Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 1. Rozdělení ocelí podle chemického složení, hlavních skupin jakostí a použití - ČSN EN 10020 ……………………………….. 2 až 6 2. Oceli pro ocelové konstrukce …………………………………...

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 1. Rozdělení ocelí podle chemického složení, hlavních skupin jakostí a použití - ČSN EN 10020 ……………………………….. 2 až 6 2. Oceli pro ocelové konstrukce …………………………………..."— Transkript prezentace:

1 1 1. Rozdělení ocelí podle chemického složení, hlavních skupin jakostí a použití - ČSN EN ……………………………….. 2 až 6 2. Oceli pro ocelové konstrukce ………………………………… Značení nelegovaných a nízkolegovaných konstrukčních ocelí dle ČSN ………………………………………… až 9 4. Nelegované konstrukční oceli (stručná charakteristika) … Vybraná použití konstrukčních ocelí tříd 10, 11 a 12 ……… Svařitelné oceli …………………………………………………….. 12 až Oceli na hluboký tah ……………………………………………… Oceli k cementování ………………………………………………. 7 až Oceli k zušlechťování …………………………………………….. 22 až Doporučená literatura …………………………………………… 30 Ing. Lubomír Stránský CSc. KONSTRUKČNÍ OCELI Obsah přednášky list č.

2 2 ČSN EN ROZDĚLENÍ PODLE CHEMICKÉHO SLOŽENÍ 1) Nelegované oceli2) Legované ocelI ROZDĚLENÍ PODLE HLAVNÍCH SKUPIN JAKOSTI 1) Skupiny nelegovaných ocelí2) Skupiny legovaných ocelí B Oceli obvyklých jakostí QS Legované jakostní ocelí Q Nelegované jakostní oceli SS Legované ušlechtilé ocelí S Nelegované ušlechtlé oceli

3 3 B - nelegované oceli obvyklých jakostí  nejsou určeny k tepelnemu zpracování  jsou předepsané pouze maximální obsahy P a S a min. obsah C  předepsané mechanické vlastnosti v nezpracovaném nebo normalizačně žíhaném stavu

4 4 Q - nelegované jakostní oceli Totéž co nelegované oceli obvyklých jakostí a navíc:  jsou vyráběny s větší větší pečlivostí než oceli obvyklých jakostí  max. obsah P a S < 0,045 %  nemají předepsanou metalurgickou čistotu  nemusí mít rovnoměrnou odezvu na tepelné zpracování  jsou na ně však kladeny dodatečné požadavky (např. na tvařitelnost, mez kluzu při zvýšených teplotách, houževnatost aj.) S - nelegované ušlechtilé oceli Totéž co nelegované jakostní oceli a navíc:  předepsané přesné chemické složení  vyšší stupeň metalurgické čistoty  max. obsah P a S < 0,025 %  jsou většinou určeny k cementování, zušlechťování nebo povrchovému kalení a mají na tepelné zpracování rovnoměrnou odezvu  předepsána minimální hodnota nárazové práce (KV > 27 J)

5 5 ČSN EN ROZDĚLENÍ OCELÍ PODLE POUŽITÍ První písmeno Oceli pro ocelové konstrukce S Oceli pro tlakové nádoby P Oceli pro potrubí I Oceli pro strojní součásti E Oceli pro výstuž do betonu B Oceli pro předpínací výstuž do betonu Y Oceli na kolejnice R Ploché výrobky válcované za studena z výšepevných ocelí k tváření za studena D Ploché výrobky k tváření za studena (kromě D) H Obalové plechy a pásy T Plechy a pásy pro elektrotechniku M

