11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak...

28
2019. 11. 18. 1 Dr. Mészáros István Anyagismeret – 2019/20 Mérnöki ötvözetek Acélok, öntöttvasak Színesfémek Könnyűfémek Acél termékek csoportosítása 1. Összetétel szerint Ötvözetlen acélok Gyengén ötvözött acélok (Σ ötvöző% < 5%) Erősen ötvözött acélok (Σ ötvöző% > 5%) (Gyakori ötvözők: Mn, Si, Cr, Ni, Mo, V, W, Co) 2. Minőségi csoportok szerint 3. Gyártási mód szerint 4. Dezoxidálási mód szerint 5. Szövetszerkezet szerint Egyensúlyi állapotban Nem egyensúlyi állapotban 6. Felhasználás szerint Szerkezeti acélok Szerszám acélok Különleges acélok

Transcript of 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak...

Page 1: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

1

Dr. Mészáros István

Anyagismeret – 2019/20

Mérnöki ötvözetekAcélok, öntöttvasak

SzínesfémekKönnyűfémek

Acél termékek csoportosítása

1. Összetétel szerint

• Ötvözetlen acélok

• Gyengén ötvözött acélok (Σ ötvöző% < 5%)

• Erősen ötvözött acélok (Σ ötvöző% > 5%)

(Gyakori ötvözők: Mn, Si, Cr, Ni, Mo, V, W, Co)

2. Minőségi csoportok szerint

3. Gyártási mód szerint

4. Dezoxidálási mód szerint

5. Szövetszerkezet szerint• Egyensúlyi állapotban

• Nem egyensúlyi állapotban

6. Felhasználás szerint

• Szerkezeti acélok

• Szerszám acélok

• Különleges acélok

Page 2: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

2

1. Összetétel szerint• Ötvözetlen acél

– Karbonon kívül más, szándékosan bevitt ötvözőt nem tartalmaz

• Ötvözött acél– A gyártástechnológiában előírt, mindig

megtalálható ötvözőkből többet, vagy szándékosan bevitt ötvözőket tartalmaz

– Gyakori ötvözők: Mn, Si, Cr, Ni, Mo, V, W, Co• Gyengén ötvözött (Σötvöző < 5%)• Ötvözött (5% < Σötvöző < 10%)• Erősen ötvözött (Σötvöző > 10%)

2. Minőségi csoportok szerint• Alapacél

– Amelyekre nincs előírva olyan minőségi követelmény, amely az acélgyártás során különleges gondosságot igényelne

• Minőségi acél– Az alapacélok és a nemesacélok közti előírások

érvényesek rájuk, különleges gondossággal gyártandók (szemcseméret, kéntartalom, felületi minőség stb.)

• Nemesacél– Különleges gondossággal kell gyártani őket,

lehetnek ötvözetlenek és ötvözöttek, például az összes hőkezelési célra alkalmas acél

Page 3: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

3

3. Gyártási mód szerint• Konverteres acél

– (Bessemer)– Linz-Donavitz (LD)– AOD (Argon Oxygen Decarburization)

• Elektroacél– Ívfényes kemence– Indukciós kemence

• Siemens-Martin acél• Átolvasztott (finomított acél)

– Vákuumkezelt stb.

4. Dezoxidálási módszer alapján

• Csillapítatlan acél– Jó kihozatalú, felületi minősége jó, hidegen jól

alakíthatók, gyorsan öregszenek, < 0,2-0,25% C• Csillapított acél

– Az oxigént és ként szilárd állapotban kötik meg (Si, Mn ötvözés). Szilárd zárványok alakulnak ki, rosszabb kihozatal, gázzárványok nincsenek

• Különlegesen csillapított acél– Nitrogént is megkötik és szemcsefinomító

ötvözök (Al, V, Nb, Ti), öregedésállóbbak, ridegtörési hajlamuk kisebb

Page 4: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

4

5. Szövetszerkezet alapján (nem egyensúlyi)

• Ferrites• Martenzites• Perlites• Bénites• Ausztenites

6. Felhasználás szerint• Szerkezeti acélok

• Gépgyártás, járműgyártás, acélszerkezetek• Szilárdság mellett a nyúlás és szívósság is követelmény• C<0,6%

• Szerszámacélok• Forgácsolószerszámok és alakítószerszámok (hideg, meleg)• Kopásállóság, merevség, keménység (szívósság)• Nemesíthető, kiválásosan keményíthető ötvözetek

• Különleges acélfajták és ötvözetek (speciális tulajdonság)• Hőálló ötvözetek• Kúszásálló acélok• Korrózióálló acélok• Elektrotechnikai acélok• ...

