Date post: | 05-Jul-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | simion-oncia |
View: | 18,473 times |
Download: | 17 times |
Simbolizarea oţelurilor în funcție de utilizare• SR EN 10027-1:2006 - Sisteme de simbolizare pentru oţeluri. Partea 1: Simbolizarea
alfanumerică simboluri principalealfanumerică, simboluri principale
Litera Utilizare Proprietatea mecanicăS Oțel pentru construcții Rezistența minimă la curgere
l b i i i i lP Oțel pentru vase sub presiune Rezistența minimă la curgereL Oțel pentru țevi Rezistența minimă la curgereE Oțel pentru construcții mecanice Rezistența minimă la curgereB O l b R i l i i ăB Oțel beton Rezistența la curgere caracteristicăY Oțel pentru structuri pretensionate Rezistența minimă la curgereR Oțel pentru calea ferată Rezistența minimă la curgereH Oț l d î ltă i t ță t l i l R i t ț i i ă lH Oțel de înaltă rezistență pentru laminare la rece Rezistența minimă la curgereD Produse plate pentru deformare plastică la rece C, D sau X + două cifre care caracterizează oțelulT Oțel pentru table galvanizate Rezistența la curgere nominală
M Oțel electricNumăr=100x pierderea specificăNumăr=100x grosimea nominală în mmLiteră pentru tipul oțelului (A,B,E,N,S sau P)
Ex:S420 = oțel pentru construcții (S) cu rezistența minimă la curgere de 420MPa (420)
Simbolizarea oţelurilor în funcție de utilizare• SR EN 10027-2:1996 - Sisteme de simbolizare pentru oţeluri. Partea 2: Sistemul
inumeric• Numere alocate de European Registering Office (VDEh în Dusseldorf)Oțeluri CarbonNumăr = 1.00XX (& 1.90XX )-oțeluri de bazăNumăr = 1.01XX (& 1.91XX )-oțeluri de calitate (pentru structuri generale cu
Rm<500MPa )Număr = 1.02XX (& 1.92XX )-oțeluri de construcții (fără tratament termic cu
Rm<500MPa )Număr = 1.03XX (& 1.93XX )-oțeluri cu conținut mediu %C< 0,12 sau Rm < 400
MPMPaNumăr = 1.04XX (& 1.94XX )-oțeluri cu conținut mediu 0,12≤% C< 0,25 sau Rm ≥
500 MPaNumăr = 1 05XX (& 1 95XX ) oțeluri cu conținut 0 25 ≥%C < 0 55 sau 500MPaNumăr = 1.05XX (& 1.95XX )-oțeluri cu conținut 0,25 ≥%C < 0,55 sau 500MPa
≤Rm< 700 MPaNumăr = 1.06XX (& 1.96XX )-oțeluri cu conținut %C > 0,55 sau Rm ≥ 700 MPaNumăr = 1 07XX (& 1 97XX )-oțeluri cu conținut mare de P sau SNumăr 1.07XX (& 1.97XX )-oțeluri cu conținut mare de P sau S.
Simbolizarea oţelurilor
Oțeluri Carbon SpecialeNumăr = 1.10XX (& 1.90XX )-oțeluri speciale (oțeluri cu proprietăți fizice speciale)Număr = 1 11XX-oțeluri speciale (oțeluri pentru vase sub presiune și pentruNumăr 1.11XX oțeluri speciale (oțeluri pentru vase sub presiune și pentru
construcții mecanice cu %C < 0,5 )Număr = 1.12XX(& 1.90XX )-oțeluri speciale (oțeluri pentru vase sub presiune și
pentru construcții mecanice cu % C ≥ 0,5)pentru construcții mecanice cu % C ≥ 0,5)Număr = 1.13XX-oțeluri speciale (oțeluri pentru vase sub presiune și pentru
construcții mecanice cu cerințe speciale)Număr = 1 14XX oțeluri specialeNumăr = 1.14XX-oțeluri speciale Număr = 1.15XX la 1.18XX-oțeluri de sculeNumăr = 1.19XX-oțeluri speciale
• Simbolizarea funcție de compoziția chimică: C urmat de două cifre = 100xconținutul de carbon %
Ex: C45 oțel carbon de îmbunătățire cu C = 0,42...0,5%.
Simbolizarea oţelurilor carbon de uz generalMărci de oţeluri destinate fabricării produselor laminate la cald, sub formă de
laminate plate şi bare forjate pentru construcţii mecanice şi metalicelaminate plate şi bare forjate, pentru construcţii mecanice şi metalice. Sunt oţeluri hipoeutectoide, care se livrează cu diferite clase de calitate şi grade de
dezoxidare. Sunt cele mai ieftine oţeluri cu o largă utilizare fără alte deformări plastice la cald sauSunt cele mai ieftine oţeluri, cu o largă utilizare, fără alte deformări plastice la cald sau
tratamente termice. Sunt uşor prelucrabile prin aşchiere, sudabile. cu capacitate de deformare plastică la rece.
