MATERIJALI NA BAZI ŽELJEZA - fsb.unizg.hr · PDF fileKod nelegiranih čelika < 0,8 %C ... Cementiranje = pouglji čavanje + kaljenje + niskotemperaturno popuštanje. Materijali II

Materijali II Zavod za materijale

Fakultet strojarstva i brodogradnje 1

MATERIJALI NA BAZI ŽELJEZA

ČELICI

ZAVRŠNO OBLIKOVANI

DEFORMIRANJEM

GNJEČENI

POLUPROIZVODI

ŠIPKE, LIMOVI, CIJEVI, PROFILI

LJEVOVI

ZAVRŠNO OBLIKOVANI

ULIJEVANJEM U KALUP

ODLJEVCI

• Čelik je metastabilno kristalizirana legura Fe-C

• (≤ 2% C), uz prisutne PRATIOCE i NEČISTOĆE

• i uz eventualni dodatak

• jednog ili više LEGIRNIH elemenata.

ČELICI



POTROŠNJA ČELIKA PO STANOVNIKU

HRVATSKA

SISTEMATIZACIJA ČELIKA

Moguća obilježja za opis materijala:

� kemijski sastav

� mikrostruktura

� postupak proizvodnje

� oblik i stanje

� područje primjene – konstrukcijski ili alatni

� svojstva



Prema kemijskom sastavu čelici mogu biti:

� zajamčenog ili nezajamčenog kemijskog sastava

� ugljični ili legirani

� niskolegirani ili visokolegirani

� prema vrsti legirnih elemenata: npr. Cr, Ni, Cr-Ni, Cr-Ni-Mo...

� prema kvaliteti: masovni, kvalitetni i plemeniti

Vrijedi samo za nelegirane i niskolegirane čelike



� %C → mikrostruktura → svojstva.

� Kod nelegiranih čelika < 0,8 %C

↑%C ⇒ ↑ tvrdoća, Re, Rm, i ↓A, Z, KU(KV)

� Kod čelika > 0,8 %C

↑%C ⇒ ↓ Rm

� ↑ %C ⇒ ↓ hladna deformabilnost i zavarljivost, ↑ %C ⇒ ↓ zakaljivost.

� Većina konstrukcijskih čelika sadrži < 0,6 %C.

UTJECAJ %C NA SVOJSTVA ČELIKA:

Ugljik je osnovni i najutjecajniji element u čelicima.

LEGIRNI ELEMENTI

1. U kristalima mješancima

2. U karbidima i intermetalnim spojevima

3. Kao nemetalni uključci

� ALFAGENI – FERITOTVORCI

� GAMAGENI - AUSTENITOTVORCI



Legirni element Granični maseni udio, %

aluminij 0,10 bor 0,0008 krom 0,30 kobalt 0,10 bakar 0,40 rijetke zemlje – lantanidi (npr. cer, neodim, erbij)

0,05

mangan 1,60 molibden 0,08 nikal 0,30 niobij 0,05 olovo 0,40 selen, telur 0,10 silicij 0,50 titan 0,05 volfram, vanadij 0,10 cirkonij 0,05 ostali (izuzevši C, P, S, N i O) 0,05

Granični maseni udjeli elemenata koji odjeljuju nelegirane od legiranih čelika (EN 10020)

KONSTRUKCIJSKI ČELICI

Primjena:Dijelovi strojeva, uređaja i postrojenja koji obavljaju neku funkciju: - spremnici, cijevi, osovine, zupčanici, nosači...

OPĆI KONSTRUKCIJSKI ČELICI

1. Opći konstrukcijski čelici za nosive konstrukcije2. Čelici za strojogradnju



OPĆI KONSTRUKCIJSKI ČELICI ZA NOSIVE KONSTRUKCIJE

< 0,2 %C; ................... MIKROSTRUKTURA

0,10 %C 0,25 %C



0,4≤e%Mn %Cr + %Mo + %V %Ni + %CuZAVARLJIVOST: C = %C + + +

4 5 10

Hladna defomabilnost - oblikovljivost → zbog niskog %C i velike istezljivosti i suženja presjeka.

TEHNOLOŠKA SVOJSTVA:

Udarni rad loma (žilavost) pri nižim temperaturama (do –20 °C) → OPASNOST OD KRHKOG LOMA

�ŠTO NIŽI %C, NEČISTOĆA i UKLJUČAKA

�SMIRENI ILI POSEBNO SMIRENI ČELICI

�omjer Mn/C,�%Mn



LIBERTY BRODOVI

KRHKI LOM

Različite čelične konstrukcije

Spremnici



Dizalice Mostovi

Brodovi



ČELICI ZA STROJOGRADNJU

� Kemijski sastav (nije zajamčen)0,3-0,5 %C – slabija zavarljivost.

� Primjena- dijelovi koji se gibaju- dijelovi koji prenose sile i momente

ČELICI POVIŠENE ČVRSTOĆE



Podjela:

1. Normalizirani sitnozrnati čelici povišene čvrstoće2. Poboljšani sitnozrnati čelici

HSLA (High Strength Low Alloyed) – mikrolegirani čelici povišene čvrstoće

Sitnozrnata F+P

mikrostruktura

� Mehanička svojstva

- nisu osjetljivi na krhki lom;- dobra zavarljivost



� VRSTE ZA:

- NORMALNE TEMPERATURE

- POVIŠENE TEMPERATURE

- SNIŽENE TEMPERATURE

ČELICI ZA CEMENTIRANJE

Niskougljični (< 0,25 %C), nelegirani ili niskoleg. čelici zajamčenog kemijskog sastava.

Cementiranje = pougljičavanje + kaljenje +

niskotemperaturno popuštanje



niskougljični martenzit

visokougljični martenzit



Svojstva:- otpornost trošenju (površina)- dinamička izdržljivost.

IZBOR VRSTE ČELIKA:odlučujuća mehanička svojstva sredine presjeka.



PODSKUPINE ČELIKA ZA CEMENTIRANJE:

� Nelegirani čelici

� Cr-čelici

� Mn-Cr čelici

� Cr-Mo i Mo-Cr čelici

� Ni-Cr čelici

ČELICI ZA POBOLJŠAVANJE

0,2-0,6 %C; nelegirani i niskolegirani zajamčenog sastava

Poboljšavanje = kaljenje + visokotemperaturno popuštanje

Visokopopušteni martenzit



PROKALJENOST - jednoličnost svojstava po presjeku određuju:

---

SVOJSTVA:

Izvrsna kombinacija Re, Rm, KU, Rd

U slučaju dobrog prokaljivanja dijela

POJASEVI ZAJAMČENE PROKALJIVOSTI ČELIKA JOMINY KRIVULJE



Izbor vrste čelika za poboljšavanje:

- dimenzije- visina opterećenja,

IZBOR TEMPERATURE POPUŠTANJA



Podskupine čelika za poboljšavanje:

Nelegirani:

C45, C60

Niskolegirani i srednje legirani:

34Cr4

42CrMo4

36CrNiMo4

ČELICI ZA OPRUGE



σ– εεεε DIJAGRAM OPĆEG KONSTRUKCIJSKOG ČELIKA ZA NOSIVE KONSTR. I ČELIKA ZA OPRUGE

� visoka (Rd)

ZAHTJEVI – TRAŽENA SVOJSTVA:

� visoka Re ili RE

� visoka Rm.

� sigurnost od krhkog loma

� otpornost na udarno opterećenje

� dovoljna rezerva plastičnosti

� modul elastičnosti (E) → tražena elastična deformacija



�POBOLJŠAVANJE

�HLADNO DEFORMIRANJE

�PATENTIRANJE

POSTIZANJE MEHANIČKIH SVOJSTAVA OPRUGA:

�POVIŠEN %C I LEGIRANJE: Si, Mn, Cr, V

Documents

MATERIJALI NA BAZI ŽELJEZA - fsb.unizg.hr · PDF fileKod nelegiranih čelika < 0,8 %C ... Cementiranje = pouglji čavanje + kaljenje + niskotemperaturno popuštanje. Materijali II