Page 5: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

5

Szerkezeti acélok

• Szerkezeti acélok– Melegen hengerelt szerkezeti acélok– Lapos acéltermékek nyomástartó

berendezésekhez (hegeszthetőség, alakíthatóság)

– Képlékeny hidegalakításra alkalmas acélok– Nemesíthető acélok (szívós, szferoiditos

szövet)– Betétben edzhető acélok– Nitridálható acélok– Egyéb acéltípusok, célacélok

Korrózióálló acélok• Ferrites acélok

– Gyenge maróhatású közegek, nyomástartó edény, élelmiszer-ipari berendezések, katalizátor

– 350°C-ig is 155-215 MPa folyáshatár• Martenzites acélok

– Szivattyúelemek, szelepek, turbinák járókereke, orvosi eszközök

– 300°C-ig 530-580 MPa• Ausztenites acélok

– Nagyon széleskörű alkalmazás– -196-600°C-ig alkalmazható (FKK, nem hajlamos

ridegtörésre, nincs TTKV)• Duplex (ferrit-ausztenit) acélokHegesztés és hőkezelés a szabványban előírtak szerint

Page 6: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

6

Egyszerűsített Schäffler-Delong diagram

Schäffler-Delongdiagram

Page 7: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

7

Öntöttvasak

• 2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet– Stabilis (vas+grafit) – szürke öntöttvas– Metastabilis (vas+vaskarbid) – fehér

öntöttvasStabilis• Grafitos kristályosdás• Perlit + grafitMetastabilis• Karbidos kristályosodás• Perlit + ledeburit

Lemez- és gömbgrafitos öntöttvas

Ferrit, grafit, perlit és/vagy bénit

Page 8: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

8

Lemezgrafitos öntöttvas

• Törete szürke• Alapszövet: ferrites,

perlites, vagy kombinált

• A grafit egykristály formájában van jelen, hexagonális rácsszerkezet, sok hibával

• Eloszlás és alak

Lemezgrafitos öntöttvas tulajdonságai

• A lemezgrafitos öntöttvas szilárdsága kicsi és teljesen rideg

• Nagy nyomószilárdság• Jó siklási tulajdonságok• Jó forgácsolhatóság• Nagyon jó rezgéscsillapítási képesség• Gépállványok, gépházak, forgattyús házak

Page 9: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

9

Gömbgrafitos öntöttvas

• A grafit alakját jelentősen módosítják– Gömbalak: kedvezőbb feszültségeloszlás– Szilárdság nő (akár 900 MPa), képlékenység

nő (A=2…17%)

Gömbrafitos öv.

Lemezgrafitos öv.

Rm

Falvastagság

Felületmódosító (kérgesítő) eljárások

Kéregmélység (mm)

HRc

5560

BetétedzésNagyfrekvenciás felületi edzés

1

NitridálásBoridálásCVD, PVD (TiN, TiC stb.)

Page 10: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

10

Nem vas alapú gépészeti ötvözetek

Színes- és könnyűfémek

• KönnyűfémekMagnéziumAlumínium Titán BerilliumLítium

• SzínesfémekRézHorgany (Cink, Zn)ÓnÓlomNikkelVolfrám

A főbb könnyűfémek jellemzői sűrűség

g/cm3 folyási határ

MPa Folyási

határ/sűrűség A kúszás

hőmérséklete °C

Mg és ötvözetei 1,7 70-270 40-160 150-250

Be 1,82 100-700 50-380 250

Al és ötvözetei 2,7 25-650 9-240 150-250

Ti és ötvözetei 4,5 170-1300 38-300 400-600

(Cu és ötvözetei) 8,94 60-1400

(Szerkezeti acélok) 7,9 180-1600 25-200 400-600

Page 11: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

11

Rm (MPa)

E (GPa)

ρ

(kg/m3) Rm/ρ .10-4 E/ρ .10-4 USD/t

Öntöttvas 200 110 7150 280 154 900 Acél (lágy) 450 210 7860 573 267 600 (kemény) 1500 210 7800 1923 269 800 (rozsdament.) 500 210 7930 631 265 2700 Alumínium (lágy) 70 70 2710 258 258 2000 (kemény) 450 70 2800 1601 250 2500 Réz (lágy) 140 120 8930 156 134 2000 (kemény) 400 120 8500 471 141 2000 Magnézium 250 42 1740 1436 241 6000 Titán (ötvözet) 1200 120 4580 2620 262 20000 Fajlagos szilárdság Fajlagos merevség