• VECHI: Oțeluri carbon de uz general STAS 500–80ț gOL + Rm [daN/mm2]. clasa e calitate (1,2,3,4) + « n »,« s », « k »Ex: OL42.2k • NOU: Oţeluri nealiate de construcţie SR EN 10025-2:2004ţ ţ- Oțeluri pentru construcții în generalS + Rp0,2 [MPa] + (JR, J0, J2, K2) + opțional (+AR, +N) + opțional CEx: S355J2+NEx: S355J2 N- Oțeluri pentru construcţii mecaniceE + Rp0,2 [MPa]Ex: E360Ex: E360
Simbolizare oţeluri nealiate de construcţii
1) S= oțeluri pentru construcții în general, E = oțeluri pentru construcţii mecaniceE = oțeluri pentru construcţii mecanice
2) nnn = rezistența minimă la curgere pentru epruveta de 16 mm (N/mm 2)
3) m = informații referitoare la rezistența la impactTemperatura de testare = 20 oC, JR = 27 Jouli,Temperatura de testare = 0 oC, J0 = 27 Jouli,Temperatura de testare = -20 oC, J2 = 27 Jouli, K2 = 40 Jouli
4) u = simboluri pentru condiții de livrare AR = LaminatN = Normalizat
5) C = potrivit pentru deformare plastică la rece
Oțeluri pentru construcții în general-echivalenţeSR EN 10025Si b li
SR EN 10025Si b liSimbolizare
alfanumericăSimbolizare
numericăSTAS 500/2-80 Exemple de domenii de utilizare
S185 1.0035 OL 32.1Elemente de structuri metalice de uz general supuse la solicitări moderate: suporţi, rame, armături, nituri,S185 1.0035 OL 32.1 la solicitări moderate: suporţi, rame, armături, nituri, lanţuri, flanșe
S235JR 1.0038 OL37-2k Elemente de construcţii metalice sudate sau îmbinate prin alte procedee: ferme, poduri, rezervoare, stâlpi, b ti i d t l ţ i l d t t b t
S235JO 1.0114 OL37-3k; OL37-3kfS235J2 1 0117 OL37 4kf batiuri sudate, lanţuri, plase sudate pentru beton
armat, structuri portante de maşini şi utilajeS235J2 1.0117 OL37-4kf
S235J2+N; 1.0117 OL37-4kf, normalizatS275JR 1.0044 OL44-2k
Elemente de construcţii metalice sudate, supuse la S275JO 1.0143 OL44-3k; OL44-3kfsolicitări mecanice relativ ridicate și care trebuie să prezinte o suficientă garanţie la ruperea fragilăS275J2 1.0145 OL44-4kf
S275J2+N 1.0145 OL44-4kf, normalizat
S355JR 1.0045 OL52-2kElemente de construcţii metalice puternic solicitate:Elemente de construcţii metalice puternic solicitate: stâlpi pentru linii electrice aeriene, căi de rulare, macarale, şasiuri la autovehicule, rezervoare de mare capacitate
S355JO 1.0553 OL52-3k; OL52-3kfS355J2 1.0577 OL52-4kf
S355J2+N 1.0577 OL52-4kf, normalizatS355K2+N 1.0596 OL52-4kf, normalizat
•k=calmat, kf= calmat suplimentar cu Al
Oțeluri pentru construcţii mecanice-echivalenţe
SR EN 10025 SR EN 10025SR EN 10025Simbolizare
alfanumerică
SR EN 10025Simbolizare
numericăSTAS 500/2-80 Exemple de utilizare
Elemente de construcţii mecanice supuse la solicitări
E295 1.0050 OL 50
Elemente de construcţii mecanice supuse la solicitări ridicate: bare de tracţiune, arbori drepţi și cotiţi, arbori pentru pompe şi turbine, cârlige de macara, menghine, piuliţe, şuruburi de precizie, roţi dinţate pentru viteze periferice micip
E335 1.0060 OL 60Elemente de construcţii mecanice supuse la solicitări mai ridicate arbori drepţi şi cotiţi, şuruburi de precizie, roți dinţate pentru viteze periferice moderate
E360 1.0070 OL 70Organe de maşini supuse la uzură: arbori canelaţi, pene, cuplaje, roţi melcate, melci pentru transport, fusuri pentru prese, roti de lanţ, bolțuri de centrare
Simbolizare oţeluri nealiate de construcţii-proprietăţi mecanice
Simbolizarea oţelurilor carbon
Oţelurile nealiate turnate pentru construcţii mecanice de uz general sunt oţeluri hipoeutectoide, care se livrează în stare recoaptă, după normalizare şi detensionare p , p , p şsau după normalizare, călire şi revenire.
