# Acélok és jellemzőik ![Acélok és jellemzőik](https://menet-trend.hu/wp-content/uploads/menet-trend/acelok-jellemzoi-1-1.jpg) A vas fontos eleme az élő szervezetnek és az egyik legnagyobb mennyiségben használt ipari anyagunk, különösen a szénnel alkotott ötvözete, az acél. Az ipar által előállított termékek legnagyobb része acél vagy vasötvözet alapanyagú. Ezt az előállítás költsége és a tulajdonságok széles befolyásolhatósága indokolja. Bár a műanyagipar fejlődése, a fémkerámiák felhasználása számos területen lehetőséget adott az acélok helyettesítésére, megállapítható, hogy a közeljövőben is alapvető alapanyag marad az acél és a vasötvözet. Vasötvözeteken általában azokat az anyagokat értjük, amelyeket nagyüzemi eljárásokkal gyártanak, nagy mennyiségben használnak fel, és bennük a Fe aránya nagyobb, mint más alkotóé. Az iparilag felhasznált vasalapú ötvözeteket két nagy csoportra oszthatjuk: az acélokra és öntöttvasakra. Felhasználási területeik új típusaik sok esetben átfedik egymást, általánosan azért megállapíthatjuk, hogy az acélok szívóssági tulajdonságai jobbak, mint az öntöttvasaké, ugyanakkor feldolgozásuk költségesebb, így drágább alapanyagok. A technológiák fejlődésének köszönhetően az öntöttvasakat egyre nagyobb területen használják és sok esetben eredményesen veszik fel a versenyt egyes acéltermékekkel is. ## Az acélok jellemzői Az acélok alakítható vasötvözetek, melyek nemzetközileg is elfogadott fogalmát a következőképpen határozták meg: túlnyomórészt vasat, általában 2%-nál kevesebb karbont, valamint egyéb elemeket tartalmazó anyag. Néhány krómacél 2%-nál több karbont is tartalmazhat, de 2% a szokásos választóvonal az acél és az öntöttvas között. Ez a határ sem a kémiai összetétel, sem az alakíthatóság alapján nem tekinthető élesnek. Az alakíthatóság ugyanis a karbontartalom növekedésével csak fokozatosan csökken, még a 3,5-4% C- tartalmú öntöttvas is vékony lemezzé hengerelhető vagy alkatrésszé kovácsolható, ha grafitos szerkezetű. Az alakíthatóság alapvetően az ötvözetben lévő szövetelemeken, azok tulajdonságain és a szövetben való elhelyezkedésükön múlik, nem közvetlenül a karbontartalmon. ## Az acélok osztályozása Az acélokat, mint igen széles körben felhasznált alapanyagokat többféle szempont alapján osztályozhatjuk: 1. Vegyi összetételük alapján megkülönböztetünk ötvözetlen és ötvözött acélokat. Ötvözetlen acélnak számít az az acél, amely a karbonon kívül nem tartalmaz szándékosan bevitt ötvözőt, ami az acél mechanikai vagy fizikai tulajdonságait befolyásolná. Az ötvözetlen és ötvözött acélokat elválasztó határértékeket szabványban rögzítik. Az ötvözött acélokban a mindig megtalálható elemekből a normális üzemben elérhető legkisebb mennyiségnél többet, vagy pedig ezeken kívül szándékosan hozzáadott további elemeket tartalmaz. Szokás még az ötvözők mennyisége alapján megkülönböztetni a gyengén ötvözött (max. 5-6% összes ötvözőmennyiség), ötvözött (5-10% ötvözőtartalom) és az erősenötvözött (10% feletti ötvözőtartalmú) acélokat. ![Acélok és jellemzőik](https://menet-trend.hu/wp-content/uploads/menet-trend/acelok-jellemzoi-1-2.jpg) 2. Nemzetközileg elfogadott felosztás szerint az acélgyártási eljárás gondossága alapján ún. minőségi csoportokba soroljuk az acéltípusokat. Az acélok fő minőségi típusai a következők: - Alapacél minden olyan acél, melyre nincs előírva olyan minőségi követelmény, mely az acélgyártás során különleges gondosságot igényelne. E csoportba csak ötvözetlen acélok tartoznak. - Minőségi acélok: az alapacélok és a nemesacélok közti előírások érvényesek rájuk. Különleges gondossággal kell gyártani, melynél a legfontosabb paraméterek a szemcseméret, a kén- és foszfortartalom és a felületi minőség. - Nemesacélok: különleges gondossággal kell gyártani őket. Ötvözetlen és ötvözött anyagúak lehetnek. E csoportba tartozik az összes hőkezelési célra alkalmas acél. 3. Gyártási mód szerinti csoportosítás. Az acél