6 6 Vybrané nelegované oceli Skupina nelegovaných ocelí OznačeníMechanické vlastnosti Použití oceli ČSNČSN EN R e [MPa] R m [MPa] A5[%]A5[%] obvyklé jakosti S až 44027ocelové konstrukce E335N až 70614strojní součásti jakostní P265G až 49029tlakové nádoby S355N až 62823ocelové konstrukce ušlechtilé C15E až 74014k cementování C45E až 78020k zušlechťování C75S až 19602na pružiny C105U+QT64 HRCna nástroje ČSN význam číslice za tečkou.0 - tepelně nezpracováno.1 – normalizačně žíháno.4 – kaleno a popuštěno při nízkých teplotách.6 – zušlechtěno na dolní pevnost.8 – zušlechtěno na horní pevnost ČSN EN písmena před numerickou hodnotou S – ocel pro konstrukce, číslo mez kluzu v MPa E – ocel pro strojní součásti, číslo mez kluzu v MPa P – ocel pro tlakové nádoby, číslo mez kluzu v MPa C – písmeno = C uhlík (neleg. ocel se stř, obsahem Mn < 1%, pro nástroje, číslo = 100 x střední obsah uhlíku písmena za numerickou hodnotou N – normalizačně žíháno, nebo řízeně válcováno E – předepsaný max. obsah síry G – jiné charakteristiky H – vysoké teploty S – na pružiny U – nástrojové (+QT = stav zušlechtěný)

7 7 Oceli pro ocelové konstrukce – S Požadavky  vysoká R e, R p 0,2 - úspora materiálu  Rm - méně vyžadováno  vysoký modul pružnosti E  dobré plastické vlastnosti A, Z  dobrá houževnatost - nárazová práce KV, KU  mez únavy  C  odolnost proti porušení křehkým lomem - tranzitní teplota  odolnost proti opotřebení  dobré kluzné vlastnosti  odolnost proti korozi  nízká hmotnost aj.

8 8 Značení nelegovaných a nízkolegovaných konstrukčních ocelí dle ČSN Základní značka. doplňkové číslo 41x x x x. x x stav oceli v závislosti na TZ třída oceli informace závislé na třídě oceli pořadové číslo Třída 10  3 a 4 číslice R m v desítkách MPa (00 základní jakost) Třída 11  3 a 4 číslice R m v desítkách MPa (1 = automat. ocel + C)  Třída 12 až 16    3. číslice stř. obsah legujících prvků v % 4. číslice stř. obsah C v desetinách %.0 – tepelně nezpracováno.1 – normalizačné žíháno.2 – žíháno s uvedením způsobu.3 – žíháno na měkko.4 – kaleno nebo kaleno a popuštěno.5 – normalizačně žíháno a popuštěno.6 – zušlechtěno na dolní pevnost.7 – zušlechtěno na střední pevnost.8 – zušlechtěno na horní pevnost.9 – stavy, jež nelze označit 0 až 8

9 9 Rozdělení tvářených konstrukčních ocelí do tříd 11 až 16 (ČSN ) Význam prvního dvojčíslí

10 10 Nelegované konstrukční oceli (stručná charakteristika) Třída 10  převážnou část tvoří oceli nízkouhlíkové  není předepsán obsah uhlíku, ani stupeň čistoty  některé druhy mají předepsány max. obsahy C, S a P  zaručují se pouze základní mechanické vlastnosti (R e, R m, A)  nepoužívají se k cementování, zušlechťování a povrchovému kalení Třída 11  zaručena horní hranice obsahu C a P a S, případně chemické složení  zaručené mechanické vlastnosti  použití většinou ve stavu normalizačně vyžíhaném  do 0,2 % C jsou dobře svařitelné, tvařitelné i dobře obrobitelné  některé značky jsou určeny k hlubokému tažení (nesmějí vykazovat výrazný sklon k stárnutí)  nad 0.3 % představují základní řadu pro výrobu strojních součástí, mohou se zušlechťovat, prokalitelnost nepřesahuje 25 až 30 mm  vysokouhlíkové oceli jsou vhodné na součásti vystavené opotřebení Třída 12 Oceli mají vyšší čistotu, lépe definované a zaručované vlastnosti oproti třídám 10 a 11, společně s ocelemi tříd 13 až 16 je to základní konstrukční materiál, optimálních vlastností se dosahuje tepelným zpracováním

11 11 Vybraná použití konstrukčních ocelí tříd 10, 11 a 12 Rozmezí obsahu uhlíku v ocelích v jednotlivých třídách třída 10 nepředepisuje se (jsou však převážně nízkouhlíkové) třída 11 od 0,07 do 0,85 % C (včetně povoleného rozmezí v dané třídě) třída 12 od 0,07 do 0,90 % C (včetně povoleného rozmezí v dané třídě)