• VECHI : Oţel carbon turnat în piese STAS 600–89VECHI : Oţel carbon turnat în piese STAS 600 89OT + Rm [MPa] – 1,2,3
Ex: OT 400 - 1O O i i S 10293 200• NOU: Oţeluri nealiate turnate de uz general SR EN 10293:2005
GE+Rp0,2 [MPa] varianta normalăGS+Rp0,2 [MPa] varianta sudabilă (impunerea compoziţiei chimice şi limitarea sumei ,
elementelor reziduale)
Ex: GE200, varianta sudabilă GS200,
Oţeluri nealiate turnate pentru construcţii mecanice de uz general-echivalenţe, proprietăţi mecanice
SR EN 10293Simbolizare C Si (Max) Mn P (max) S (max)
Simbolizarealfanumerică
Simbolizarenumerică % % % % %
GE200 1.0420 - - - 0,035 0,030GS200 1.0449 0,18 max 0,60 1,2 max 0,030 0,025GE240 1.0446 - - - 0,035 0,030GS240 1 0455 0 23 max 0 60 1 2 max 0 030 0 025
SR EN 10293 Rp0 2
GS240 1.0455 0,23 max 0,60 1,2 max 0,030 0,025GS300 1.0558 - - 0,035 0,030
SR EN 10293Simbolizare
alfanumerică
Simbolizarenumerică
STAS600-82
GrosimeRp0,2 (min)
Rm A( min)
mm MPa MPa %GE200 1 0420 OT 400 3 t ≤ 300 200 380 530 25GE200 1.0420 OT 400-3 t ≤ 300 200 380-530 25GS200 1.0449 OT 400-3 t ≤ 100 200 380-530 25GE240 1.0446 OT 450-3 t ≤ 300 240 450-600 22GS240 1 0455 OT 450 3 t ≤ 100 240 450 600 22GS240 1.0455 OT 450-3 t ≤ 100 240 450-600 22
GS300 1.0558OT 500-3 t ≤ 30 300 600-750 15OT 500-3 30 < t ≤ 100 300 520-670 18
Simbolizarea oţelurilor carbon• VECHI: Oțel carbon de calitate STAS 880 - 88 OLC + %C x 100
Ex: OLC 35• de cementare OLC 8 – OLC 20• de îmbunătăţire OLC 25 – OLC 60ţ• NOU: parte din Oțeluri pentru călire și revenire (îmbunătățire) SR EN 10083:2007C + %C x 100 + starea de livrare netratată (simbol TU); cu tratament pentru îmbunătăţirea
prelucrabilităţii (TS), înmuiată (TA), normalizată (TN), călită şi revenită (TQ+T).Ex: C 45 TN (oțel de îmbunătățire normalizat)
Oțeluri pentru cementare (carburare) SR EN 10084:2008C + %C x 100 + E sau R (E = conţinut redus de S şi P; R = conţinut controlat de S) + ( ţ ş ; ţ )
Tratament termic cu proprietatea: (+S) rezistența la forfecare, (+A) duritate maximă, (+TH) duritate în interval, (+FP) structură ferito-perlitică și duritate în interval
Ex: C 10R (oțel de cementare cu C= 0,07...0,13%, S= 0,020 …0 040%)0,040%)
• VECHI: Oțeluri carbon de scule STAS 1700 – 90OSC (O l b S l C d li ) %C 10 M i ă i îOSC (O-oţel carbon; S-scule; C-de calitate) + %C x 10 + M = conţinut mărit în mangan
Ex: OSC 8M
Simbolizarea oţelurilor carbon de îmbunătățire SR EN 10083:2007-compoziţie chimică
Si Cr Mo NiCr
Nume NumărC
Si (Max)
Mn P (max) S (max)Cr
(max)Mo
(max)Ni
(max)+Mo +Ni
% % % % % % % % %
C35 1.05010,32-0,39
0,40 0,5-0,80 0,045 0,045 0,40 0,10 0,4 0,63
0,37-C40 1.0511
0,370,44
0,40 0,5-0,80 0,045 0,045 0,40 0,10 0,4 0,63
C45 1.05030,42-0 50
0,40 0,5-0,80 0,045 0,045 0,40 0,10 0,4 0,630,50
C55 1.05350,52-0,60
0,40 0,6-0,90 0,045 0,045 0,40 0,10 0,4 0,63
0 57C60 1.0601
0,57-0,65
0,40 0,6-0,90 0,045 0,045 0,40 0,10 0,4 0,63
Simbolizarea oţelurilor carbon de îmbunătățire SR EN 10083:2007-proprietăţi mecanice
NumeEchiv.STAS
d < 16 t ≤ 8
16 < d ≤ 408 < t ≤ 20
40 < d ≤ 10020 < t ≤ 60
Nume STAS 880-80
Re Rm A Re Rm A Re Rm AMPa MPa % MPa MPa % MPa MPa %
C35 OLC35 430 630-780 17 380 600-750 19 320 550-700 20C35 OLC35 430 630 780 17 380 600 750 19 320 550 700 20C40 OLC40 460 650-800 16 400 630-780 18 350 600-750 19C45 OLC45 490 700-850 14 430 650-800 16 370 630-780 17C55 OLC55 550 800 950 12 490 750 900 14 420 700 850 15C55 OLC55 550 800-950 12 490 750-900 14 420 700-850 15
C60 OLC60 580850-1000
11 520 800-950 13 450 750-900 14
Simbolizarea oţelurilor carbon de îmbunătățire SR EN 10083:2007-echivalenţe
NEchiv.
