Az acélt nyersvasból állítják elő. Az acél széntartalma kisebb, olvadáspontja magasabb, tisztasága és szívóssága nagyobb mint a nyersvasé. A nyersvas átolvasztása és az acél előállítása az acélműben 1600° C hőmérsékleten történik. Az acélgyárlás során a folyékony nyersvasba oxigént vezetnek, hogy a nyersvasban található szennyezőanyagokat (pl. S és P) részben, valamint a fölösleges szenet egészen eltávolítsák azáltal, hogy elégetik. A nyersvasban még előforduló P, S, Si, Mn szennyezőanyagok mennyiségének és a túlságosan magas széntartalmának csökkentését frissítésnek nevezzük.
A legfontosabb acélfajták és alkalmazási területük.
Az acélokat felhasználásuk alapján két csoportba soroljuk.
Szerkezeti acél: az általános szerkezeti acél. a cementálható acél. a nemesíthető acél, a nitridálható acél, a láng és indukciósan edzhető acél, a korrózióálló és saválló acél, az automataacél, a melegszilárd acél. a hő-és revésedésálló acél, a rugóacél. a gördülőcsapágyacél, a szelepacél stb.
Szerszámacél: az ötvözetlen, alacsonyan és magasan ötvözött szerszámacél. A szerszámacélokat a felhasználási terület szerint hideg- és melegalakító acéloknak, gyorsacélnak stb. nevezik.
Általános szerkezeti acélok: Ezek az acélok ötvözetlen acélok melegen hengerelt vagy melegen kovácsok állapotban. Besorolásuk szakítószilárdságuk, folyáshatáruk és nyújthatóságuk alapján történik. Ezek az acélok hőkezelésre (a feszültségmentesítés és normalizálás kivételével) nem alkalmas.
Alkalmazásuk: Az általános szerkezeti acélok tömegacélok, leginkább hegesztett, szegecselt és csavarozott szerkezetek gyártására alkalmasak a gép- és jármű-, magas-, mély-, híd-, víz- és tartályépítés területén.
Cementálható acélok: A cementálható acélok (betétedzhető acélok) szerkezeti acélok, maximum 0,20% C-tartalommal, melyeket az alak kialakítása után a határrétegben .felszenítenek (cenentálnak) és végül megedzenek. (Ezt a folyamatot beeresztésnek és az azt kővető edzést betétedzésnek nevezik.) így olyan szövetszerkezet hozható létre, amely a felületen kemény és kopásálló, a magban azonban szívós és tőrésálló marad.
A kizárólag kopásra igénybevett alkatrészek gyártására ötvözetlen cementálható acélokat alkalmaznak. Amennyiben az adott alkatrésznél a felület koptatása mellett a mag is erősen igénybe van véve, akkor gyártásához ötvözött cementálható acélt használnak.
Alkalmazásuk: csapszegek, tengelycsapok, erőátvivő tengelyek, vezérlő (mozgató) alkatrészek, perselyek, fogaskerekek, csigák, hajtóműtengelyek, lánckerekek, mérőeszközök gyártása.
Nemesíthető acélok: A nemesithető acélok edzhető ötvözött és ötvözetlen szerkezeti acélok, melyek C-tartalma nagyobb mint 0,20%. A nemesítés az edzésből és az azt követő meg-eresztésből áll. A nemesítő kezelés hatására finomabb szövetszerkezet jön létre.
A nemesítés következtében az acél minősége javul. A mechanikai tulajdonságok mint szilárdság, szívósság, rugalmasság és folyáshatár az eredeti, természetesen kemény és izzított állapothoz képest javulnak, nőnek.
Alkalmazásuk : magasan és maximálisan igénybevett alkatrészek, pl. az erőátvivő tengelyek, tengelyek, menetes alkatrészek, szerszámok, fogaskerekek, hajtókarok, emelő- és kapcsolókarok, tengelycsapok előállítására a motor-, gép-, gépjármű-. re-pülőgép- es szerszámgap. stb. gyártásban.
A nemesíthető acélok alkalmazásával különösen nagy szilárdságú alkatrészek állíthatók elő. A nemesítés hatására az ugyanolyan terhelésű alkatrészek méretei jóval kisebbek lehetnek, mint a kezeletlen alkatrészeké.
