Maraging elici

download Maraging elici

of 16

  • date post

    26-Oct-2015
  • Category

    Documents

  • view

    207
  • download

    11

Embed Size (px)

description

Seminar iz kolegija alatni materijali

Transcript of Maraging elici

Sveuilite u Zagrebu

Sveuilite u Zagrebu Fakultet strojarstva i brodogradnje

SEMINAR : MARAGING ELICI

Kolegij : Alatni materijali

Matija MiletiDr. sc. Franjo Cajner 0035146546Dr. sc. Darko Landek Konstrukcijski smjer Matija Petranovi

0035148514 Raunalno inenjerstvoSadraj:1.Openito o Maraging elicima...2

2.Vrste Maraging elika2 2.1 Maraging elici za hladni rad..3 2.2 Maraging elici za topli rad.4 2.3 Maraging elici poviene postojanosti na koroziju.. 5 3.Mikrostruktura...6 3.1 Svojstva maraging elika....8 3.2 Prednosti maraging elika u alatnoj primjeni.....8 3.3 Mehanika svojstva maraging elika..............94.Toplinska obrada...11 4.1 Ope znaajke mehanike obradljivosti i zavarljivosti..12 4.2 Primjena maraging elika..145.Zakljuak..................................................................146.Popis literature..........................................................151.Openito o Maraging elicimaNaziv maraging dolazi iz engleskog martensit aging (starenje martenzita).elici Maraging su po sastavu niskougljini (< 0,03 %C), visokolegirani u ternarnom sustavu :

Fe-Ni-Co ili podsustavima Fe-Ni-Co i Fe-Co-Cr s dodacima Mo, Ti, Al i Co i eventualno

B i Zr.Uobiajeno elici Maraging sadre: oko 18%Ni, 7...14%Co, 3...6%Mo, 0,15...2%Ti,

0,05...0,2%Al.Maraging elici imaju ultra visoku vrstou i odlina mehanika svojstva. 2.Vrste Maraging elika

Maraging elici za hladni rad (do r = 425C)

X3 NiCoMo 18 8 5

X3 NiCoMo 18 9 5

X3 NiCoMoTi 18 12 4

Maraging elici za topli rad (do r = 650C)

X2 NiCoMo (Ti) 12 8 8

Maraging elici poviene postojanosti na koroziju

X1 CrNiCoMo 9 10 3

X2 CrNiCoMo 12 8 5

X1 CrNiCoMo 13 8 52.1 Maraging elici za hladni rad Ova skupina elika se primjenjuje samo za radne temperature ispod r < 425C jer se tada Re ovih elika poinje naglo smanjivati.

Slika 1. Ovisnost granice razvlaenja elika Maraging o temperaturi ispitivanja[M. Novosel, F. Cajner, D. Krumes: Alatni materijali]Primjena: kalupi za preradu polimera, kalupi za tlano lijevanje silumina, kalupi za tlani lijev Zn-legure, igovi za ekstrudiranje olovnih kabela, Pilger-trnovi, alati za hladno istiskivanje Al-legura, stezni platevi oko matrica za hladno udarno ispreavanje Al-,Sn-,Zn- i Pb-legura, matrice i igovi za hladno kovanje tijela i glava vijaka2.2 Maraging elici za topli rad Ovi elici se primjenjuju u viim temperaturnim podrujima jer imaju snieni postotak nikla.Posjeduju veliku otpornost toplinskom umoru i troenju.Posljedice snienog Ni postotka:

-pojava austenita pri grijanju tek pri viim temperaturama

-rastvorno arenje e se morati izvesti pri viim temperaturama

-temperature starenja, kao i temperature intenzivne koalescencije estica jesu iznad onih elika s 18%NiKako se pri temperaturi starenja 625 C dogaaju neke intenzivne promjene (jaka koalescencija izluenih intermetalnih estica, jak porast udjela zaostalog austenita) radi sigurnosti bi trebalo ograniiti radne temperature alata od ovog elika na r 600C uzimajui u obzir da e izloenost radnoj temperaturi biti razmjerno duga.

Slika 2. Dimenzijske promjene pri starenju[M. Novosel, F. Cajner, D. Krumes: Alatni materijali]Dijagram prikazuje Maraging elik za topli rad (X2 NiCoMoTi 12 8 8 ) te njegove promjene dimenzija prilikom zagrijavanja za odreeni vremenski period.2.3 Maraging elici poviene postojanosti na korozijuUvoenje kroma u sastav elika Maraging povisuje njihovu korozijsku postojanost ali se time uzrokuje izvjesno snienje iznosa vlane vrstoe, granice elastinosti i tvrdoe.Posjeduju veliku otpornost na pitting i na napetosnu koroziju (i u morskoj vodi).Uzroke ovom neeljenom snienju treba traiti u nioj gustoi dislokacija u Ni-Cr martenzitu i pojavi faza sa sadrajem kroma koju su manje uinkovite zapreke gibanju dislokacija nego same faze i

Nunost snienja udjela nikla sa 18% na 8 do 10% u ovoj grupi elika bila je potreban kako bi se sprijeilo prejako snienje temperatura Ms i Mf jer i Cr i Ni intenzivno djeluju na takvo snienje.Ova grupa elika je prvenstveno razvijana za konstrukcijsku primjenu ali se koristi i u alatnoj primjeni u problematici izrade vitalnih dijelova kalupa za preradbu polimera kada se od kalupa trai nepromjenljivost dimenzija pri toplinskoj obradi, poviena postojanost na djelovanje kemijski agresivnih medija i visokih temperatura prerade.3.MikrostrukturaMaraging elici imaju ekstremno nizak udjel ugljika, stoga martenzit nije ugljini nego nikl-martenzit.Za razliku od ugljinog martenzita prezasienog ugljikovim atomima nikl-martenzit nije tako tvrd niti krhak.Njegova tvrdoa nakon gaenja iznosi 280 do 320 HV za elike koji sadre 18% Ni.Fe-Ni (i Fe-Ni-Co) legura s visokim udjelima Ni (i Co) pretvara se hlaenjem iz austenitnog podruja (a 820C) proizvoljnom brzinom hlaenja u Fe-Ni (-Co) martenzit tvrdoe oko 300 HV.U tom su martenzitu otopljeni i ostali legirajui elementi.Taj je martenzit vrlo dobro obradljiv odvajanjem estica, oblikovanjem deformiranjem i vrlo je dobro zavarljiv.