NumeSTAS 880-80 Exemple de utilizare
C35 OLC35Piese tratate termic mediu solicitate: arbori cotiţi cu dimensiuni mici, biele, butuci sudați pentru roţi, cilindri de prese, bandajemici, biele, butuci sudați pentru roţi, cilindri de prese, bandaje
C40 OLC40 Piese tratate termic cu utilizări diverse în construcţia de maşini
Pi t t t t i d i t ţă idi tă i t it t diC45 OLC45
Piese tratate termic de rezistenţă ridicată şi tenacitate medie: discuri de turbină, arbori cotiţi, biele, coroane dinţate, roţi cu clichet, volanţi, pene de ghidaj, melciPi t t t t i t i li it t ţi di ţ t b d j
C55 OLC55Piese tratate termic puternic solicitate: roţi dinţate, bandaje, coroane, arbori, bolţuri de lanţ
C60 OLC60Piese tratate termic cu proprietăţi de rezistenţă ridicată combinată
C60 OLC60 cu elasticitate: excentrice, bandaje, bucşe elastice, roţi dinţate
Simbolizarea oţelurilor carbon de cementare (carburare)SR EN 10084:2008-compoziţie chimică
C Si (Max) Mn P (max) S (max)Nume Număr
C Si (Max) Mn P (max) S (max)
% % % % %
C10E 1.1121 0,07 - 0,13 0,4 0,3 - 0,6 0,035 0,035
C10R 1.1207 0,07 - 0,13 0,4 0,3 - 0,6 0,035 0,02-0,04
C15E 1.1141 0,12 - 0,18 0,4 0,3 - 0,6 0,035 0,035
C15R 1 1140 0 12 0 18 0 4 0 3 0 6 0 035 0 02 0 04C15R 1.1140 0,12 - 0,18 0,4 0,3 - 0,6 0,035 0,02-0,04
C16E 1.1148 0,12 - 0,18 0,4 0,6 – 0,9 0,035 0,035
C16R 1.1203 0,12 - 0,18 0,4 0,6 – 0,9 0,035 0,02-0,04
Simbolizarea oţelurilor carbon de cementare (carburare)SR EN 10084:2008-echivalenţe
NumeNume
SR EN 10084:2008
Echivalența
STAS 880-80
Duritatea HB pentru condiția de livrare +A
Exemple de utilizare
i i ă ă îC10E
OLC10OLC10S
131
Piese cementate cu rezistenţă redusă în miez: şaibe, clicheţi, furci, pene de ghidare, culbutoare, supape, discuri, b i l t l ţ i dC10R
OLC10X bucşe şi role pentru lanţuri de tracţiune.
C10ROLC10XS
C15EOLC15
OLC15S Piese cementate cu rezistenţă redusă în OLC15S143
ţmiez: bolţuri, pârghii, chei, pene de ghidare.C15R
OLC15XOLC15XS
C16EOLC20
OLC20S156
Piese cementate cu rezistenţă redusă în miez: bolţuri, şaibe, bucşe.
C16ROLC20X
C16R OLC20XS
•X-oţeluri superioare, XS- oţeluri superioare cu conţinut controlat de S
Echivalența oţelurilor carbon de cementare (carburare)SR EN 10084:2008-echivalenţe
Oţeluri carbon de scule STAS 1700 – 90
• Cuprind oţeluri prelucrate prin deformare plastică la cald sau la rece sub formă de produse laminate, forjate şi trase, cojite sau şlefuite destinate confecţionării sculelor. S t ţ l i ţi 0 65 l 24%C f l it t t t l t i fi l d• Sunt oţeluri care conţin 0,65...l,24%C, folosite cu tratamentul termic final de călire şi revenire joasă.
• După călire, ating duritatea superficială 60-62 HRC.• Sunt oţeluri cu călibilitate redusă, pentru că numai sub l0 mm diametru se călesc
complet în volum, între 10-15 mm diametru călirea este superficială în limita a 5 mm, iar peste 50mm diametru se călesc în limita a 2mm.
• Stabilitatea termică a structurii este limitată de temperatura de revenire la 150...200°C.
Oţeluri carbon de scule STAS 1700 – 90
Oţelurile nealiate -proprietăți
8m2 ]
80
310 HB
KC
U[d
aJ/c
m
1003
R
%];
Z [%
]; K
1514 60
Z/mm
2 ]; A
[%
2580
Z
A
Rm
ec [d
aN/
23
30 KCU
daN
/mm
2 ];
Influenţa conţinutului de carbon asupra proprietăţilor oţelurilor nealiate fără tratament termic
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
% C
HB
[d
Elemente însoţitoare în oţelurile nealiate
• Si: maximum 0,5%. Provine de la elaborare (sau dezoxidare). Apare:, ( ) pdizolvat în ferită (crește rezistența)incluziuni nemetalice (silicați, oxizi).
• Mn: în oţelurile nealiate max 0 8% Se adaugă la dezoxidare şi desulfurare• Mn: în oţelurile nealiate max. 0,8%. Se adaugă la dezoxidare şi desulfurare. Apare:
dizolvat în ferităî i ă d ă (F M ) Cîn cementită secundară (FeMn)3CMn3CMnS, oxizi
• P: max. 0,05% (general). Provine din minereu. Apare:dizolvat în ferităFe P Fe PFe3P, Fe2P
• Fragilizează la rece• Formează fibrajul în oţeluri – creștere a rezistenței pe direcția de deformare
plastică la caldplastică la cald.