gyártása során a gyártási mód szerint más-más járulékos alkotórészek maradnak vissza, vagy azok mennyisége, eloszlása változik. Mindez lényeges az acél további feldolgozása és a késztermék minősége szempontjából. ![Acélok és jellemzőik](https://menet-trend.hu/wp-content/uploads/menet-trend/acelok-jellemzoi-1-3.jpg) 4. Az alkalmazott dezoxidálási módszer alapján: - Csillapítatlan acél: jó kihozatalú, felületi minősége jó, hidegen jól alakítható. Ezek az acélok gyorsan öregszenek, max. 0,25% karbont tartalmaznak. - Csillapított acélok: az oxigént szilárd halmazállapotú vegyületeket képző elemhez kötik. Kisebb a szennyezők dúsulása, a kihozatal rosszabb, az oxidok egy része zárványként visszamarad. Vákuumos kezeléssel az oxigén gáz formájában távozik, nem keletkeznek zárványok. - Különlegesen csillapított acélok: dezoxidálás során nitrogént lekötő és szemcsefinomító hatású dezoxidálószereket (Al, V, Nb, Ti) is alkalmaznak. Ezek öregedés¬állóbbak és ridegtörési hajlamuk kisebb, mint a csak Si-mal és Mn-nal csillapított ötvözetlen acéloké. 5. Szövetszerkezetük alapján, melyek általában vegyesen fordulnak elő: Egyensúlyi szövetszerkezetük alapján megkülönböztetünk ferrites, félferrites, hipoeutektoidos, hipereutektoidos (lásd: eutektikum), lédeburitos, félausztenites és ausztenites acélokat. Nem egyensúlyi állapotban léteznek perlites, martenzites, ausztenites, ferrites és bénites acélok. 6. Felhasználási módjuk szerint: Szerkezeti acélok: az ilyen acélokat a gép- és járműgyártás , acélszerkezetek gyártása területén alapanyagként hasznosítják. Ezekben az esetekben a szilárdság mellett megfelelő szívósságot és nyúlást is megkövetelünk. Ezt 0,25% alatti széntartalommal vagy nemesített szövetszerkezettel biztosíthatjuk. Szerszámacélok: ebből készülnek a forgácsolószerszámok és az alakítóműveletek szerszámai. Elengedhetetlen, hogy a rájuk ható igénybevételeket alakváltozás nélkül viseljék és a kopásnak ellenálljanak. Ezen tulajdonságokat általában nemesítéssel érjük el, így ezeknek jól edzhetőnek kell lenniük és szívóssági követelményeknek is meg kell felelniük. Különleges acélfajták és ötvözetek: ide sorolhatók a valamilyen kifejezett tulajdonságú pl. hőálló, korrózióálló, nem hőtáguló stb. ötvözetek. Nagyobb mennyiségű ötvözőt tartalmaznak. ## A karbon hatása az acél tulajdonságaira Az acél szövetszerkezete és így tulajdonságai az ötvöző- és karbontartalom függvényében változnak. Megállapíthatjuk, hogy a szén hatása alapvetően meghatározó az acél tulajdonságaira. Az egyensúlyi állapotban lévő, 0,8% szenet tartalmazó acél tisztán perlites, a 0…0,8% C-tartalmú acélok ferrit-perlites, a 0,8…2,1% karbont tartalmazók pedig perlit-cementines szövetszerkezetűek. Az ötvözetlen acél szilárdsági és egyéb fizikai tulajdonságait viszont a szövetelemek mennyisége és azok eloszlása, finomsága határozza meg. A perlit mennyiségének növekedésével az acél szilárdsága nő, azonban nyúlása, kontrakciója és ütőmunkája csökken. A hipereutektoidos acélokban megjelenő rideg szövetelem, a cementit a szilárdságot egy bizonyos határig (kb. 0,9%) megnöveli. Nagyobb karbontartalom esetén a cementit már rendszerint hálószerű elrendezésben jelentkezik és így az acél szakítószilárdságát is csökkenti, míg a folyási határt növeli. A folyási határ és a szakítószilárdság megközelítően párhuzamosan változik. A vas szilárdsága legolcsóbban a karbonnal növelhető. A növekvő C-tartalommal viszont csökken az acél szívóssága. A szén jelenléte az acélokban az edzhetőség szempontjából is döntő. A széntartalom a kritikus lehűlési sebességet erősen csökkenti. Az acél keménysége a szakítószilárdsághoz hasonlóan a karbontartalom növelésével nő. ## Az ötvözőelemek hatása a ferrit mechanikai tulajdonságaira Az ötvözőelemek többsége az alfa-vasban, a ferritben szubsztitúciósan oldódik. Az oldódás hatására a lágyacél rácsparamétere megváltozik, s a térrácstorzulást követően a mechanikai tulajdonságok