12 12 Svařitelné oceli Vlastnosti svařitelných oceli  požadovaná hodnota meze kluzu  dobrá svařitelnost  dobrá houževnatost i za teplot -20°C až -30 °C → odolnost proti porušení křehkým lomem  odolnost proti změnám vlastností za provozu → stárnutí Zvýšení R e nad 350 MPa se dosahuje náhradou intersticiálního zpevnění C - substitučním zpevněním feritu (Mn, Si) mikropřísadami Al, Mo, Nb, V,Ti ( setiny %) → precipitační zpevnění matrice + vázání C a N (karbidy, nitridy) → potlačení stárnutí, zábrana růstu zrna + snížení C ekv. řízeným válcováním (precipitáty Nb, Mo zpomalují rekrystalizaci austenitu v průběhu válcování, Al, Ti brání růstu zrna) termomechanickým zpracováním zpevněním bainickou nebo martenzitickou přeměnou (komplexně legované oceli ∑( Mn, Cr, Mo, Ti, Nb, V, B do 3 až 4%), matrice obvykle dvoufázová ferit + bainit nebo martenzit), R e nad 500 MPa

13 13 Tepelně ovlivněná oblast svaru Charakteristická pásma v tepelně ovlivněné oblasti při svařování ocelí s polymorfní přeměnou  → 

14 14 Svařitelnost nelegovaných (uhlíkových) ocelí  jsou zaručeně svařitelné do maximálního obsahu uhlíku C max. = 0,22 %  uhlík v tepelně ovlivněné oblasti (TOO) způsobuje zvýšení tvrdosti a snižuje plasticitu → vznik vnitřních pnutí → vznik prasklin  může dojít ke - hrubnutí zrna (rekrystalizace po předchozím tváření za studena) - rychlé ochlazení → Widmannstättenova struktura, martenzit - za provozu stárnutí svarových spojů  pro oceli s obsahem C ≤ 0,22 hm.% je nutné určit ekvivalentní obsah uhlíku C ekv, který musí být ≤ 0,50 neboť se uplatňuje : přítomnost legujících prvků v oceli tloušťka stěny svařence t [ mm ] Vztah platí platí do obsahu prvků: [v hm.%] 0,22 % C; 1,6 % Mn; 1,0 % Cr; 3,0 % Ni; 0,14 % V; 0,3 % Cu Svařitelnost legovaných ocelí

15 15 Příklady ocelí pro svařované konstrukce Pro všeobecné použití Ocel Báze (st ř. hodnoty) [hm. %] Pou ž ití [°C] max. 0,2 C; min. 0,02 AI max. 0,18 C; max. 1,4 Mn; max. 0,08 Nb; min. 0,01 AI max. 0,18 C; 1 Ni; 0,06 Nb 0,15 C; 3 Ni 0.15 C; 3 Ni Pro zvýšené teploty Ocel Báze (st ř.hodnoty) [hm. %]Pou ž ití [°C] ,2 C; 0,5 Mn; 0,25 Si; max 0,25 Cr; max 0,25 Ni; max 0,25 Cu max 0,25 C; 0,27 Si; 0,65 Mn; max 0,25 Cr 0, 71 C; 0,27 Si; 0,8 Mn R mT do 500 R p 0,2 do (10CrMo 9-10); 0,23 C; 0,6 Mn; 2,25 Cr; 1,0 Mo ( - ); 0,22 C; 0,45 Mn; 1,35 Cr; 0,35 Mo; 0,5 V ( - ); 0,24 C; 0,65 Mn; 1,35 Cr; 0,6 Mo; 0,25 V ( - ); 0,2 C; 3,2 Cr; 0,6 Mo; 0,5 V R p 0,2 do 500 R mT do 575 R mT do 570 R p 0,2 do 450 Pro snížené teploty S 235, S 275, S 355, S 420,S 460