Elemente însoţitoare în oţelurile nealiate
• S: max. 0,05% (în general). Provine din minereu, cocs, gaze de ardere.• Formează eutectic Fe – FeS (topire la 985°C) → fragilitate la cald• O: max. 0,05%. Din atmosferă și oxizi.• Oxizi : FeO Fe O Fe O• Oxizi : FeO, Fe3O4, Fe2O3
• Formează incluziuni fragile• N: max. 0,03%. Din atmosferă• Apare dizolvat în ferită și în Fe4N (precipitate care duc la îmbătrânirea
feritei).
Oțeluri aliate
• Oţelurile în care suma elementelor de aliere este între 1...50%.
• Elementele de aliere se pot repartiza în oțeluri:dizolvate în fier sub formă de soluții fomând ferita și austenitadizolvate în fier sub formă de soluții, fomând ferita și austenita aliată;combinații cu carbonul: carburi simple, complexe, cementita aliată sau faze de pătrundere. Sunt elementele tradiționale de la stânga Fe în tabelul periodic (Ti, V, Cr, Mo, W, etc);compuși intermetalici (FeCr FeV Fe Ti Fe W Fe Mo etc )compuși intermetalici (FeCr, FeV, Fe3Ti, Fe2W, Fe2Mo,etc.)în stare liberă (Pb, Cu > 1%).
Influența elementelor de aliere
• Elementele de aliere acționează asupra punctelor critice ale fieruluiElementele de aliere acționează asupra punctelor critice ale fierului (A3, A4) deplasându-le pe axa temperaturii.
• Din acest punct de vedere elementele de aliere se clasifică în:γ-gene, austenitogene, care deschid sau lărgesc domeniul austenitic și-l reduc pe cel feritic (Mn, Ni, Pt, C, N, etc.-prin ridicarea punctului A și coborârea lui A iar Co prin ridicarearidicarea punctului A4 și coborârea lui A3, iar Co prin ridicarea ambelor puncte critice);α-gene, feritogene, care închid sau îngustează domeniul austenitic lărgindu-l pe cel feritic (Si, Mo, W, Ti, V, etc. prin coborârea punctului A4 și ridicarea lui A3, iar Cr prin coborârea ambelor puncte critice).puncte critice).
Oțeluri aliate
Sistemul Fe-Mnelemente γ‐gene
Sistemul Fe-Crelemente α-geneγ g g
Influența elementelor de aliere• Cromul este un element de aliere care se găseşte în anumite cantităţi în majoritatea
oţelurilor aliate, datorită efectului său favorabil. • Cromul se dizolvă în ferită, durificând-o într-o măsură mai mică decât alte elemente de
aliere, iar pe de altă parte favorizează formarea carburilor şi nitrurilor. Acestea în cazul în care sunt repartizate la limita cristalelor micşorează sensibilitatea la
î ăl i ţ l il f i â d t l d î t ât i t l l isupraîncălzire a oţelurilor, favorizând comportarea la sudare, întrucât cristalele zonei influenţate termic sunt frânate să crească odată cu încălzirea. Astfel are loc şi o mărire a rezistenţei la rupere.
• Nitrurile de crom de tipul CrN sau Cr N se formează în oţelurile crom datorită• Nitrurile de crom, de tipul CrN sau Cr2N se formează în oţelurile crom, datorită afinităţii cromului faţă de azotul dizolvat în metalul lichid, la elaborare sau la sudarea acestor oţeluri, mărind fragilitatea la revenire.
• De asemenea cromul micşorează conductivitatea termică a oţelurilor determinândDe asemenea cromul micşorează conductivitatea termică a oţelurilor, determinând micşorarea zonei influenţate termic, obţinută pentru o anumită energie liniară.
• Cromul măreşte şi segregaţia dendritică, provocând apariţia cristalelor columnare mari, a căror efect nefavorabil este cu atât mai puternic cu cât dimensiunea pieselor este , p pmai mare.
• Cromul, în cazul răcirilor rapide, favorizează apariţia austenitei reziduale, datorită faptului că este un element care coboară temperatura de începere a transformărilor martensitice. Creşterea cantităţii de austenită reziduală poate favoriza variaţii dimensionale ale pieselor, provocând în acest fel tensiuni interne şi deformaţii.
• Oţelurile între 0,3-2 % Cr sunt considerate oţeluri slab aliate.
Influența elementelor de aliere• Nichelul se dizolvă în orice proporţie în ferită şi austenită, nu formează
b i i f i ă d tit i fii d l tcarburi şi favorizează descompunerea cementitei, fiind un element gamagen şi grafitizant.
• Nichelul coboară temperatura de formare a eutecticului. În funcţie de t ţi î ţ l i t t t t ă liti ă (P)concentraţia sa în oţeluri, acestea pot avea structură perlitică (P),
martensitică (M) sau austenitică (A).• Nichelul are rolul şi de a compensa efectele defavorabile ale cromului, pe
care îl însoţeşte de cele mai multe ori în oţelurile aliatecare îl însoţeşte de cele mai multe ori în oţelurile aliate.• Datorită solubilităţii ridicate a hidrogenului în nichel, se poate observa o
scădere a rezilienţei în cazul alierii cu Ni.Ni h l l ă ălibili i i ă d î• Nichelul măreşte călibilitatea şi micşorează temperatura de începere a transformărilor austenitice, acest efect fiind maxim în cazul în care oţelul conţine şi un adaos de 0,1 – 0,8 %V. U l f d bi d f bil l i h l l i l il îl i i• Un alt efect deosebit de favorabil al nichelului, asupra oţelurilor, îl constituie micşorarea coeficientului de dilatare lineară, odată cu creşterea conţinutului de Ni până la 35,5%. Aliajul cu 46% Ni, aliajul platinită, are acelaşi coeficient de dilatare termică ca şi sticlaacelaşi coeficient de dilatare termică ca şi sticla.
