni Mo 4

X 15 Cr Ni Si 25 20

G X 10 Cr Ni 18 10

• összetétel szorzók:

• 4 x (Cr;Co;Mn;Ni;Si;W)

• 10x (Al;Be;Cu;Mo;Nb;Pb;Ta;Ti;V;Zr)

• 100 x ( Ca;N;P;S)

• 1000 x B

Page 15: SZERKEZETI ANYAGOK

Az acélok jelölése a vegyi összetétel alapján 2

X 15 Cr Ni Si 25 20

• X betűvel kezdődik, akkor az összetételt jelző számok szorzó nélkül adják az elem közepes mennyiségét

• ** a gyorsacélok jele HS és utána az ötvözőelemek jellemző értékének mennyiségét pl. HS 18-1-2-5. Az ötvözők sorrendje: W - Mo - V - Co

Page 16: SZERKEZETI ANYAGOK

Az anyagok megadása számjelekkel• Az EN 10027-2 az anyagokat számjelekkel

adja meg, amely a számítógépes nyilvántartás és a kereskedelem miatt jelentős.

• Pl. 1. 4841• anyagjel az egyes anyagféleségekre jellemző számok

acéloknál 1-es, nehézfémeknél a vasötvözeteket kivéve 2-es, a könnyűfémeknél 3-as

• anyagcsoport• sorszám

Page 17: SZERKEZETI ANYAGOK

Az acélok csoportosítása a felhasználás módja szerint

• Szerkezeti acéloknak nevezzük általában a C<0,6 % C megfelelő szilárdság mellett kellő nyúlással és szívóssággal ( KV 27 - 40 J) rendelkeznek.

• Szerszámacélok: ebből készülnek az alakító és forgácsoló szerszámok. Fő jellemzőjük, hogy az igénybevételeket maradó alakváltozás nélkül viselik el, kopásállók. Lehetnek ötvözetlenek vagy ötvözöttek, és tulajdonságaikat hőkezeléssel biztosítják.

• Különleges acélok valamilyen speciális tulajdonsággal rendelkeznek pl. hőállóság, korrózióállóság, savállóság stb. Erősen ötvözöttek.

Page 18: SZERKEZETI ANYAGOK

Az acélok ötvözésének célja:

• a mechanikai tulajdonságok megváltoztatása (szilárdság , szívósság kopásállóság stb. pl. Mn, Cr, V, Mo, Ni, stb. )

• fizikai tulajdonságok megváltoztatása (mágneses tulajdonságok pl. Ni és Si)

• korrózióállóság, savállóság, hőállóság pl. Ni és Cr

Page 19: SZERKEZETI ANYAGOK

Az ötvöző elemek

hatása az acélra

A C hatása

Page 20: SZERKEZETI ANYAGOK

Az ötvözőelemek hatásaAz ötvöző elemek a vassal többnyire szilárd

oldatot alkotnak.

• ferritképző ötvözők a Cr; Al; Ti ; Ta; Si; Mo;V ; W ; Nb jól oldódnak a ferritben.

• ausztenit képzők , mint pl. a C; Ni; Co; Mn; N az ausztenitben oldódnak.

Vegyületet képeznek a karbidképző ötvözők pl. Mn, Cr, Mo, W, Ta, V, Nb, Ti .

Nitrid képzők: pl . Al, Cr, Zr, Nb, Ti, V, melyek kemény nitrideket képeznek (1200 HV).

Page 21: SZERKEZETI ANYAGOK

Az ötvözőelemek hatása 2

A felső kritikus lehűlési sebességre

• Az ötvözőelemek a diffúziós átalakulások időszükségletét növelik, az átalakulási diagramot jobbra a nagyobb idő irányába tolják, ezzel javítva az átedzhetőséget

• A legfontosabb ötvözők hatás szerint növekvő sorrendben a Si, Ni, Mn, Cr, Mo, V, B

Page 22: SZERKEZETI ANYAGOK

A szennyező elemek hatása

• a kén, a foszfor, az oxigén, a nitrogén és a hidrogén.

• A kén, a foszfor és az oxigén az acélokban alacsony olvadáspontú eutektikumot képezhet, és az un. vöröstörékenységet okozza, ami a melegalakítás hőmérsékleten 900 - 950 C -on való repedések, törések formájában jelentkezik, akadályozva az alakítást.

