MASTERAT PFAC MSC CURS AVANSAT DE MATERIALE Materiale

MASTERAT PFAC + MSC CURS AVANSAT DE MATERIALE (Materiale performante – PFAC; Materiale avansate – MSC) CURS 5 + 6 Proprietățile, utilizările și selecția oțelurilor aliate Conf. dr. ing. Gabriela STRNAD gabriela. strnad@ing. upm. ro http: //magnum. engineering. upm. ro/~gabriela. strnad/

Why ferrous? • abundant • relativelly economical processing techniques • versatile

Elemente de aliere Carbon (C) – mărește duritatea, rezistența mecanică, scade proprietățile plastice

4. 1. Influența elementelor de aliere în oțeluri a. Influența EA asupra transformărilor alotropice ale fierului Elemente GAMAGENE Elemente ALFAGENE Mn, Ni, Pt, Co, Cu, Zn Cr, Mo, W, Si, Ti, Al, V

b. Influența EA asupra afinității față de carbon ELEMENTE CARE NU FORMEAZĂ CARBURI ELEMENTE CARE FORMEAZĂ CARBURI Si, Ni, Co, Al, Cu Mn, Cr, W, V, Mo, Ti

c. Influența EA asupra transformărilor austenitei - EA micșorează tendința de creștere a grăunților de austenită la încălzire, cu excepția Mn și Al în cant. mare; - EA măresc stabilitatea austenitei suprarăcite, deplasează curbele TTT spre dreapta, cresc călibilitatea, cu excepția Co; - EA coboară Ms, mărind cantitatea de austenită reziduală, cu excepția Co și Al, care ridică Ms și Si care nu îl influențează;

d. Influența EA asupra proprietăților oțelurilor

CARBON Mărește duritatea, rezistența la uzură, micșorează reziliența SILICIU Până la 0, 3% ajută la dezoxidare și mărește rezistența MANGAN Mărește călibilitatea, rezistența la uzură și micșorează efectul negativ al sulfului CROM Mărește călibilitatea, rezistența la uzură, rezistența la cald, iar peste 13% mărește rezistența la coroziune MOLIBDEN Mărește călibilitatea, rezistența la uzură, rezistența la cald (oțeluri pentru scule la cald, oțeluri rapide) NICHEL Mărește reziliența la temperaturi joase de lucru; împreună cu cromul mărește rezistența la coroziune WOLFRAM La fel ca MOLIBDENUL VANADIU Finisează mărimea de grăunte; formează carburi puternice, mărind astfel rezistența la uzură COBALT Mărește rezistența la cald (oțeluri pentru scule la cald, oțeluri rapide)

4. 2. Clasificarea oțelurilor aliate a. După numărul elementelor de aliere • oţeluri aliate ternare, cu un singur element de aliere (Cr, Ni, Mn, Si, etc. ); • oţeluri aliate cuaternare, cu două elemente de aliere (Cr-Ni, Cr-Mo, Cr-Mn, etc. ); • oţeluri aliate polinare, cu mai multe elemente de aliere (Cr-Ni. W, etc). b. După cantitatea elementelor de aliere • oţeluri slab aliate, care conţin sub 5% elemente de aliere; • oţeluri mediu aliate, care conţin între 5 şi 10% elemente de aliere; • oţeluri bogat aliate, care conţin peste 10% elemente de aliere.

c. După destinație • oţeluri de construcţie, folosite în construcţia de maşini şi utilaje, care la rândul lor se subîmpart în: oţeluri turnate, oţeluri cu destinaţie generală şi oţeluri cu destinaţie precisă; • oţeluri pentru scule • oţeluri cu proprietăţi speciale, ca de exemplu oţeluri inoxidabile, refractare, cu proprietăţi termice sau magnetice speciale, etc.

d. După structura obținută la răcire în aer PERLITICE MARTENSITICE AUSTENITICE CEMENTITICE

4. 3. Oțeluri aliate de construcții • grăunți cristalini fini • călibile • au cantitate mare de carburi Cea mai bună influență o au Mo, Cr și Ni • bun raport rezistență mecanică/proprietăți plastice Oțeluri aliate de cementare Oțeluri aliate de îmbunătățire C până la 0, 2% aliate cu Cr, Ni, Cr-Mo, etc C 0, 2. . . 0, 4 % de revenire înaltă de revenire joasă