• Oţelurile între 1-5% Ni sunt considerate oţeluri slab aliate cu Ni.
Influența elementelor de aliere
40
30A
M+A
20 M
+A
% N
i
10 P+M
00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
P
Diagrama structurală a oţelurilor aliate cu nichel% C
Influența elementelor de aliere
70
50
60
λ [W
/mk]
30
40
tate
a te
rmic
ã λ
20
Con
duct
ivit
0
10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Variaţia coeficientului de dilatare termică a oţelurilor aliate cu nichel
Continutul de nichel [%]
Influența elementelor de aliere• Manganul fiind un element de aliere ieftin şi având proprietăţi asemănătoare cu
cele ale Ni, este foarte des utilizat, dar fără a se atinge aceleaşi performanţe ca în cazul alierii cu Ni Manganul ajunge în oţel din feromanganul introdus la elaborarecazul alierii cu Ni. Manganul ajunge în oţel din feromanganul introdus la elaborare pentru dezoxidare şi desuflare.
• Manganul se dizolvă parţial, iar parţial formează o serie de compuşi chimici în oţel. Cea mai mare parte a manganului se găseşte în structura oţelurilor sub formă de p g g ş ţMnS, ca incluziuni nemetalice. MnS are aspect globular de culoare gri, este plastică şi are temperatura de topire ridicată. Se deformează bine în timpul proceselor de prelucrare la cald. Î f ţi d tit t d M di ţ l t t fi l t î ţit (< 0 8%M )• În funcţie de cantitatea de Mn din oţel, acesta poate fi element însoţitor (< 0,8%Mn) sau element de aliere (> 0,8 %Mn).
• Manganul măreşte călibilitatea oţelurilor asemănător cu cromul şi micşorează temperatura de începere a transformării martensitice favorizând apariţiatemperatura de începere a transformării martensitice, favorizând apariţia austenitei reziduale în cazul răcirilor rapide.
• Conţinutul de mangan influenţează pozitiv variaţia coeficientului de dilatare lineară a oţelurilor. Astfel rezultă că odată cu creşterea conţinutului de Mn creşte şi ş ţ ş şcoeficientul de dilatare lineară şi totodată cresc şi tensiunile interne care apar în timpul sudării acestor oţeluri.
• Din cercetările experimentale s-a determinat că rezistenţa la rupere şi limita de 100 MP t fi t d l i lcurgere cresc cu cca. 100 MPa pentru fiecare procent de mangan, alungirea la
rupere fiind puţin influenţată.
Influența elementelor de aliere
• Siliciul ajunge în oţel parţial din fonta brută care serveşte la elaborarea oţelului, parţial din căptuşeala cuptorului de elaborat oţel, din zgură şi ferosiliciul utilizat pentru dezoxidare.
• Este element de aliere la concentraţii peste 1%Si.• Datorită faptului că fierul dizolvă până la 14 %Si la temperatura ordinară,
în cea mai mare parte siliciul se dizolvă în ferită, determinând mărirea durităţii şi a limitei de elasticitate.
• Astfel la o creştere a conţinutului de siliciu cu 1% are loc creşterea rezistenţei la curgere şi a rezistenţei la rupere cu cca. 100 MPa, crescând de asemenea şi duritatea.
• Întrucât siliciul nu formează carburi, rezultă că are un efect favorabil asupra formei carburilor şi asupra comportării lor la încălzire. În acest fel carburile din oţelurile aliate cu siliciu au o tendinţă de globulizare şi se dizolvă mai
î l i lid î i l î l i iigreu în soluţia solidă în timpul încălzirii. • Siliciul măreşte călibilitatea oţelurilor şi împiedică descompunerea
martensitei la încălzire, favorizând în acelaşi timp decarburarea oţelului î f ă id ăîn atmosferă oxidantă.
Influența elementelor de aliere
• Molibdenul, vanadiul şi wolframul sunt elemente de aliere care au efect favorabil asupra proprietăţilor oţelurilor aliate.
• Datorită afinităţii mari pentru carbon, aceste elemente dau carburi greu fuzibile şi cu solubilitate scăzută. Ele micşorează sensibilitatea la supraîncălzire, ducând la mărirea rezistenţei la cald a oţelurilor, datorită efectului mecanic al carburilor de la limita cristalelor.
• Datorită efectului favorabil pe care îl manifestă asupra punctelor critice de transformare, aceste elemente măresc stabilitatea termică al oţelurilor
• Molibdenul, vanadiul şi wolframul determină ridicarea temperaturii de transformare AC3 a oţelurilor, formând carburi greu fuzibile în austenită, d d lducând la mărirea termosensibilităţii.