16 16 Oceli na hluboký tah Charakteristika ocelí  u ocelí se požaduje co nejnižší mez kluzu, poměr (R e :R m )·100 ≈ 60%, tažnost min. 45% (nejjakostnější oceli mají R e max. 160MPa)  matrici tvoři ferit s malým množstvím perlitu bez vyloučeného Fe 3 C III po hranicích (snižuje plastické vlastnosti)  je požadována odolnost proti stárnutí Zna č ka ČSN Zna č ka EN Chemické složení v %Mechanické vlastnosti C max. Mn max. Si max. P max. S max. R e [Mpa] R m [MPa] A [%] DX510,080,400,0300, DC030,070,400, DC040,070,400, DC010,110,045 max (DC01)0,100,450, D – ploché výrobky k tváření za studena; C – válcováno za studena; X – způsob válcování nepředepsán; číslo = pořadové číslo oceli Vybrané oceli ze skupiny jakosti: D - Ploché výrobky k tváření za studena

17 17 Oceli k cementování (ČSN EN ) Charakteristika ocelí  jsou určeny k výrobě strojních součástí nebo součástí dopravních prostředků s cementovanými činnými plochami  mají nízký obsah uhlíku  po cementování se kalí a nízkoteplotně popouští  po TZ mají díly vysokou tvrdost povrchové vrstvy a houževnaté jádro Prokalitelnost  u uhlíkových ocelí se prokalitelnost nezaručuje  legované oceli se dodávají bez nebo se zárukou prokalitelnosti (uvádí se minimální a maximální zaručované hodnoty tvrdosti v jednotkách HRC v závislosti na vzdálenosti od plochy kaleného čela čelní zkoušky prokalitelnosti → zkouška Jominiho) Velikost zrna  oceli musí být jemnozrnné Čistota oceli :  ocel musí vykazovat stupeň čistoty odpovídající jakosti ušlechtilé oceli (přítomnost sulfidů, oxidů, silikátů, nitridů po př. hlinitanů) Volba oceli je závislá na požadované tvrdosti cementační vrstvy a pevnosti a houževnatosti jádra součásti po tepelném zpracování

18 18 Oceli k cementování Nelegované (uhlíkové) oceli  C max. od 0,14 do 0,24%  použitelné pro méně namáhané a méně rozměrné součásti  malá prokalitelnost, nižší R m jádra, nesnáší větší měrné tlaky  kalí se do vody  → velké vnitřní pnutí, nerovnoměrná tvrdost povrchové vrstvy Legované cementační oceli  vyšší pevnost a houževnatost jádra při větších měrných tlacích  větší prokalitelnost, větší tvrdost a odolnost proti opotřebení  používají se pro součásti větších průřezů a pro součásti tvarově složité  kalí se převážně do oleje → nižší vnitřní pnutí Oceli Cr a Cr - Mn pro středně namáhané cementované součásti; Cr-Mn oceli patří k nejpoužívanějším a nejúsporněji legovaným; jsou citlivé na přehřátí (hrubnutí zrna) a oba typy jsou náchylné k popouštěcí křehkosti; kalí se do vody nebo do oleje Oceli Cr- Mn mikrolegované Ti nebo Ti + Zr jsou jemnozrnné cementační oceli Oceli Cr – Ni přísada Ni výrazně zvyšuje prokalitelnost, (kalí se do oleje nebo i na vzduchu); necitlivé na přehřátí; přidání 0,5% Mo vede k potlačení sklonu k popouštěcí křehkosti; použití: čepy řízení, křížové klouby motorových vozidel Oceli Ni – Cr - Mo, příp. Ni – Cr – W jsou nejjakostnější cementační oceli, kalí se na vzduchu nebo do oleje, R m jádra až 1300 MPa, nárazová práce až 100 J, vhodná i k zušlechťování