Page 23: SZERKEZETI ANYAGOK

A szennyező elemek hatása 2

• A nitrogén oldott állapotban jelentősen csökkenti az acél szívósságát. A nitrogén is lehet ötvöző, ilyenkor TiN vagy AlN vegyületet alkot és szemcsefinomító hatású.

• A hidrogén az acélban gázhólyagokat okoz. A jelenséget pelyhesedésnek nevezik, mivel a hidrogén gázhólyagok helyén a töretfelület fényes. A hidrogén mennyisége lassú hűtéssel csökkenthető.

Page 24: SZERKEZETI ANYAGOK

Az acélok tulajdonságainak adatbázisai

A felhasznált acélok választéka rendkívül széleskörű, ezért különböző forrásokból szedhetők össze a szükséges jellemzők:

• Szabványok

• Gyártó cégek termék katalógusai

• Kézikönyvek, áttekintő művek

• Számítógépes adatbázisok

Page 25: SZERKEZETI ANYAGOK

A gyakorlatban használt acélfajták

Page 26: SZERKEZETI ANYAGOK

Általános rendeltetésű ötvözetlen szerkezeti acélok (MSZ EN 10025)• Szabványos jelölés: Fe 235; 275; 355; a szám a

folyás-határ átlagos értéke (Fe 490; 590, 690 esetén az Rm); karbontartalom 0,13…0,2%

Kiegészítő betűjel: B, C, D (pl. Fe 235 B) az ütőmunka minimális értékéhez (KV=27J) tartozó hőmérsékletet jelenti (20, 0, -20 Co)

• A folyáshatár 235…355 között, a szakítószilárdság 350…690 MPa között változik, a nyúlás 24…10% között, az ütőmunka min. 27 J

• Jól hegeszthetők, ezért átlagos rendeltetésű szerkezetek, alkatrészek készíthetők belőlük

Page 27: SZERKEZETI ANYAGOK

Hegeszthető finomszemcsés szerkezeti acélok

• Szabványos jelölés: S 275; 355; 420; 460; a szám a folyáshatár átlagos értéke a karbontartalom 0,13…0,2% + mikroötvözők: Al; Nb; V; Ti; N; és a Zr.

Kiegészítő betűjel: M, ML, N, NL (pl. S 275 M) az ütőmunka minimális értékéhez tartozó hőmérsékletet jelenti

• A folyáshatár 275…460 között, a szakítószilárdság 360…720 MPa között, a nyúlás 24…10% között változik,az ütőmunka min. 27 vagy 40 J.

• Jól hegeszthetők, igényes szerkezetekhez valók

Page 28: SZERKEZETI ANYAGOK

Betétedzésű acélok(MSZ EN 10084)

• Szabványos jelölés: acélonként változó, az összetételre, ötvözőkre utaló (pl. C10; 16MnCr5…) Összetétel: karbontartalom 0,07…0,3% + Mn, Cr, Mo, Ni ötvözők

• A tulajdonságok a kéregben és a magban különbözőek, cél a kemény kéreg és szívós mag

• Jól használhatók gépelemek gyártására (fogaskerék, tengely, csapágypersely, gömbcsukló, …stb.)

Page 29: SZERKEZETI ANYAGOK

Nemesíthető acélok(MSZ EN 10083)

• Szabványos jelölés: acélonként változó, az összetételre, ötvözőkre utaló (C22; 50CrMo4…) Összetétel: karbontartalom 0,17…0,6% + Mn, Cr, Mo, Ni ötvözők

• A tulajdonságok a szelvény átmérő és a hőkezelés (edzés + megeresztés) függvényében különbözőek

• Jól használhatók dinamikus és szilárdsági igénybevételnek kitett gépalkatrészekhez

Page 30: SZERKEZETI ANYAGOK

Nemesíthető acélok(Nemesítési technológia)

• Edzés: sikere függ az átedzhető szelvényátmérőtől• Az edzett acél megeresztése:

a tulajdonságok a megeresztési hőmérséklettől (és időtől – kb. 1-2 óra) függnek

T

Ütőmunka

Szakítószilárdság

Nyúlás

Megeresztési hőköz

Page 31: SZERKEZETI ANYAGOK

Nemesíthető acélokajánlott alkalmazása (példák)

34CrNiMo834CrNiMo61000 MPa

34CrNiMo851CrV441Cr4800 MPa

51CrV450CrMo425CrMo446Cr2600 MPa

34CrMo437Cr42C602C50500 MPa

25CrMo428Mn62C452C35400 MPa

2C352C25300 MPa

100<D<16040<D<10016<D<40D<16ReH min.