• Molibdenul şi vanadiu înlătură fragilitatea de revenire în timp ce molibdenul şi wolframul însoţite de siliciu favorizează decarburarea
i î ă i î i i i ioţelurilor încălzite în mediu oxidant. Rezistenţa la curgere la cald şi duritatea oţelurilor cresc odată cu mărirea conţinutului de W, Mo, şi V.
Influența elementelor de aliere
110
]
90
Mo [ 0 - 5
]
90
V [0 - 1,4]
RC [N
/ m
m2 ]
70W [0 - 1
2]→ R
50
Influenţa W, Mo, V asupra rezistenţei la curgere a oţelurilorContinutul de W, Mo, V [%]
Influența elementelor de aliere
• Titanul este un element care este dorit în compoziţia oţelurilor Datorită acestuiTitanul este un element care este dorit în compoziţia oţelurilor. Datorită acestui efect titanul măreşte rezistenţa mecanică şi duritatea oţelurilor.
• Cobaltul este un element care favorizează precipitarea unor compuşi greu solubili şi fin dispersaţi, mărind duritatea şi stabilitatea termică. Cobaltul este un element pcare formează carburi, având un efect deosebit de favorabil asupra obţinerii carburilor sau altor compuşi intermetalici cu alte elemente de aliere sau însoţitoare –Mo, Cr, W, Ti, etc.D t ită difi ă ii f i b il d libd i tit i b lt l i tă• Datorită modificării formei carburilor de molibden şi a cementitei, cobaltul prezintă dezavantajul de scădere a tenacităţii oţelurilor. De asemenea cobaltul măreşte valorile punctelor critice A1 şi A3 cu cca. 6,5 K pentru o creştere de 1%Co.
• Alte efecte favorabile ale cobaltului asupra oţelurilor sunt mărirea conductivităţiiAlte efecte favorabile ale cobaltului asupra oţelurilor sunt mărirea conductivităţii termice şi mărirea rezistenţei la oxidare la cald.
• Borul este un element de microaliere în oţeluri, care în proporţii de 0,0005…0,003% întârzie transformarea perlitică, fără să o deplaseze pe scara temperaturilor.
• De asemenea măreşte călibilitatea oţelurilor, opunându-se formării constituenţilor moi în timpul călirii şi determină micşorarea susceptibilităţii la fisurare.
Influența elementelor nedorite
• Azotul este un element însoţitor care ajunge în oţel din aerul cu care vine în contact ţ j g ţla elaborare. Din acest motiv procedeul prin care a fost elaborat oţelul influenţează în măsură apreciabilă conţinutul de azot din oţel.
• Azotul care se găseşte în oţel dizolvat în ferită în cantităţi mari determină formarea it ii F N ( ’) Î l ţ l il i d t i ă f ilit t l lb t initrurii Fe4N (γ’). În cazul oţelurilor moi, determină fragilitatea la albastru şi
îmbătrânirea mecanică, fapt ce se evită prin dezoxidare suplimentară cu aluminiu, care având afinitate mai mare faţă de oxigen decât fierul, determină formarea AlN, fără să mai rămână azot în ferită.
• Hidrogenul este un element însoţitor prezent în oţeluri datorită umidităţii materialelor refractare fie din adaosurile care conţin hidrogen şi care sunt introduse în oţel în timpul elaborării, cum ar fi ferosiliciul sau varul.
• Hidrogenul mai poate apare şi în timpul sudării, din apa conţinută de învelişurile electrozilor sau din fluxuri, precum şi din diferite impurităţi de pe materialele de sudat.Hid l fl t î ţ l b d ă f d b ă î t t i ă â d f ă• Hidrogenul aflat în oţel sub două forme de bază – în stare atomică când formează cu fierul o soluţie solidă de interstiţie, sau în stare moleculară când rămâne inclus la locul de formare – conduce la formarea de fulgi şi pori care sunt nedorite în oţeluri. ţ
Influența elementelor nedorite
Oţel
Compoziţia chimică [%] Rezilienţa KCU [J/cm2]Răcit în
aer de
Def.
plastic
Răcit în
aer de
Def.
plastic C Si Mn P S N Al
la
9500C
p
la
2590C
la
9500C
p
la
2500C
Thomas 0 13 0 01 0 47 0 066 0 037 0 013 0 003 140 20 100 5Thomas 0,13 0,01 0,47 0,066 0,037 0,013 0,003 140 20 100 5
Martin 0,13 0,15 0,016 0,016 0,019 0,004 0,008 180 120 170 40
Martin
dezoxidat
cu Al
0,14 0,07 0,043 0,015 0,017 0,005 0,050 200 180 190 170
Fragilitatea la albastru (cald) a oţelurilor
Influența elementelor nedorite• Oxigenul este un element însoţitor care ajunge în oţel, parţial din fontă, unde ajunge
din minereuri, şi parţial din contactul cu aerul în timpul elaborării. De asemenea oxigenul mai pătrunde în oţelul în stare solidă în timpul încălzirii la temperaturi ridicate, prin difuzia care are loc de-a lungul limitelor grăunţilor.