Magnézium• Hexagonális rácsú• Nehezen alakítható• A „jövő anyaga” szgk. Gyártásban várható

előretörése• Jól forgácsolható (Al-hoz hasonlítva)• Gyorsabb ciklusidővel önthető• Jobb a nyomásos öntőszerszámok élettartama

Page 12: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

12

Magnézium ötvözetek néhány tipikus alkalmazásipéldája

Igényes kamerák, laptopok stb. fémváza, repülőgép-, rakéta alkatrészek alapanyaga

Fontosabb Mn-ötvözetek és tulajdonságaik

Típus Szakítószilárdság Folyáshatár Nyúlás Alkalmazás(MPa) (MPa) (%)

AZ91HP 200-250 150-170 0,5-3,0 Nyomásos(Mg-9Al-1Zn) öntvények

AZ41HP 200-250 120-150 3,0-6,0 Kúszás- és Mg-4Al-1Mn hőálló öntvény

AM50HP 180-220 110-140 5,0-9,0 Alakítható,Mg-5Al-Mn szívós darabok

Page 13: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

13

Alumínium

• Felületen középpontos köbös rácsú

• Kis sűrűségű

• Alacsony olvadáspontú

• Jó villamos vezetőképessége (2/3-a a Cu – nek)

• Jó a hővezető képessége

• Jól alakítható Z=90 % (hidegen is és melegen is)

• Jó korrózióálló ( igen stabil a felületi oxidréteg Al2O3 )

• Kicsi a szilárdsága Rm = 40 … 120 MPa

Rp0,2 = 20 … 60 MPa

Kicsi a merevsége (E, rugalmassági modulusz)

Al-ötvözetek szilárdságnövelése

Al 99,99- Al 99,5 tisztaság (kismennyiségű szennyező erős hatást gyakorol a tulajdonságokra)

• képlékeny hidegalakítás• ötvözés• hőkezelés (kiválásos keményítés)• diszperziós keményítés• kompozitok (MMC)

Page 14: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

14

Az alumínium ötvözése•Fontosabb ötvözők: Si, Cu, Mg, Mn, Zn, (Li)

Általános Al-ötvözetjellemzők

a

A B

T

b

Hegeszthető ötvözetek

Alakítható ötvözetek Önthető ötvözetek

„Nemesíthető”, kiválásosan keményedő ötvözetek

Page 15: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

15

Alakítható alumíniumötvözetekszámjelei (Nxxx)

• Tiszta alumínium:1 x x x (1000 jelű sorozat)• Cu-ötvözésű: 2 x x x (2000 jelű sorozat)• Mn-ötvözésű: 3 x x x (3000 jelű sorozat)• Si-ötvözésű: 4 x x x (4000 jelű sorozat)• Mg-ötvözésű: 5 x x x (5000 jelű sorozat)• Mg és Si ötvözésű: 6 x x x (6000 jelű sorozat)• Zn-ötvözésű: 7 x x x (7000 jelű sorozat)• Li-ötvözésű: 8 x x x (8000 jelű sorozat)• Egyéb elemekkel ötvözött: 9 x x x (9000 jelű sorozat)

Page 16: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

16

Öntészeti Al-ötvözetek számjelei (Nxx.x)

Al (min. 99,0 % tisztaságú) 1xx.xAl-Cu 2xx.xAl-Si-(Cu vagy Mg) 3xx.xAl-Si 4xx.xAl-Mg 5xx.xAl-Zn 7xx.xAl-Sn 8xx.xAl-egyéb ötvözők 9xx.xAl-nem használt szériák 6xx.x

A ponttal elválasztott jelzés a termék formájára utal(ez lehet pl.tuskó, vagy formaöntvény)

1xxx-es alumínium (Al99,0-Al99,9) ismérvei és néhányjellegzetes termék

98,0-99,9 % Al tartalom mellett alapvetően Fe és Siötvözésű. Jó alakíthatóság, korrózióállóság és vezetőképesség a jellemzőjük, így elsősorban mélyhúzható lemezként, fóliaként, villamos vezetékként kerülnek alkalmazásra. Képlékenységüket a Fe és Si mennyisége mellett a Fe/Si arány befolyásolja, ezt célszerű 2,5-nél nagyobbra beállítani.