Automataacélok: Az automataacélok ötvözött és alacsonyan ötvözött minőségi acélok. A nagyteljesítményű és nagy forgácsolási sebességű automatákon előállított munkadarabok alapanyagául szolgálnak, mivel itt a szerszámgépet és a szerszámot kevésbé igénybevevő megmunkáláshoz töredezett forgácsú anyag alkalmazására van szükség. Ezt a sajátosságot (tulajdonságot) a kéntartalom megnövelésével (egészen 0,2%-ig) és esetenként további ötvözők, pl. ólom hozzáadásával érik el. Az automataacélok szén-tartalma 0,07% és 0,65% között van.
Fajtái: sima és melegen alakított automataacélok. A sima automataacélok a melegen alakított automataacéloktól abban különböznek, hogy a forgácsmentes hidegalakitás (húzás) vagy forgácsoló megmunkálás (pl. csiszolás) következtében sima, fényes felülettel és nagyobb méretpontossággal rendelkeznek.
Alkalmazásuk: mindenfajta tömegalkatrész gyártásában. Az alkatrészek megmunkálása automatikus működése, esztergagépeken történik. Az automataacélokat rúdalakban szállítják (pl. kör., négyszög-, hatszögszelvényű rúd alakban).
Nitridálható acélok: A nitridálással kezelhető acélokat nitridálható acéloknak nevezzük. A nitridálás következtében az acél felülete kemény, kopásálló és korrózióálló lesz. A felület keménységének növekedése a hő hatására nitrogént leadó gázok ( gázközegü karbonitridálás) vagy a sófürdő (sófürdős karbonitridálás) nitrogénjének felvételével következik be.
Gyakorlatilag minden acélfajta nitridálható, de nagy felületi keménységet csak azoknál az acélfajtáknál lehet elérni, amelyek elegendő mennyiségű nitrátképző fémmel. (pl. króm, vanádium, molibdén, wolfram, alumínium) vannak ötvözve. A munkadarabokat még a nitridálás elölt nemesíteni kell, hogy a vékony, rideg nitridréteg megfelelő alappal rendelkezzék és, hogy a belső keresztmetszet a lehető legnagyobb szilárdságú legyen.
Olyan alkatrészek felületének keményítésére, melyek nagy felületi nyomásnak vannak kitéve a nitridálás nem alkalmas.
Alkalmazásuk: gőzszelepek, csavarorsók, dugattyúk, mérőeszközök alkatrészei, finommechanikai alkatrészek.
Acélok láng- és indukciós edzésre: Általában azokat a gépalkatrészeket, melyek nagy felületi koptatóigénybevételnek vannak kitéve betétedzik. A betétedzés azonban csak 2 mm-nél kisebb kemény felületi réteg létrehozására alkalmas és viszonylag hosszadalmas eljárás. A fejlődés vezetett a felület kérgesítő eljárások, a láng-és indukciós edzés kidolgozásához. Ezek az eljárások lehetővé teszik mélyebb edzett kéreg létrehozását Is.
Lángedzés: a kérgesítendő, legtöbbször nemesített acél felületetét nagy hőmérsékletű gázlánggal az edzési hőmérsékletre hevítik, majd hirtelen, vízzel lepermetezve lehűtik.
Indukciós (nagyfrekvenciás) edzés: a munkadarab kérgét nagyfrekvenciás áram segítségével felmelegítik, majd vízzel hirtelen lehűtik.
Láng- és indukciós edzésre a nemesacélok alkalmazhatók.Az acél munkadarabokat, általában nemesített állapotban, csak a szükséges helyeken a felületen hevítik és hűtik le anélkül, hogy a mag szilárdsági és szívóssági tulajdonságai jelentősen megváltoznának. A helyi hevítés nagyhőmérsékletű láng vagy nagyfrekvenciás áram segítségével történik. A hevítés ideje meglehetősen rövid, amelyet gyors lehűlés, vízzel lepermetezés követ.
Alkalmazásuk: hajtómű-. bütykös-, forgattyús- és bordástengelyek, csapszegek, tengelyek. orsók, fogaskerekek gyártására.