Page 32: SZERKEZETI ANYAGOK

Szerszámacélok (1)

• Az igénybevételtől függően széles választékban kaphatók (erősen ötvözött acélok, lehetnek ötvözetlenek is)

• Főbb típusok:– Gyorsacélok– Hidegmegmunkáló acélok– Melegalakító szerszám acélok– Műanyagalakító szerszám acélok

Page 33: SZERKEZETI ANYAGOK

Szerszámacélok (2)

• Az acélok kiválasztását összehasonlító táblázatok könnyítik meg (kiválasztás több szempont alapján)

• Főbb választási szempontok:– Keménység, kopásállóság– Szívósság, hősokk tűrés– Megmunkálhatóság– Hőkezelhetőség, mérettartósság

Page 34: SZERKEZETI ANYAGOK

Ötvözetlen szerszámacélok

• Az elsősorban szobahőmérsékleten vagy ahhoz közeli hőfokon működő vágó, fúró, maró szerszámok, kézi szerszámok anyagai.

• Edzett állapotban használjuk.

• Hátránya, hogy korlátozott az átedzhetőség, és éltartósságot viszonylag alacsony hőmérsékleten elvesztik.

Page 35: SZERKEZETI ANYAGOK

Ötvözött szerszámacélok• Az hidegalakító szerszámok készítésére Cr és

Mn ötvözőket tartalmaznak az átedzhetőség növelésére valamint a W; Cr; és Mo biztosítja a kopásállóságot.

• A melegalakító szerszámok anyagai a magasabb hőmérsékleten szükséges szívósság, kopásállóság, termikus kifáradással szembeni ellenállás elérése érdekében Ni-Cr vagy Cr-Ni-Mo -V ötvözésűek.

Page 36: SZERKEZETI ANYAGOK

Gyorsacélok

• karbidképzőkkel ötvözött nemesacélok. Fő ötvözők a Cr; W ; Mo ; Co és a karbontartalom is magas.

Page 37: SZERKEZETI ANYAGOK

A gyorsacélok hőkezelése:

• Példa: R6; HS6-5-2 (6% W, 5% Mo, 4% Cr)

• Edzés:– Ausztenitesítés 1190-1230 Co; 80…150 sec.– Hűtés olajban, sófürdőben vagy vákumban

• Megeresztés 550 Co-on 3x2 óra (az utolsó megeresztés csak 500 Co-on)

• Elérhető keménység 66 HRC

Page 38: SZERKEZETI ANYAGOK

Szerszámacélok (4)hőkezelés: gyorsacélok

A hőkezelés hőmérséklet-idő diagramja

1200 Co

550 Co

Page 39: SZERKEZETI ANYAGOK

Szerszámacélok (5)hőkezelés: gyorsacélok

Megeresztési diagram:

HRC

550 T, Co

6566 HRC

Page 40: SZERKEZETI ANYAGOK

Különleges acélok(korrózióálló acélok)ferrites Cr acélok ( C 0,1 % ; Cr 12 % )A háztartásban, élelmiszeriparban, orvosi eszközök gyártására használják. Dinamikus igénybevételeknek jól ellenállnak, szívósak.

martenzites Cr acélok ( C 0,2 % ; Cr 12 % )csak edzett illetve nemesített állapotban használhatók. Erős mechanikai igénybevételnek kitett alkatrészek, pl. orvosi műszerek, szikék, háztartási eszközök anyagai

ausztenites acélok. (C 0,12 % ; Cr 18 % ; Ni 8 % ) edények, tartályok, orvosi, gyógyászati eszközök készítésétől a vegyiparban az élelmiszeriparban

Page 41: SZERKEZETI ANYAGOK

Öntöttvasak

• Hagyományos öntöttvasak:– Lemezgrafitos öntöttvasak (ferrit + perlit + lemezes

grafit)