• În oţel oxigenul se găseşte sub formă de compuşi chimici, cum ar fi: magnetită (Fe3O4) sau hematită (Fe2O3) sau sub formă dizolvată în ferită, în cazul cantităţilor mici, sub 0,05%, sau sub formă de incluziuni oxidice.
• În general compuşii formaţi de oxigen reduc rezistenţa mecanică a oţelului, determinând înrăutăţirea atât a rezistenţei mecanice, cât şi a tenacităţii oţelului.
• Sulful nedizolvându-se în ferită, formează sulfura de fier – FeS – care la rândul ei formează cu fierul un eutectic – Fe-FeS – care se găseşte în mod obişnuit la limita grăunţilor şi se topeşte la o temperatură relativ scăzută, 9850C.
• Sulful determină, proporţional cu creşterea cantităţii sale în oţel, scăderea proprietăţilor mecanice ale oţelurilor.
• Fosforul se dizolvă în ferită, formând cu acesta o soluţie solidă de substituţie. În cazul în care se găseşte în cantităţi mari poate forma şi fosfuri, cum ar fi: Fe3P sau Fe2P. Aceste elemente determină la cald aşa numita fragilitate la roşu a oţelurilor.
• De asemenea în urma cercetărilor experimentale s-a constatat că fosforul diminuează şi tenacitatea la temperatura ambiantă oţelurilor.
Influența elementelor nedorite60
1
50
12KCU
aJ/c
m2 ]
40 R2 ],K
CU
[da
20
30
RC
A
[daN
/mm
2
10
20
2
[%],R
,RC
00 0.05 0.10 0.15 0.20
A
Influenţa oxigenului asupra proprietăţilor mecanice ale oţelurilor→O2 %
Influența elementelor de aliere
Elementele de aliere specificeElementele de aliere specifice
Cr Mn Ni Co Si Mo W V Ti Nb AlEfecte posibile asupra structurii şi proprietăţilor oţelului
Segregaţia dendritică
Sensibilitatea la
supraîncălzireStabilitatea termicăStabilitatea termicăAdâncimea de pătrundereCantitatea de austenită rezidualăFragilitatea la revenire
Duritatea
R i t ţ l ldRezistenţa la cald
Rezistenţa la uzură la cald
Rezistenţa la şoc
Influenţa elementelor de aliere asupra proprietăţilor oţelurilor
ţ ş
Influența elementelor de aliere
Elementele de aliere specifice
Cr Mn Ni Co Si Mo W V Ti Nb Al
Influenţa asupra temperaturilor critice
A4 [K]
A3 [K]
A1 [K]
Ms [K]Influenţa asupra proprietăţilor fizice
λ [W/mk]
Căldura latentă
[J/k K]c [J/kgK]
Căldura specifică
ρ[kg/m3]
DensitateaDensitatea
αdilatare
Coeficient de dilatare
termică
Influenţa elementelor de aliere asupra proprietăţilor oţelurilor
termică
Clasificare oțeluri aliate
După gradul de aliere pot fi: slab aliate: ∑ EA < 2,5%mediu aliate: 2,5 < ∑ EA< 10%înalt aliate: ∑ EA < 10%
După structura în stare normalizată:După structura în stare normalizată:perlitice –oteluri slab aliate;martensitice (autocalibile) –oteluri mediu aliate;
t iti b liaustenitice –bogat aliate.După structura în stare recoaptă:
hipoeutectoide, cu ferita aliata structural liberă;hipereutectoide, cu carburi secundare, precipitate din austenita;ledeburitice, în stare turnata prezintă în structura un eutectic ce contine carburi primare (separate din lichid).p ( p )
Clasificare oțeluri aliate
Oţelurile aliate, cu cantitate mare de elemente γ-gene mai pot fi:austenitice, care nu sufera transformari la încalzire;semiaustenitice, cu transformari la încalzire si care se pot supune unei caliri , p pincomplete.
Oţelurile aliate cu cantităţi mari de elemente α-gene pot fi:feritice, fără transformări la încălzire;semiferitice, cu transformări la încălzire şi cu posibilitatea aplicării unei căliri incomplete;
După destinaţie oţelurile sunt: pentru construcţii mecanice, dupa tratamentul termic final sunt: de cementare(% C <0,25), de îmbunătăţire (% C ≥0,25) şi de nitrurare. pentru construcţii metalice sunt destinate realizării unor ansambluri îmbinate
i b i it i d tprin şuruburi, nituri sau sudate:pentru scule: de aşchiere şi aparate de măsură şi control, pentru deformare plastică la rece, la cald sau pentru scule pneumatice;cu destinaţie specială: pentru cazane şi recipiente sub presiune inoxidabile şicu destinaţie specială: pentru cazane şi recipiente sub presiune, inoxidabile şi refractare, pentru rulmenţi, etc.
SUBIECTE
• Oţeluri carbon: standardizare, aplicaţii.ţ , p ţ• Elemente însoţitoare în oţeluri carbon.• Oţeluri carbon. Proprietăţi.• Clasificarea oţelurilor aliate.• Elemente de aliere în oţeluri aliate.
l d i l i li fl• Elemente nedorite în oţeluri aliate. Influenţă.
44