Korrózióálló és saválló acélok: A korrózió- és saválló acélok olyan acélötvözetek, amelyek kémiai behatásokkal szemben, pl. légköri korróziós hatások, különböző szerves és szervetlen savak behatásai, ellenállóak.
A korrózióállóságot 12%-nál nagyobb Cr-tartalom beötvözésével érik el. A savállóságot 18%-nál nagyobb Cr és 8%-nál nagyobb Ni-tartalom beötvözésével hozzák létre.
Rugóacélok: A rugók készítésére felhasznált acéloknak nagy szakítószilárdsággal és folyáshatárral kell rendelkezniük, valamint a felhasználástól függően adott esetben korrózióállósággal és melegszilárdsággal kell rendelkezniük.
Alkalmazásuk: laprugók, spirálrugók gyártása.
Ötvözetlen acélok finomlemezekhez: A hidegalakítási célokra alkalmas finomlemezeket képlékeny hidegalakítással (kivágás, húzás, lyukasztás) előállított vagy felületvédelemmel ellátandó lemezalkatrészek gyártására használják.
Ezeknek az acéloknak a jelölése a szállítási formára és a mélyhúzhatósági tulajdonságokra vonatkozik.
Acélok kazánokhoz és nyomástartó edényekhez: Acélok kazánokhoz és nyomástartó edényekhez 3-tól 50 mm (és afölött) vastagságú acéllemezek, melyeket leginkább gőzkazánok, nyomástartó edények, nagynyomású csővezetékek gyártására használnak.
A biztonsági követelmények miatt ezeknek az acéloknak nagyon pontosan meg kell felelniük az előírt mechanikai, technológiai és fizikai tulajdonságoknak, pl. szakítószilárdság, folyáshatár, alakíthatósági és hajlíthatósági tulajdonságok. törésszilárdság különböző hőmérsékleteken, hegeszthetőség, korrózióállóság stb.
Szerszámacélok: A szerszámacélokat a munkadarabokat képlékenyen vagy anyagszétválasztással megmunkáló szerszámok gyártására használják.
Ötvözetlen, hidegen alakító szerszámacélok, nemesacélok 0,5-1,5% széntartalommal. Ezeket az acélokat 750 °C és 850 °C között edzik és 200 °C és 300 °C között eresztik meg. Az alakítási hőmérséklet a 200 °C-ot nem haladhatja meg. Minél magasabb a széntartalom, annál nagyobb az edzéssel létrehozható keménység. Az acélszerszámok felülete az edzés következtében kemény lesz, a magjuk edzetlen és szívós marad. Az egyes minőségi osztályok között a különbség alapvetően az edzett felületi réteg vastagságában található (kéregvastagság). Ötvözött szerszámacélok ötvözőelemként krómot, mangánt szilíciumot tartalmaznak.
Hidegen alakító szerszámacélok, 200 °C alatti megmunkálási hőmérsékleten nagyobb keménységgel, szívóssággal, éltartóssággal, ütőszilárdsággal rendelkeznek, mint az ötvözetlen szerszámacélok. Melegen alakító szerszámacélok, ötvözött acélok, melyeket tartósan 200 °C feletti hőmérsékleten használva sem vesztik el kedvező tulajdonságaikat, melyek közül a legfontosabbak a melegszilárdság, melegszívósság és a nagy hőmérsékleteken is megmaradó kopásállóság. Gyorsacélok, magasan ötvözött szerszámacélok. A vas a szénnel és ötvözőkkel kémiailag kapcsolódva komplex karbidokat alkot, amelyek kemények, kopásállóak és hőállóak.
Öntöttvas: A vasalapú öntvényanyagok (az acélöntvény anyagok kivételével), olyan vas-szén-vegyületek, melyek széntartalma 2% és 4% között van és melyek különböző tulajdonságaik miatt kiválóan alkalmasak öntvények előállítására.
Az öntöttvasat általában aknás kemencében az ún. kúpolókemencében olvasztják meg.
Felhasznált irodalom:
- Frischherz, Skopp – Fémtechnológia 1
cserviktamas.wordpress.com 