– Fehér nyersvas (perlit + vaskarbid) és származékai:• Fehér temperöntvény

• Fekete temperöntvény

• Gömbgrafitos öntöttvasak (Mg vagy Ce kezelés)– Perlites gömbgrafitos öntöttvas

– Ferrites gömbgrafitos öntöttvas

Page 42: SZERKEZETI ANYAGOK

ÖntöttvasakTöretüket befolyásolja:•Lehűlési sebesség

gyors hűtés cementites szövetet segíti elő lassú hűtés grafitos szövetet segíti elő

• Ötvözőelemek cementites szövetet elősegítő ötvözők:

S, Mn, Cr, W, Mo, V

grafitos szövetet elősegítő ötvözők:

C, Si, Al, Ni, Cu, Co

Page 43: SZERKEZETI ANYAGOK

Öntöttvas diagramok Maurer diagram

Page 44: SZERKEZETI ANYAGOK

Öntöttvasdiagramok:Greiner-Klingenstein diagram

C+Si%

Falvastagság, mm

11

70

Ledeburit+ perlit

Grafit+perlit

Grafit+ferrit

Page 45: SZERKEZETI ANYAGOK

Az öntöttvasak tulajdonságaiA karbidos öntöttvas

A hipoeutektikus öntöttvasban primér ausztenit kristályosodik -többnyire dendritesen- és a dendritágak között helyezkedik el a lédeburit.

A keletkező szövet, kemény, rideg, kopásálló.

Page 46: SZERKEZETI ANYAGOK

Lemezgrafitos öntöttvasak (1)

• Szerkezet: az alapszövet ferrit vagy perlit, amelyben a grafit lemezes formában található

• A szilárdság növelés lehetőségei:– A perlit arányának növelése az alapszövetben– A grafit lemezek méretének csökkentése (modifikált

öntöttvas – csapoláskor FeSi vagy CaSi adagolással)

• Tulajdonságok: – Jó önthetőség, kis zsugorodás dermedés közben– Kis szilárdság, kis nyúlás, rideg, inkább nyomó

igénybevétellel terhelhető

Page 47: SZERKEZETI ANYAGOK

Lemezgrafitos öntöttvasak (2)

• Szabványos jelölés: MSZ ISO 185-1992100, 150, 200, 250, 300, 350(Régi jel: Öv 100…Öv 350)

• A szakítószilárdság 100…350 MPa között változik, függ az öntvény falvastagságától, és a hülés sebességétől

• Jól forgácsolhatók, jó a kopásállóságuk• Gépalkatrészek, gépállványok, hajtómű házak

készítésére használatosak

Page 48: SZERKEZETI ANYAGOK

Lemezgrafitos öntöttvas

Alapszövet ferrit Alapszövet perlit

Page 49: SZERKEZETI ANYAGOK

Lemezgrafitos öntöttvasak

Page 50: SZERKEZETI ANYAGOK

Gömbgrafitos öntöttvasak (1)

• A grafit gömb alakban történő kristályosodását hipoeutektikus öntöttvasaknál magnézium, hipereutektikus öntöttvasaknál cérium beoltásával érik el (bonyolult, költséges technológia)

• Szövetszerkezet: ferrit-perlites alapszövetbe ágyazott gömbös grafit

• Jól önthető, kedvező kopásállóságú, a lemezgrafitos öntöttvashoz képest kiváló a szilárdsága, hőállósága

Page 51: SZERKEZETI ANYAGOK

Gömbgrafitos öntöttvasak (2)• Szabványos jelölés: MSZ 8277-1988

Göv 350-22; …Göv 500-7;…Göv 900-2(a jelölés első száma a szakítószilárdság, a második a nyúlás)

• A szakítószilárdság 350…900 MPa között változik, a nyúlás 22…2% között, felületi edzéssel 55-60 HRC keménység érhető el

• Gépalkatrészek, (pl. forgattyús tengelyek, hajtórudak, fogaskerekek), belső nyomásnak kitett házak, mezőgazdasági gépalkatrészek készítésére használatosak

Page 52: SZERKEZETI ANYAGOK

Gömbgrafitos öntöttvas

Alapszövet ferrit + perlitAlapszövet ferrit

Page 53: SZERKEZETI ANYAGOK

Tempervasak (1)

• A temperöntvények alapanyaga a fehér nyersvas (a karbon vaskarbid - Fe3C alakban van jelen)