Slika 3. Realni dijagram stanja Fe-Ni

[M. Novosel, F. Cajner, D. Krumes: Alatni materijali]Ugrijavanjem ovako nastalog Ni martenzita M(Ni) (ili Ni-Co- martenzita

M(Ni,Co)) doi e do precipitacije estica intermetalnih faza : , , ,

, , a ako elik sadri i Cr, jo i FeCr , ,

, . Intermetalne faze su jednolinije rasporeene nego karbidi (u ostalim vrstama alatnih elika), pa one utjeu manje negativno na svojstva duktilnosti nego karbidi.Te estice, optimalnih dimenzija 0,5 do 2 m te razmaka oko 10 m su vrlo uinkovite zapreke gibanju dislokacija, to dovodi do povienja vrstoe, granice elastinosti i tvrdoe.

Slika 4. Utjecaj reima starenja na tvrdou nekih Maraging elika

[M. Novosel, F. Cajner, D. Krumes: Alatni materijali]Volumenski udjel precipitiranih faza ovakvih elika ne bi trebao biti vii od 8% (obino 2 do 6%),kako ne bi dolo do prejakog utjecaja na povienje krhkosti.Posebno treba cijeniti visoki stupanj disperznosti intermetalnih estica, pa je njihova razdioba gotovo idealno jednolina.I zbog toga su njihovi utjecaji na ovrsnue i otvrdnue jai nego oni karbidni.

Slika 5. Mikrostruktura Maraging elika

[http://www.diratslabs.com/metal.html]

Slika 6. Mikrostruktura Maraging elika[www.industrialheating.com]

Za detaljnije istraivanje mikrostrukture i distribuciju legirnih elemenata u matrici potrebni su ureaji velikih rezolucija kao transmisijski elektronski mikroskop (TEM) i trodimenzijalna sonda za atome (3DAP) .

Slika 7. Trodimenzionalno mapiranje atoma elemenata Al, Ni i Ti unutar analiziranog volumena elika maraging dimenzija 10x10x90 nm nakon dozrijevanja pri temp.475 C u trajanju od 1 sata.[www.hmi.de/bereiche/SF/SF3/materials/ni_based_superalloys/maraging_steels]

Slika 8. Trodimenzijonalna rekonstrukcija poloaja svih elemenat unutar malog volumena dimenzija 1,5x1,5x10 nm

[www.hmi.de/bereiche/SF/SF3/materials/ni_based_superalloys/maraging_steels]

Slika 9. Dubina profila svih legirnih elemenata unutar promatranog volumena dimenzija 1,5x1,5x10 nm

[www.hmi.de/bereiche/SF/SF3/materials/ni_based_superalloys/maraging_steels] 3.1 Svojstva maraging elikaOvi elici odlikuju se slijedeim svojstvima : ultra visoka vrstoa, visoka granica razvlaenja, visoka lomna ilavost, lako se nitrira, otporan na koroziju i naglo irenje pukotina u materijalu, male deformacije pri toplinskoj obradi,a nema niti opasnosti od razugljienja i oksidacije, laka obradljivost odvajanjem estica i hladna deformabilnost nakon rastvornog arenja, dobra zavarljivost zahvaljujui niskim udjelima C, P i S.3.2 Prednosti maraging elika u alatnoj primjeniU izradi alata elici Maraging imaju odline prednosti u odnosu na ostale alatne materijale. Niski udjel ugljika uzrokom je da se ovi elici uope ne razugljiuju, pa ih se smije rastvorno ariti, meko ariti i stariti i u atmosferama pei bez zatitnih plinova.Proizvoljna brzina (intenzivnost) ohlaivanja s temperature rastvornog arenja doputa postignue stanja bez zaostalih naprezanja tj. i bez deformacija zbog temperaturnih razlika po presjeku alata. Obradljivost proizvoda odvajanjem estica omoguava sigurnu bezdeformacijsku toplinsku obradu u cjelini, jer pri iduem postupku starenja pri razmjerno niskim temperaturama ne dolazi do transformacija martenzita pa zato niti do transformacijskih napetosti i deformacija. U ovom je stanju elik dobro zavarljiv.Maraging elici nisu prikladni za izradu alata za obradu odvajanjem estica, jer im je otpornost na troenje slaba strana. U sluaju kalupa ta njihova mana se moe smanjiti izvedbom nitriranja pri oko 500 C.

Slika 10. Krivulje tijeka tvrdoe po presijecima nitriranih epruveta od maraging elika [M. Novosel, F. Cajner, D. Krumes: Alatni materijali]

3.3 Mehanika svojstva Maraging elika:

Tablica 1. Mehanika svojstva Maraging elika

[www.fsb.hr/zavod_za_materijale/html/index.php?name=Downloads&req=getit&lid=2 ]

Slika 11. Lomna ilavost u odnosu na ugljine elike

[www.fsb.hr/zavod_za_materijale/html/index.php?name=Downloads&req=ge