Oţeluri aliate pentru tratament termic CEMENTARE

Oţeluri aliate pentru tratament termic ÎMBUNĂTĂȚIRE

Efectul alierii cu Mn, Cr, Mo, Ni asupra rezistenței mecanice pentru oțeluri aliate de construcție (de cementare și de îmbunătățire) Aplicația 4. 2 Aplicația 4. 3

APLICATIA 4. 4

4. 4. Oțeluri aliate pentru scule Oţeluri care lucrează la temperatura normală

Oţeluri care lucrează la temperaturi ridicate

Oţeluri rapide Oţelurile rapide sunt înalt aliate, conţinând 15 -25% elemente de aliere, care formează carburi stabile (W, Cr, V, Mo). Oţelurile rapide conţin, în funcţie de marcă: maxim 0, 5% Mn şi Si Carbon: 0, 7… 1, 27 % Crom: 3, 5… 4, 5 % mărcile Rp 1 şi Rp 2 mai conţin Molibden: 0, 5… 9, 2 % cobalt: 4, 5… 6 % Wolfram: 1, 5… 18, 5 % Ex: HS 6 -5 -2, HS 18 -1 -2 -5 Vanadiu: 1, 0… 2, 70 % foste

4. 5. Oțeluri aliate cu proprietăți speciale Oţeluri inoxidabile (stabile la coroziunea atmosferică) şi oţeluri rezistente la coroziune (în medii agresive); Oţeluri inoxidabile pe bază de crom. Oţelurile cu crom devin inoxidabile la un conţinut de peste 10, 5% Cr. În acest caz se formează un strat subţire de oxid de crom care protejează suprafaţa. Se utilizează mai multe tipuri de oţeluri care - în funcţie de conţinutul de crom şi carbon - pot fi feritice (cromul fiind un element alfagen), sau martensitice (autocălire în aer). Ex: X 10 Cr 13, X 35 Cr. Mo 17 Oţeluri inoxidabile pe bază de cromnichel. Adăugarea nichelului, un element gamagen, la un oţel inoxidabil cu crom, face ca acesta să aibă structură austenitică la orice temperatură. Rezistenţa mecanică, la fluaj şi la coroziune, cresc. Mărci: X 5 Cr. Ni 18. 10, X 5 Cr. Ni. Mo 17. 13. 3

Oţeluri refractare (rezistente la cald şi rezistente la oxidare la temperaturi înalte) În această categorie intră mărcile de oţeluri refractare adică rezistente la oxidare la temperaturi peste 550°C şi de oţeluri rezistente mecanic la temperaturi peste 550°C, destinate fabricării produselor prin deformarea plastică la cald. Aliajele rezistente la oxidare conţin Al, Cr şi Si. Mărci: X 10 Cr. Al 18, X 15 Cr. Ni. Si 20. 12 Rezistenţa mecanică la temperaturi ridicate este importantă în special pentru solicitările de durată (fluaj). Rezistenţa oţelului obişnuit scade sensibil cu temperatura (la 800°C, OL 42 mai are doar 10 -50 N/mm 2) şi cu durata încercării. Mărci: X 53 Cr. Mn. Ni. N 21. 9

Alte precizări utile: • oțeluri autocălibile: microaliate cu V, Nb, Ti • oțeluri pentru prelucrare pe MU automate: aliate cu S, Pb, Bi, Te, Se, Ca • UHSS – ultra high strength steels: carbon 0, 4. . . 0, 46%, elemente de aliere: Si, Ni, Cr, Mo, V • oțeluri Maraging: carbon: 0, 01. . . 0, 03%, elemente de aliere: Mo, Ni, Al, Co, Ti • oțeluri microaliate cu bor: 0, 002. . . 0, 003% B are același efect asupra călibilității ca și 0, 7% Cr și 0, 5% Mo sau 1% Cr • oțeluri pentru nitrurare: carbon 0, 2. . . 0, 4%, elemente de aliere: Cr, Mo, V, Al, Ti • oțeluri pentru arcuri: EA: Cr, Si, Mn, V, B • oțeluri pentru rulmenți: EA: Cr, Mo, Ni • HSLA - high strength low alloy steels: EA: Nb, Al, Ti, V