• Fehér temperöntvény: az öntvényt oxidáló atmoszférában hőkezelve (1050 Co-on 25-100 óra) a vaskarbid elbomlik, a karbon a felületre diffundál és ott kiég, a szerkezet ferrit-perlites lesz (C%<0,35)

• Fekete temperöntvény: az öntvényt semleges atmoszférában hőkezelve (1050 Co-on 18-24 óra, majd szabályozott hűtés) a vaskarbid elbomlik, és temperszén formájában a ferrites alapszövetben marad

Page 54: SZERKEZETI ANYAGOK

Tempervasak (2)fehér tempervas

• Szabványos jelölés: MSZ ISO 5922-1991W 35-04; W 38-12; W 40-05; W 45-07

• A szakítószilárdság 340…480 MPa között változik, függ az öntvény falvastagságától, a nyúlás 15…4% között, a keménység 200..230 HB

• Jól önthetők, de a karbon kiégetés miatt csak kis falvastagságú és méretű öntvények készíthetők

• Kisebb alkatrészek, használati eszközök (pl. szekrénykulcsok, csőidomok) készítésére használatosak

Page 55: SZERKEZETI ANYAGOK

Fehér temperöntvény

A hőkezelés oxidáló atmoszférában történik, a C kiég. Az öntvény vékonyfalú!

Felületen tiszta ferrit, beljebb a C nő megjelenik a perlit is

Page 56: SZERKEZETI ANYAGOK

Fehér temperöntvény a felülettől befelé haladva

A szövetben megjelent a temperszén is

Page 57: SZERKEZETI ANYAGOK

Tempervasak (3)fekete és perlites tempervas

• Szabványos jelölés: MSZ ISO 5922-1991B 30-06; B 32-12; B 35-10; (fekete tempervasak)P 45-06; P 50-05; P55-04; … P 70-02; P 80-01 (perlites tempervasak)

• A szakítószilárdság 300…800 MPa között változik, függ az alapszövettől, a nyúlás 12…1% között, a keménység 150..310 HB között alakul

• Jól önthetők, a B jelű tempervasak csőidomokhoz használatosak, a P jelűek nagyobb szilárdságú és kopásállóságú öntvényekhez (pl. fékpofák)

Page 58: SZERKEZETI ANYAGOK

Fekete temperöntvény

A hőkezelés semleges gázatmoszférában történik

Ferrites fekete temperöntvény

Ferrit + perlites fekete temperöntvény

temperszén

Page 59: SZERKEZETI ANYAGOK

Kéregöntvény

A kéreg gyorsan hűl az öntvény formájába beépített hűtővasak hatására ezért karbidos lesz, ami kemény, kopásálló , míg a többi lassan hűlt rész grafitosan, szürkén kristályosodik

Szelepemelő fehéren kristályosodott kérge

Page 60: SZERKEZETI ANYAGOK

Átolvasztáskarbidos

Szürke öntvény, lehet lemezes, de gömbös is

Page 61: SZERKEZETI ANYAGOK

Öntöttvasak szilárdságának összehasonlítása (Rm, MPa)

0 200 400 600 800 1000

lemezgrafitos

fehér t. öv

fekete t. öv (B)

fekete t. öv (P)

gömbgr. öv

alsó érték

használatitartomány

Page 62: SZERKEZETI ANYAGOK

Öntöttvasak kiválasztásának szempontjai

• Az alkatrész igénybevétele és a méretek függvényében meghatározott szilárdság

• Az igénybevétel jellegéből (pl. dinamikus hatás) becsült minimális nyúlás

• Koptató hatás esetében a keménység, kopásállóság

• Az öntvény alakja, falvastagsága - megmunkálhatósági kritérium

Page 63: SZERKEZETI ANYAGOK

Az alumínium és ötvözetei

• Alakítható alumínium ötvözetek (ötvöző tartalom néhány %)– Nemesíthető– Nem nemesíthető

• Öntészeti alumínium ötvözetek (eutektikus összetételhez közeli ötvöző tartalom)– Ötvözött alumínium öntészeti célra (Si, Mg, Cu)– Egyéb öntészeti alumíniumok ötvözetek

Page 64: SZERKEZETI ANYAGOK

Az alumínium tulajdonságai

• Kis sűrűség (= 2,3 g/cm3)• Alacsony olvadáspont (660 Co)• Jó hő- és villamos vezetőképesség• Kiváló korrózió állóság• Kedvező alakíthatóság• Szilárdsága kicsi (Rm=45 MPa), de ez