19 19 Vybrané oceli k cementování OcelStř. chemické složeníVlastnosti jádra Příklady použití ČSNEU C max MnCrNi R m [MPa] R p 0,2 [MPa] KCU [J.cm -2 ] C15E0,200,75 max. 0,25 max. 0, až *) méně namáhané čepy, pouzdra, vačkové hřídele, ozubená a řetězová kola MnCr50,191,250, značně namáhaná ozubená a řetězová kola, čepy, kardanové kříže MnCr50,221, velké součásti s velmi tvrdou vrstvou a velkou pevností jádra NiCr60,190,850,951, *) velmi namáhaná ozubená kola, drážkové hřídele CrNi80,240,850,951, *) velmi namáhané části vystavené opotřebení – pastorky, pístní čepy, kardany NiCr180,190,451,503, až velmi namáhané strojní součásti s vysokou pevností a dobrou houževnatosí v jádře

20 20 Ukázka materiálového listu oceli C15E (12 023)

21 21 Ukázka materiálového listu oceli 16MnCr5 (14 220)

22 22 Oceli k zušlechťování (ČSN EN )  jsou určeny k výrobě strojních součástí, které se tepelně zpracovávají převážně zušlechťováním (mart. kalení + vysokoteplotní popouštění)  některé izotermickým zušlechtěním (bainit)  případně jsou používány ve stavu normalizačně žíhaném (v tomto stavu jsou mechanické vlastnosti oceli dány převážně obsahem uhlíku, typ i úroveň legování se projevují málo výrazně)  základní požadovaná vlastnost - prokalitelnost Nelegované uhlíkové oceli  k zušlechtění jsou vhodné jen oceli třídy 12. Použití je omezeno na méně namáhané součásti (malá prokalitelnost). Kalí se do vody. Legované oceli  volí se především z důvodu prokalitelnosti  oceli jsou legovány komplexně a mají celkový obsah přísad obvykle do ≈ 3%  přísadovými prvky se dosahuje dalších specifických vlastností ocelí: potlačení sklonu k popouštěcí křehkosti (Mo, W) malé deformace při kalení (Ni) pozvolný pokles houževnatosti s klesající teplotou (Ni) snížení přechodové teploty (Ni) zjemnění zrna a necitlivost na přehřátí při austenitizaci (Ti, Nb, V) apod.

23 23 Chemické složení nelegovaných ocelí k zušlechťování Označení oceliChemické složení tavby ( hmotnostní podíl v % ) EUĆSN CSi max MnP max SCrMoNiVCr+Mo+Ni C22E ,17-0,240,400,40 - 0,700,035max 0,035max 0,40max 0,10max 0,40-max 0,63 C25E ,22 - 0,290,400,40 - 0,700,035max 0,035max 0,40lnaí.0,10max 0,40-max 0,63 C30E ,27 - 0,340,400,50 - 0,800,035max 0,035max 0,40max CC.10max 0,40-max 0,63 C35E ,32 - 0,390,400,50 - 0,800,035max. 0,035max. 0,40max. 0,10max. 0,40-max. 0,63 C40E ,37 - 0,440,400,50 - 0,800,035max 0,035max 0,40max 0,10max 0,40-max 0,63 C45E ,42 - 0,500, ,800,035max. 0,035max. 0,40max. 0,10max. 0,40-max. 0,63 C50E ,47 - 0,550,400,60 - 0,900,035max 0,035max 0,40max 0,-iQmax 0,40-max 0,63 C55E ,52 - 0,600,400,60 - 0,900,035max 0,035max 0,40max' O^lt)max 0,40-max 0,63 C60E ,57 - 0,650, ,900,035max. 0,035max. 0,40max. 0,10max max. 0,63 Nelegované uhlíkové oceli k zušlechtění jsou vhodné jen oceli třídy 12. Použití je omezeno na méně namáhané součásti. Kalí se do vody.

24 24 Mechanické vlastnosti nelegovaných ocelí k zušlechťování Mechanické vlastnosti ve stavu zušlechtěném pro směrodatný průměr d Označení ocelid ≤16 mm16 mm < d ≤ 40 mm40 mm < d ≤ 100 mm Re min RmA min Z min KV min Re min RmA min Z min KV min Re min RmA min Z min KV min EU ČSN MPa %J %J %J C22E C25E C30E ' C30E C40E C45E C50E C55E C60E I »