Page 17: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

17

A 2xxx-es ötvözetcsalád jellemzőiFő ötvözőjük a Cu (ez általában a 3 – 6 % között van, de lehet ennél lényegesen nagyobb is), ugyanakkor tartalmazhatnak még magnéziumot (0,4 – 2,5 %), mangánt (0,3 – 1,0 %), vasat (0,2 – 1,3 %), szilíciumot(0,2 – 1,2 %) és nikkelt (1,0 – 2,0 %). Nemesíthető ötvözetek, amelyekszilárdsága az összetétel és a hőkezelés függvényében széles tartománybanváltoztatható ( egy Al-4%Cu-2%Mg ötvözetnél nemesített állapotban elérhetőa 440 MPa-os szakítószilárdság és a 320 MPa-os folyáshatár). Felhasználási területük: haditechnika, járműgyártás, repülőgépgyártás.Kovácsolt és sajtolt darabok.

A 3xxx-es ötvözetek jellemzőiFő ötvözője a Mn, amiből az eutektikus hőmérsékleten (657 oC) közel 2 %-ot képes oldatban tartani az alumínium mátrix. Ez az ötvözés felső korlátját is adja, mivel ennél nagyobb Mn tartalmaknál olyan vegyület fázisokképződnek, amelyek tulajdonságrontó hatásúak. Az ötvözeteknemesítéssel nem keményíthetők, a mechanikai jellemzőket az alakítottságmértékével lehet befolyásolni. Az ötvözeteket a közepes szilárdság mellett ajó alakíthatóság, a hegeszthetőség és eloxálhatóság jellemzi, így fő felhasználási területeiket a csomagolástechnika, az edénygyártás, atömegcikkipar és az építészet adja.

Page 18: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

18

A 4xxx-es ötvözetek ismérveiA csoport ötvözetei szilíciumban gazdag anyagok, a Si tartalom elérhetiakár a 17 %-ot is. A szilícium intermetallikus kiválások és elemi Si részecskékformájában van jelen, az ötvözetek ezért ridegekés gyengén, vagy egyáltalánnem alakíthatóak. A kisebb Si tartalmúötvözeteket forrasztható lemezekkialakításánál bevonatként (cladding alloy)használják, vagy hegesztő hozaganyagot készítenek belőlük. A nagy Si tartalmú ötvözetek már azöntészeti anyagok családjába tartoznak, lévén az eutektikus összetétel(11,8 % Si) közelében az alacsony olvadás ponthoz jó folyékonyságés csekély zsugorodási hajlam tartozik. A szilárdság növelhető magnéziumadalékolással. Motorblokk öntvények.

5xxx-es ötvözetek jellemzőiFő ötvözőjük a Mg, amelyből 0,5 – 7,0 %-ot tartalmazhatnak. Azötvözetek szilárdságát a szilárd oldatban lévő Mg biztosítja, amely tovább növelhető az alakítási keményedéssel. Jellemzőjük a jó alakíthatóság,a hegeszthetőség, az eloxálhatóság és korrózióállóság – az építészet, az autóipar, a hajógyártás és a vegyipar igényli ezeket az ötvözeteket. Nagyobbmagnézium tartalmú ötvözeteknél (Mg > 3 %) a korróziós hajlamot mangánadalékkal lehet mérsékelni.

Page 19: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

19

6xxx-es ötvözetek ismérvei és alkalmazása (Almagsi)Ezen anyagok nemesítéssel keményíthetőek, köszönhetően a bennükegyenként 0,3-1,5 % mennyiségben lévő szilíciumnak és magnéziumnak. Ez a két ötvöző az Mg2Si vegyületfázist hozza létre, amelyre nézve azalumínium mátrix nagy korlátolt oldékonysággal lrendelkezik. Az ötvözeteketa közepes/nagy szilárdság mellett a jó alakíthatóság, hegeszthetőség, eloxálhatóság és korrózióállóság jellemzi, ezért alkalmazási területükmeglehetősen változatos; járműipar, építészet, gépipar, villamosipar, tömegcikk gyártás. Számos ötvözetben találkozhatunk Mn és Cr adalékkal. Ezek elősegítik a finomszemcsés szerkezet kialakulását, egyidejűleg javítják a szilárdságot és a szívósságot,ugyanakkor mérsékelik a feszültségkorróziós hajlamot.