ötvözéssel, hőkezeléssel és hidegalakítással jelentősen növelhető

Page 65: SZERKEZETI ANYAGOK

Az alumínium fő ötvözői(MSZ EN 573 szabvány szerint)

9000 jelű sorozatEgyéb ötvözésű

8000 jelű sorozatLi ötvözésű

7000 jelű sorozatZn ötvözésű

6000 jelű sorozatMg és Si ötvözésű

5000 jelű sorozatMg ötvözésű

4000 jelű sorozatSi ötvözésű

3000 jelű sorozatMn ötvözésű

2000 jelű sorozatCu ötvözésű

1000 jelű sorozatTiszta alumínium

Page 66: SZERKEZETI ANYAGOK

AlumíniumötvözetekAlakítható (szilárd oldat szerkezetű)

öntészeti (eutektikushoz közeli)

Típusai:Al-Si ötvözetekAl-Mg ötvözetekAl-Cu ötvözetekAl-Zn ötvözetek

Page 67: SZERKEZETI ANYAGOK

Öntészeti alumínium ötvözetek(példák)

• 2000 jelű sorozat: AlCu4TiMgnemesíthető, nagy szilárdságú

• 4000 jelű sorozat: AlSi12 (eutektikus)kiválóan önthető, vékony falú öntvényekhez

• 5000 jelű sorozat: AlMg9korrózióálló, jól fényesíthető

Page 68: SZERKEZETI ANYAGOK

Alumíniumöntvények

Page 69: SZERKEZETI ANYAGOK

Szövetszerkezet

Maratlan

N 50x

Page 70: SZERKEZETI ANYAGOK

Nemesíthető alumínium ötvözetek (példák: lemezek tulajdonságai)

1243012245AlCu5.5Mg1.5

1339012235AlCu4Mg1

1125516147AlMgSi

Nemesített

A%Nemesített

Rm

LágyA%

LágyRm

A hőkezelés kiválásos keményítés. (nemesítés) Képlékeny alakítás (kivágás, hajlítás, mélyhúzás) lágy állapotban; kisebb alkatrészek igény szerint nemesíthetőkA rudak mechanikai jellemzői hasonlóak a lemezekéhez

Page 71: SZERKEZETI ANYAGOK

A réz tulajdonságai

• Közepes sűrűség (ρ= 8,93 Mg/m3)

• Olvadáspont (1083 Co)

• Kiváló hő- és villamos vezetőképesség

• Légköri korrózió állóság

• Kedvező alakíthatóság, önthetőség

• Szilárdsága közepes (Rm=220 MPa), ötvözéssel tovább javítható

Page 72: SZERKEZETI ANYAGOK

A réz és ötvözetei

• Alakítható réz ötvözetek– Lemezalakításra alkalmas sárgarezek– Éremverésre alkalmas bronzok

• Öntészeti réz ötvözetek– Ónbronz és vörösötvözetek– Ólombronzok– Sárgarezek öntészeti célokra

Page 73: SZERKEZETI ANYAGOK

A fontosabb öntészeti rézötvözetek(MSZ 8579:1991)

• Ónbronzok (öntészeti célokra)öCuSn12: nagy igénybevételű alkatrészeköCuSn10P: vegyipari szerelvények

• Vörösötvözetek öCuSn10Zn2: csapágycsészék, csigakerekeköCuSn5Zn5Pb5: áramvezető sínek

• Ólombronzok (főként csapágy öntvények)öCuPb20Sn5: hideghengerművek csapágyaiöCuPb5Sn10: savas közegben lévő csapágyak

Page 74: SZERKEZETI ANYAGOK

Rézötvözetekből készült öntvények

Page 75: SZERKEZETI ANYAGOK

Sárgaréz

Page 76: SZERKEZETI ANYAGOK

A fontosabb sajtolható rézötvözetek

• Tiszta réz (Cu%>99,85): áramvezető huzalok, mélyhúzott alkatrészek

• Sárgarezek:– 90% Cu, 10% Zn: finom alkatrészek– 70% Cu, 30% Zn: mélyhúzott alkatrészek– 60% Cu, 40% Zn: hőcserélő lemezek

• Bronzok:– 95,5% Cu, 3% Sn, 1,5% Zn: érem verés