Az ötvözetlen acélok csoportja
Az ötvözetlen acélok csoportja azokat az acélminőségeket tartalmazza, amelyek ötvözőtartalma nem haladja meg a táblázatban feltüntetett határértékeket. Fő minőségi osztályok szerint csoportosítva az acélminőségek meghatározását és csoportosítását tárgyaló MSZ EN 10020:2001 szabvány ötvözetlen minőségi és ötvözetlen nemesacélokat különböztet meg. Az ötvözetlen minőségi acélok azok az acélminőségek, amelyekre különös előírt követelmények nem vonatkoznak. Ilyen például a szívósság, a szabályozott szemcsenagyság illetve alakíthatóság, ezért nem sorolhatóak a nemesacélok csoportjába.
Ötvözetlen acélok ötvöző határértékei
A táblázat az egyes ötvözök határértékeit mutatja. Ami felett már ötvözött acélként kell figyelembe venni, nem az ötvözetlen acélok csoportja tagjaként. Érdekes megfigyelni, hogy míg mangánból akár 1,6%-ot is tartalmazhat az acél, addig bór tartalma alapján már 0,0008% felett is ötvözött acélnak számít. Ezek az értékek mutatják azt a határvonalat, amely alatt ötvözetlen acélról beszélünk és amelyek feletti ötvöző tartalom esetén már ötvözött acél.
| ELEM | Al Alumínium | B Bór | Bi Bizmut | Co Kobalt | Cr Króm | Cu Réz | Mn Mangán | Mo Molibdén | Nb Nióbium |
| Tömeg% | 0,30 | 0,0008 | 0,10 | 0,30 | 0,30 | 0,40 | 1,65 | 0,08 | 0,06 |
| ELEM | Ni Nikkel | Pb Ólom | Se Szelén | Si Szilícium | Te Tellúr | Ti Titán | V Vanádium | W Volfrám | Zr Cirkónium |
| Tömeg% | 0,30 | 0,40 | 0,10 | 0,60 | 0,10 | 0,05 | 0,1 | 0,30 | 0,05 |
| La Lantanoidák (egyenként) 0,10 Egyéb (kivéve a karbont, a foszfort, a ként, a nitrogént) (egyenként) 0,10 Ha a mangántartalomra csak a felső határérték van előírva, akkor a határérték 1,80% | |||||||||
Egy csöpp bór (B)
A bór (B) erőteljes dezoxidáló és denitráló ötvöző. Egészen kis bór (0,001 %) tartalom hatására is jelentősen növekszik az acél keménysége és szilárdsága. A bór ebben a megközelítésben mikroötvözőnek tekinthető. A mikroötvözőkről általánosságban elmondható, hogy hatékonyan dezoxidálnak,
denitrálnak és finomszemcséssé teszik az acélt. A szemcseméret csökkenése jelentősen növeli a szakítószilárdság, de főleg a folyáshatár értékét. A szemcseméret csökkenése együtt jár az egységnyi térfogatban lévő szemcsehatár felület növekedésével. Ez a rendszer magasabb energiaszintjét és a rácshibák számának növekedését eredményezi.
A bór hatásának érvényesülése érdekében fontos, hogy a széntartalom alacsony legyen. A bórral történő mikroötvözés, főleg a kis ötvöző mennyiségek miatt, gazdasági és technológiai megfontolásokból az acélok fejlesztésének egyik ágát képezik.
Az ötvözetlen nemesacélok gyártása megköveteli a vegyi összetétel pontos beállítását, a gyártási folyamat során fokozott gondossággal biztosítják. Így érhetőek el a szigorú követelményeknek megfelelő, az alapacélokhoz és a minőségi acélokhoz képest javított tulajdonságok. Ilyen követelmények a nemfémes zárványok tekintetében elvárt nagyobb tisztaság. A nemesített állapotra előírt legkisebb ütőmunka érték, előírt beedződési mélység vagy felületi keménység edzett, nemesített vagy felületen edzett állapotban. Az ötvözetlen nemesacélok kémiai öszszetételére vonatkozóan adagelemzéskor legfeljebb 0,02%, termékelemzéskor legfeljebb 0,025% előírt legnagyobb foszfor- és kéntartalom.