7xxx-es ötvözetek jellemzői és alkalmazása

Ezek az úgynevezett „kemény” ötvözetek, amelyek nagy szilárdságát a Nemesítő hőkezelés biztosítja. Fő ötvözőjük a Zn (általában 4-6 % -bantartalmazzák) és a magnézium (1-3 %). Az alumínium 443 oC-on 70 % Zn-t képes oldatban tartani, szobahőmérsékleten viszont csak 0,1 %-ot. Ez a széles oldékonysági tartomány, valamint a más ötvözőkkel való társítás teszi lehetővé azt, hogy akár 600 MPa folyáshatárú ötvözetet is elő lehessenállítani. A kiemelkedő szilárdsághoz megfelelő alakíthatóság és a járműgyártás és az építészet használja, de a legkülönbözőbb használati tárgyakban (síbot, teniszütő) is megjelennek

Page 20: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

20

Al ötvözetekAlakítható ötvözetek Öntészeti ötvözetek

Nem nemesíthetők (hegeszthetők) Korrózióállók Villamosvezetők

Jól alakíthatók

Nemesíthető- Nagyszilárdságú

ötvözetek

Nem nemesíthetők

Nemesíthetők

Al-Mn Al-Mg Al-Mg-Si Al-Mg0.5-Si0,5

Al-Mg-Zn Al-Mg-Li

Al-Mg-Si Al-Mg-Li Al-Li-Mg Al-Cu-Mg Al-Cu-Li Al-Cu-Li-Mg Al-Zn-Mg Al-Li-Cu-Mg Al-Zn-Cu-Mg

Al-Si Al-Mg

Al-Si-Mg Al-Si-Cu Al-Mg-Si Al-Cu Al-Cu-Ni Al-Zn-Si Al-Zn-Mg

Page 21: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

21

Titán

• Közepes sűrűségű (4,5 g/cm3)• Allotróp átalakulás: α (hcp) → β (tkk), 882 ºC• Rossz hő- és elektromos vezető• Jó szilárdság/tömeg arány• Jó korrózióállóság• Biokompatibilis (orvostechnikai alkalmazások)• Nem „hőmérsékletérzékeny”• Alakíthatósága, forgácsolhatósága rossz• Erősen oxidálódó és dezoxidáló• Karbidképző (stabilizált rozsdamentes acélokban)• Ti-getter (titánszublimációs szivattyú, TSP)

Titán anyagok jellemzői

Titán (99,9 %-os tisztaság) - Rm = 550 MPa, A5 = 25 %

Alfa-fázisú ötvözetek – fő ötvöző az Almax. 600 oC-ig alkalmazhatóTi-5%Al-2,5%Sn – Rm = 1100 MPa, A5=10 %

Alfa-béta fázisú ötvözetek - fő ötvözők az Al és a Vmax. 300 oC-ig alkalmazhatóTi-6%Al-4%V - Rm =1030 MPa, A5 = 8 %

Béta-fázisú ötvözetek - fő ötvözők a V, Ta, Mo, Nbmax. 300 oC-ig alkalmazhatóTi-13%V-11%Cr - Rm = 1390 MPa, A5 =5 %

Page 22: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

22

Titánanyagok alkalmazásának néhány példája

Fő ötvözői: • Zn (sárgaréz), • Sn (ónbronz),

• Pb (ólombronz),

• Al (alumíniumbronz),

• Be (berilliumbronz),

• Cd (kadmiumbronz) ...

Réz és ötvözetei

A réz tulajdonságai:fkk rácsú

lágy, jól alakítható (hidegen is)

jó hő- és elektromos vezető

Korrózióálló

Nagy a gázoldó képessége (rosszul önthető)

Page 23: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

23

Szabványosított réz ötvözetek:

Tűzi finomítású dezoxidálatlan réz (Cu-D, Cu-C) általános felhasználásra, ötvözetek készítésére,

Tűzi finomítású réz foszforral dezoxidálva (Cu-DP, Cu-CP) általánosfelhasználásra.

Oxigénmentes réz vákuumtechnikai és különleges villamosipari célokra(Cu-VV, Cu-V, Cu-EOM),

Átolvasztott katódréz villamosipari felhasználásra (Cu-E),

Átolvasztott katódréz foszforral dezoxidálva, nem áramvezető célra, korrózióálló (Cu-EP, Cu-EPP),

Réz alapú ötvözetek alkalmazásai

Page 24: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

24

Sárgarezek (Cu-Zn)

A réz ötvözője a cink, amelynek hatására a réz keménységeés szilárdsága nő, önthetősége javul, gázoldó képessége csökken. Elektromos vezetőképessége romlik, légköri hatásoknak ellenáll,jól polírozható lesz.

Rm

[MPa

], N

yúlá

s [%

]

200

400

600

800 320

240

160

80

Bri

nell

kem

énys

ég

[HB

]

A10

Rm HB

0 20 40 60Zn tartalom [%]

Sárgarezek l.

Önthető ötv.

Page 25: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

25

Sárgarezek ll.Az ötvözet

jele Állapot

Rp0,2

MPa

Rm

MPa

A5

% Felhasználás

Cu öntött 60 170 40 -

OF-Cu 70 235 45 -

CuZn5

CuZn10

l

a

80

90

220-240

240

360

52

38

5

Tombak néven is ismert ötvözetek, igen

jól alakíthatók, mélyhúzhatók, villamos

vezetők.

CuZn15

CuZn20

l

a

100

110

250

270

400

38

40

8

Huzal, fémszövet, lemez, cső, rúd

formájában. Mikrohullámú

berendezések, televíziós láncok anyagai

CuZn30

CuZn33

CuZn37

l

a

l

a

125

130

140

280

430

290-310

300-360

620

45

12

45

47

0

Jól alakítható, nagyobb szilárdságú

anyagok, pl. kondenzátor lemez, cső,

kötőelemek, csavarok.

CuZn40 400 Kopásálló un. Müntz-ötvözet.

Rúdautomatán megmunkálható.

CuZn39Ni5Mn 140 380 50 Nagyszilárdságú, melegen jól alakítható.

CuZn28Sn1

CuZn36Pb2-3

160

140

350

340

50

36

Tengervízálló gépalkatrészek,

kondenzátor csövek.

CuZn40Al1Mn

1

200 490 30 Jól forgácsolható, melegen sajtolható.

Nagy szilárdságú szerkezeti elemek.

CuZn37Si1 Forraszanyag

ÓnbronzA réz ötvözője az ón, amelynek hatására a réz keménysége és

szilárdsága nő, 8% óntartalomig javul a nyújthatósága, felette

romlik.

5 8 10 15 20Sn tartalom Þ

400

300

200

100

200

150

100

50

Rm

[MPa

],

Nyú

lás [

%]

Bri

nell

kem

énys

ég [H

B]

A10

HBRm

Page 26: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

26

Alumíniumbronz (Cu-Al)

A réz ötvözője az alumínium, amelynek hatására a réz

szilárdsága nő, korrózióállóvá és egyes vegyi anyagokkal

szemben ellenállóvá válik.

A különleges alumíniumbronzok magas hőmérsékleten is nagy szilárdságúak, melegen jól alakíthatók, eróziós és kavitációshatásokkal szemben stabilak, kifáradásra nem érzékenyek.

Page 27: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

27

Bronz ötvözetekÖtvözet

Rp0,2

MPa

Rm

MPa

A5

% Felhasználás

CuSn2 CuSn4 CuSn6 CuSn8

230 250

300 320 350

400-450

60 52 60 55

Szalag, huzal, cső, érem.

CuSn10 CuSn12 CuSn8Zn5

180 200

200-350 250-350 200-250

3-10 3-10 4-10

Öntészeti ötvözetek, armaturák, gép- és csapágy bronzok, csigakerekek. Vörösötvözet.

CuAl5 Ö S CuAl10 Ö S CuAl10Fe3Mn Ö CuAl10Fe4Ni4 Ö

300 420 450

550-650 600 650

50 60 30 10 12 10

Szalag, huzal, cső. Öntvények, sajtolt termékek.

CuSi3 CuSi1Ni3

250 600

20 12

Korrózióálló, hegeszthető.

CuPb3 CuPb25Sn5 CuPb12Sn10

60 180 200

4 6-8 8

Csapágyötvözetek

CuCr1 CuCr1Zn CuCo1,5Ag1Be0,4

350 400 705

17

8

Nagyszilárdságú vezetékanyagok

CuBe2NiTi 900-1000

1110-1350

2,5 Igen nagy szilárdságú szalag, lemez, öntvény. Nem szikrázik.

Page 28: 11 Ötvözetek 2019 - att.bme.hu · Schäffler-Delong diagram . 2019. 11. 18. 7 Öntöttvasak •2%-nál több karbont tartalmazó sokalkotós vas-karbon alapú ötvözet –Stabilis

2019. 11. 18.

28