Simbolizare Si Caracteristici Oteluri

ŞTIINŢA ŞI INGINERIA MATERIALELOR

curs 7

conf.dr.ing. Liana Balteş[email protected]@

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.


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


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.


• 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.


• 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.


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 [%]


• 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 %


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


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

Documents

Simbolizare Si Caracteristici Oteluri