25 25 Chemické složení legovaných ocelí k zušlechťování Cr+Mo+Ni VNiNi MoCrSP max MnSi max CĆSNEU Chemické slo ž ení tavby ( hmotnostní podíl v % )Ozna č ení oceli -0,10-0,25--0,90 -1,20max. 0,0350,0350,70-1,100,400,47 - 0,55-51CrV4 --3,60-4,100,25 - 0,451,60 - 2,00max 0,0250,0300,30- 0,600,400,32 - 0,39-36CrNiMo16 --1,30 -1,700,15 - 0,301,30-1,70max. 0,0350,0350,50- 0,800,400,30 - 0, CrNiMo6 --0,90-0,200,15-0,300,90-1,20max 0,0350,0350,50- 0,800,400,32 - 0,40-36CrNiMo4 ---0,15-0,300,90-1,20max 0,0350,0350,50- 0,800,400,46 - 0,54-50CrMo4 ---0,15 - 0,300,90 -1,20max. 0,0350,0350,60- 0,900,400,38 - 0, CrMo4 ---0,15 - 0,300,90 -1,20man. 0,0350,0350,60- 0,900,400,30 - 0, CrMo4 ---0,15 - 0,300,90 -1,20max. 0,0350,0350,60- 0,900,400,22 - 0, CrMo ,90 -1,20max. 0,0350,0350,60- 0,900,400,38 - 0,45-41Cr ,90-1,20max 0,0350,0350,60- 0,900,400,34 - 0, Cr ,90-1,20max 0,0350,0350,60- 0,900,400,30- 0,3734Cr4-34Cr ,40 - 0,60max 0,0350,0350,50- 0,800,400,42- 0,5046Cr ,40 - 0,60max 0,0350,0350,50- 0,800,400,35- 0,4238Cr2 max 0,63-max 0,40max 0,10max 0,40max 0,0350,0351,30- 1,650,400,25 -0,3228Mn6 manganová Vybrané celi k zušlechťování: manganová chromová chrom-molybdenová chrom-molybdenová hrom-nikl-molybdenová chrom-nikl-molybdenová chrom-vanadová chrom-vanadová

26 26 Mechanické vlastnosti legovaných ocelí k zušlechťování J%MPa J% J% ČSNEU KV mi n Z min A min Rm Re min KV min Z min A mi n Rm Re min KV min Z min A min Rm Re min 160 mn < d ≤ 250 mn100 mm < d ≤ 160 mn40 mm < d ≤ 100 mm Označení oceli Mechanické vlastnosti ve stavu zušlechtěném pro směrodatný průměr d í! CrMo CrMo CI Mo CrMo Cr Cr Cr Cr Cr Mn6 manganová Vybrané oceli k zušlechťování: manganová chromová chrom-molybdenová chrom-molybdenová

27 27 Oceli k zušlechťování

28 28 Digramy ARA a pásy prokalitelnosti 0,44%C, 0,22%Si, 0,60%Mn, 0,15%Cr nelegovaná ocel 0,40%C, 0,70%Mn, 1,80%Cr, 0,15%V legovaná ocel C45E (42CrV6)

29 29 Zušlechťovací diagramy 0,44%C, 0,22%Si, 0,60%Mn, 0,15%Cr nelegovaná ocel 0,40%C, 0,70%Mn, 1,80%Cr, 0,15%V legovaná ocel C45E (42CrV6)

30 30 Literatura  Ptáček, L. a kol.: Nauka o materiálu I. Akademické nakladatelství CERM, Brno, 2001, (2. opravené a doplněné vydání 2003)  Pluhař, J. a kol.: Nauka o materiálech. SNTL, Praha, 1989  Askeland, D.R.- Phulé, P.P.: The Science and Engineering of Materials. Thomson-Brooks/Cool, 4th ed (5th ed. 2005)  Callister, W.D., Jr.: Materials Science and Engineering. An Introduction. John Wiley & Sons, Inc., 6th ed., 2003 Doporučeno k nahlédnutí:


Stáhnout ppt "1 1. Rozdělení ocelí podle chemického složení, hlavních skupin jakostí a použití - ČSN EN 10020 ……………………………….. 2 až 6 2. Oceli pro ocelové konstrukce …………………………………..."

Podobné prezentace


Reklamy Google