A szabvány által az ötvözetlen acélok csoportja esetében példaként említett termékek a nagy szilárdságú rugóacél rúd, elektródák, gumiipari kordhuzal. Az atomreaktorok acéljainak termékelemzés szerinti összetétele a réz (Cu≤ 0,10%), kobalt (Co≤ 0,05%), vanádium (W≤ 0,05%) esetében korlátozott. Szintén előírt tulajdonság a 9 Sm/mm2-nél nagyobb előírt villamos vezetőképesség.
Az adagelemzés szerint 0,25% vagy nagyobb széntartalmú, ferrites-perlites szövetszerkezetű, és egy vagy több olyan mikro ötvözőelemet, mint a Nb vagy a V, az ötvözött acélok értékhatáránál kisebb mennyiségben tartalmazó kiválásosan keményedő acélok. A kiválásos keményedés általában az alakítási hőmérsékletről való szabályozott hűtéssel érhető el. Amennyiben az ötvözetlen nemesacélokra vonatkozóan nincs előírva -50 °C-ra ütőmunkaérték, akkor a -50 °C és -60 °C közötti előírt értéket kell alkalmazni. A Charpy-féle V bemetszésű próbatesten -50 °C-on az előírt legkisebb ütőmunkaérték hosszirányú próbatest esetén nagyobb, mint 27 J, keresztirányú próbatest esetén pedig nagyobb, mint 16 J).
Mi is az acél?
Az acél az MSZ EN 10020:2001 Acélminőségek fogalommeghatározásai és csoportosítása szabvány 2.1 bekezdése szerint „olyan anyag, amelyben a vas tömegszázaléka minden más elemnél nagyobb. Az acél széntartalma általában 2%-nál kisebb, és egyéb elemeket is tartalmaz. Néhány krómacél tartalmazhat 2%-nál több szenet, de 2% a szokásos határvonal az acél és az öntöttvas között.”
Szennyezők
Az acélok leggyakoribb szennyezője, a kén és a foszfor.
Kén (S)
A kén szennyező az ötvözetlen és mikroötvözött hegeszthető szerkezeti acélokban. Erősen hajlamos a helyi dúsulásokra. A kéntartalom növekedése csökkenti a szívósságot, ridegítő hatású főleg hengerlési keresztirányban. Hegesztésnél a kén erősen növeli a varratfém melegrepedési hajlamát. Zárványképző hatása jelentős.
A kén a vassal többfajta szulfidot képez, amelyek közül az FeS a legstabilabb, amely gyakorlatilag nem oldódik a vasban, hanem Fe-FeS eutektikum keletkezik, amelynek olvadáspontja 975 ⁰C. Ez a szemcsehatárokon elhelyezkedő, alacsony olvadáspontú eutektikum a melegrepedés okozója. Elkerülése a kéntelenítéssel, ami Mn, MnO, Ca és CaO bevitelt jelent az acélgyártás, ill. a hegesztés során. Fontos szempont, hogy a keletkező szulfidok (pl. MnS) olvadáspontja nagyon nagy legyen, továbbá, hogy közel gömb alakú zárványok jöjjenek létre, mert ez egyaránt kedvező a repedésképződés megelőzése és a szívósság szempontjából.
A kén mennyiségét erősen korlátozzuk. A megengedhető érték általában 0,03-0,45 %. Bevonatos elektródával végzett kézi ívhegesztésnél bázikus pálcákkal, illetve bázikus jellegű salakokkal lehet hatékonyan kénteleníteni.
Foszfor (P)
A foszfor szennyező az ötvözetlen és mikroötvözött hegeszthető szerkezeti acélokban. Az acélt ridegíti. A foszfor megengedhető mennyisége az acélban nagyjából megegyezik a kénre vonatkozó előírásokkal. A foszfor eltávolításához – a kénhez hasonlóan – bázikus salakra van szükség a hegesztés metallurgiai folyamatainál. A foszforral való óvatos ötvözés jellemez néhány speciális acélt, pl. gépkocsi karosszérialemezeknél vagy egyes korróziós vonatkozásokban, mint pl. légköri korrózióállóság vagy tengervízállóság esetében.
A hegesztéshez kapcsolódó legfontosabb szabványok listája a volfram.hu-n elérhető.