megváltoznak. A szilárdság, a kifáradási határ növekedése annál nagyobb, minél nagyobb a rácstorzulás. A ferrit szilárdságát legjobban a Ti, Si, W, Mo, Mn és Ni növeli. A szilárdságnöveléshez szükséges ötvözőmennyiség bevitele az acél költségeit növeli. Az ötvözők szilárdságnövelő hatása hőkezelt állapotban jobban érvényesül, mégis sokkal jelentősebb a vasban intersztíciósan oldódó szén hatása a keménység- és szilárdságnövelés szempontjából, mint a szubsztitúciósan oldódó ötvözeteké. Az ötvözőelemek a Si és Mn kivételével a ferrit szívóssági jellemzőit nem befolyásolják. Annál változatosabb az ötvözőelemek ütőmunkára való hatása. A Ni, Cr és Mn kivételével a fajlagos ütőmunkát csökkentik. Nagy jelentőségű az ötvözők képlékeny-rideg átmenet hőmérsékletére való hatása. A Ni ezt a kritikus hőmérsékletet csökkenti, így a képlékeny tartománynagyobb lesz, míg a többi ötvöző növeli. A 0,2%-nál nagyobb széntartalmú acélok mechanikai tulajdonságait méginkább a hőkezelés módja, a kialakuló szövetszerkezet szabja meg. Az ilyen acélokban az egyes ötvözők jelentőségét az acél hőkezelési folyamataira gyakorolt hatásuk alapján is meg kell ítélni. ## Az ötvözőelemek hatása az acél hőkezelésekor végbemenő folyamatokra Az ötvözőelemek a Fe kritikus átalakulási hőmérsékleteit megváltoztatják. Az acélok hőkezelésekor ezt figyelembe kell venni. Ezenkívül az ausztenitképződés sebességét hevítéskor az ötvözők erősen befolyásolják, a perlitnek ausztenitté való átalakulását lelassítják. Az ötvözőelemek a kritikus lehűlési hőmérsékletre gyakorolt hatása is számottevő. A hőkezelések szempontjából igen fontos az acél átedzhetősége, hogy milyen mélységben átmérőben edződik meg az acél. Az acélok átedzhetőségét kritikus lehűlési sebességük határozza meg, mely függ a kémiai összetételtől és a szemcsenagyságtól. Az ötvözőelemek többsége a kritikus lehűlési sebességet csökkenti, így nő az átedzhetőség. ## Az acélok felhasználási köre: ### Korrózióálló és saválló acélok ![Acélok és jellemzőik](https://menet-trend.hu/wp-content/uploads/menet-trend/acelok-jellemzoi-1-4.jpg) Az ötvözetlen acélok a savak, a légkör, a vízgőz korrodáló hatásával szemben nem ellenállóak. A felületükön lévő oxidhártya nem elég tömör, a fémet nem zárja el a korrodáló közegtől, így nem akadályozza meg a további korróziót. Az acélok korrózióállósága ötvözőelemekkel növelhető, mely a következőképpen lehetséges: Olyan ötvözőket kell alkalmazni, melyek az acél felületén vékony, jól tapadó, a korrodáló közegtől elválasztó hártyát hoznak létre. Erre a célra Cr-t és Al-t használnak kb. 1% mennyiségben. Másik lehetőség a korrózióállóság ugrásszerű növekedése érdekében, ha az ötvözőelem mennyisége az acélban 1/8 atomsúlyrész egész számú többszöröse. A korrózióálló acél legalább 12% krómot, általában nikkelt, esetenként egyéb ötvözőelemeket tartalmaz. Így az ötvözött acél tartósan ellenáll a hőmérséklet és nyomás hatásainak, sőt egyes kémiai és elektrokémiai hatásoknak is. Az ausztenites króm-nikkel acélokat jó korrózióálló tulajdonságaik miatt saválló acéloknak is nevezzük. Ezek az ötvözők kedvező hatásukat alacsony széntartalom mellett fejtik ki. Általában a 0,12%-nál nagyobb C-tartalom nem engedhető meg, de a kristályközi korrózióval szemben csak a legfeljebb 0,03% karbontartalmú acélok ellenállóak. Az ausztenites korrózióálló acélok felhasználása igen széleskörű – kötőelemek, edények, tartályok, orvosi eszközök készítésétől a vegyiparig mindenütt használatosak. Fontos, hogy viselkedésük a megmunkálás során jelentősen eltér az általában használt acélokétól. Ezek az acélok alacsony hőmérsékleten is alkalmazhatók a ridegtörés veszélye nélkül, hidegszívósak és hőállóak, általában 17–20% króm és 8–24% nikkel ötvözőket tartalmaznak. Ilyen alapanyagokból készülnek a NONOX A2 (rozsdamentes) és NONOX A4 (saválló) kötőelemeink is, amelyek hosszú távon megbízható megoldást nyújtanak kültéren és beltéren egyaránt. --- HTML: