40
Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 1 Mašinski materijali - Predavanje (AS)- Čelici

8a - Celici - As

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 1

Mašinski materijali- Predavanje (AS)-

Čelici

Page 2: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 2

Podela čelika prema nameni

Page 3: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 3

Konstrukcioni čelici

Ovi čelici mogu biti:

• ugljenični (nelegirani) i

• legirani.

Konstrukcioni čelici (nelegirani i legirani-sadrže C < 0.60%) primenjuju se za izradu mašina i uredjaja, koji rade u neagresivnim sredinama i pri temperaturama od -25 do 300°C, kao i za noseće i gradjevinske konstrukcije.

Page 4: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 4

• za opruge• za kotrljajuće ležajeve• za rad na niskim temperaturama• za ventile• čelici povišene jačine (ReH > 360 MPa)

• za poboljšanje• za površinsko kaljenje• za cementaciju• za nitriranje

posebne nameneopšte nameneLEGIRANI ČELICI

•za gradjevinarstvo•za brodogradnju i železnice•za kotlove i sudove pod pritiskom•za karoserijske limove•za cevi, žice, zavrtnje, zakivke•za zavarene lance•čelici za automate•za elektrotehniku

•običnog kvaliteta•kvalitetni čelici

posebne nameneopšta podelaUGLJENIČNI (NELEGIRANI) ČELICI

Page 5: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 5

Ugljenični (nelegirani) konstrukcioni čelici

Ugljenični čelici običnog kvaliteta svrstavaju se pretežno prema mehaničkim osobinama i koriste se za slabije opterećene delove mašina, uredjaja, vozila, a čelici trgovačkog kvaliteta (Č0000, Č0010) za šipke i rešetke. Svi nelegirani čelici običnog kvaliteta primenjuju se u sirovom stanju (bez termičke obrade).

Srednje ugljenični čelici (0.25-0.60% C) koriste se u normalizovanom stanju, a u poboljšanom za delove manjih preseka. Čelici sa 0.5-0.60% C primenjuju se za delove otporne na habanje, kao npr. zupčanike, pužne transportere, ekscentre, klinove; stanje normalizovano.

Sitni mašinski delovi prave se takodje od srednje ugljeničnih čelika isporučenih u obliku limova, traka, žica, vučenih ili valjanih šipki na hladno (time se povećava jačina).

Čelici za gradjevinarstvo uglavnom su meki (niskougljenični C < 0.25%) čelici u obliku profila, limova, šipki, žica za armirani beton (betonsko gvoždje).

Page 6: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 6

Čelici za brodogradnju su u obliku limova i profila od mekog čelika (zavarljivog), a za železnice u obliku posebnih valjanih proizvoda i otkovaka od nisko i srednje ugljeničnih čelika (točkovi, šine, osovine vagona).

Karoserijski limovi su čelici sa ≈ 0.1% C, visoke čistoće (P i S < 0.035%), dobro se izvlače i imaju glatku površinu (Č0148).

Čelici za patentirane žice (0.3-1.0% C) služe za čelične sajle, žice točkova (kod bicikla), žice kišobrana, žičane mreže i opruge najvišeg kvaliteta.

Čelici za automate (valjane ili vučene šipke, Č1190, Č1590) koriste se za izradu sitnih delova (npr. zavrtnjeva, navrtki) na automatskim strugovima. To su ugljenični čelici sa povećanim sadržajem P do 0.11%, S do 0.3% ili 0.35% Pb, što im daje krtu i lako lomljivu isprekidanu strugotinu; time se postiže veća brzina rezanja i bolji kvalitet rezane površine kod zavrtnjeva trgovačkog kvaliteta (zahvaljujući Pb).

Page 7: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 7

Legirani konstrukcioni čelici

Legirani čelici za poboljšanje (0.25-0.60% C) mogu biti:

• Manganski (1.20-1.60% Mn za osovine vratila, Mn-Si za veće zupčanike),

• Hromni (1-1.5% Cr-Si)- za jako opterećena vratila (kolenasta), zupčanike,

• Hrom-molibdenski (1% Cr, 0.2% Mo)- za sitnije žilave delove,

• Hrom-niklovi (0.6-1.5% Cr i 1-3.5% Ni)- zupčanici menjača, delovi turbina

koji rade na temperaturama do 500°C.

Page 8: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 8

Čelici za površinsko otvrdnjavanje

Za površinsko kaljenje koriste se Cr-Mn i Mn-Si čelici sa 0.3-0.5% C.

Za cementaciju upotrebljavaju se čelici sa C < 0.25% i legirani sa Cr, Cr-Mn, Cr-Mo i Cr-Ni. Tako se hromni čelik (Č4120) koristi za bregaste osovine, osovinice klipova, vretena mašina alatki i drugih delova izloženih habanju. Slično ovome i hrom-niklovi i hrom-manganski čelici za cementaciju upotrebljavaju se za izradu zupčanika menjača i diferencijala (Č5420, Č4320), a hrom-molibdenski čelici za bregaste osovine, zupčanike, kardanske zglobove (Č4720).

Čelici za nitriranje (Č4531, Č4739) postižu traženu površinsku tvrdoću (900-950 HV) sitno dispergovanim nitridima Al, Cr i Mo, bez naknadne termičke obrade ali je neophodno prethodno poboljšanje. Ugljenik se ograničava na 0.45% da se spreči obrazovanje karbida Cr, Mo koji imaju manju tvrdoću nego nitridi. Nitriranju se podvrgavaju cilindri motora i pumpi, zupčanici, kalupi za livenje pod pritiskom, preserski alati, probijači i sl.

Page 9: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 9

Legirani čelici za posebne namene

Čelici za opruge treba da imaju visoku Re, odredjenu istegljivost, odgovarajuću dinamičku izdržljivost (opruge automobila, odbojnici vagona, oslonci temelja mašina). Posebno, za neke primene traži se otpornost na koroziju i povišene temperature. Tražene osobine postižu se deformacijom na hladno (valjanje, vučenje) ili termičkom obradom. Osobine elastičnosti poboljšava dodatak 0.15-1.8% Si podižući ReH, a prokaljivost se kod većih preseka povećava dodacima 1% Mn ili 1% Cr ili kombinovano (Cr, Mn). Tako se npr. primenjuje Č2130 za podloške i tanjiraste opruge, Č2131 za konične vagonske opruge, lisnaste gibnjeve, spiralne vagonske opruge, Č4230 za spiralne opruge za udarna opterećenja, torzione opruge, opruge ventila, Č4830 za najopterećenije opruge drumskih vozila.

Čelici za kotrljajuća ležišta treba da imaju pre svega veliku tvrdoću i otpornost na habanje, i zatim obradljivost rezanjem i deformisanjem, dobru prokaljivost uz minimalnu deformaciju. To su hromni čelici sa visokim sadržajem ugljenika i najviše čistoće (max 0.025% P, max 0.025% S i sastava 1% C i 0.50-1.50% Cr). Termička obrada se sastoji iz kaljenja sa 850°C u ulju i niskog otpuštanja (160°C) (primer: Č4140, Č4146- kuglice, valjčići, prstenovi, košuljice, Č3140- prstenovi kugličnih ležajeva).

Page 10: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 10

Čelici za rad na niskim temperaturama sadrže Ni ili Mn i nizak % C (0.10-0.15). Pri 3-5% Ni temperatura prelaska u krto stanje je oko -100°C, a pri 8-10% Ni oko -200°C. Od ovih čelika prave se transportni i stacionarni rezervoari za suvi led (CO2) ili tečan metan (CH4). Za rad na još nižim temperaturama (za skladištenje i transport tečnih tehničkih gasova) koriste se austenitni Cr-Ni čelici sa niskim % C, ili Cr-Mn-Ni-N-čelici.

Čelici za ventile motora sa unutrašnjim sagorevanjem izloženi su pri radu visokim temperaturama (do 900°C) i cikličnim promenama temperatura. Stoga moraju da zadrže dobre mehaničke osobine na povišenim temperaturama (ReH, Rm, HB) i da budu vatrootporni. Najčešće se primenjuju visokolegirani hromni čelici Č4270 (0.40% C, 3.2% Si, 9.0% Cr), Č4771 (0.5% C, 16.5% Cr, 2.0% Mo), a za najopterećenije ventile Č4574 (0.45% C, 1.5% Si, 14.5% Cr, 1.3% Ni i 3% W). Za malo opterećene usisne ventile odgovara i Č2331 (0.6% C, 1.7% Si i 0.7-1% Mn).

Page 11: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 11

Čelici povišene jačine – mikrolegirani čelici (ReH > 360 MPa) razvijaju se poslednjih tridesetak godina s ciljem da se smanji težina konstrukcije: mostova, brodova, rezervoara, cisterni, cevi pod pritiskom i sl.Tehnologija mikrolegiranja omogućila je proizvodnju nove kategorije čelika, koji su u stvari konvencionalni ugljenični čelici sa minimalnim dodacima legirajućih elemenata (manje od 0.50%), radi povećanja napona tečenja, jačine na kidanje i tvrdoće. Prvi put je ova tehnika bila primenjena na čeličnim limovima. Znatno docnije mikrolegiranje je iskorišćeno za proizvodnju šipki da bi se izbegla termička obrada posle kovanja. Posebno je važna primena ovih čelika za transportna sredstva gde smanjenje težine direktno utiče na moguće opterećenje. Danas se čelici povišene jačine isporučuju u svim standardnim valjanim oblicima kao što su: limovi, trake, ploče, profilisani nosači, šipke i specijalni profili. Za ove čelike karakteristična je anizotropija mehaničkih osobina, jer i obradljivost deformisanjem i jačina znatno variraju u odnosu na pravac valjanja.

Page 12: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 12

Danas se ovi čelici proizvode modifikacijom hemijskog sastava Cr-Mn,

• ČRN - za niske temperature,

• ČRO - za normalne temperature,

• ČRV - za visoke temperature),

ili primenom specijalne tehnologije topljenja i valjanja železarskih proizvoda. Pored C-Mn-čelika povišene jačine (Č0460, Č0370, Č0561) namenjenih za delove kod kojih nema opasnosti od krtog loma, zatim čelika Č0461 i Č0462 za zategnute delove konstrukcija, proizvode se i čelici Č0471 i Č0563 za delove izložene opasnosti od krtog loma.

Mikrolegirani čelici povišene jačine sadrže Al, V, Ti, Nb, N, zbirno < 0.20%. Uz oznaku ovih čelika, ČRO, ČRN, ČRV, dodaje se napon tečenja (MPa), na primer: ČRV500 i tsl.

Page 13: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 13

Specijalni čelici

U ovu klasu čelika svrstavaju se:

• Nerdjajući čelici (otporni na kiseline i vatropostojani),

• Čelici za povišene temperature (termo-postojani Cr-Mo-V čelici) i

• Čelici otporni na habanje.

Page 14: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 14

Nerđajući čelici

Ovde spadaju čelici otporni na kiseline koji se odupiru pre svega elektrohemijskoj koroziji (organskim i neorganskim kiselinama, jedinjenjima azota, rastvorima soli -elektrolitima, agresivnim životnim namirnicama) i vatrootporni čelici koji se ne oksidišu na vazduhu i sagorelim gasovima (CO, CO2, SO2) na temperaturi preko 600ºC.

Čelici otporni na kiseline moraju sadržati više od 12% Cr, a vatrootporni čelici više od 6% Cr i dodatke Si i Al radi sprečavanja dubinske korozije.

Pri dugotrajnom držanju na temperaturi iznad 500ºC kod čelika otpornih na kiseline dolazi do izdvajanja hroma po granicama zrna i time osiromašenja čvrstog rastvora u hromu. Ako procenat Cr u čvrstom rastvoru spadne ispod 12% nastaće selektivna medjukristalna korozija. Sklonost ka ovoj vrsti korozije umanjuje se stabilizacijom čelika pomoću Ti, Nb ili Ta koji imaju veći afinitet prema ugljeniku nego hrom.

Hromomosiromašena zona

Page 15: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 15

Efekat Cr ogleda se u stvaranju pasivnog sloja ili zaštitnog oksidnog slojaCr2O3 koji štiti materijal od korozije.

Page 16: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 16

Valjani nerdjajući čelici dele se prema metalurškoj strukturi na:• austenitne, • feritne, • martenzitne,• taložno ojačane i• dupleks, aliveni na:• termo-postojane i • koroziono-otporne.

Prema hemijskom sastavu nerdjajući čelici mogu biti: • hromni, • hrom-niklovi i • hrom-manganski, a prema stanju isporuke• valjani i • liveni.

Page 17: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 17

Fe – Cr - Ni, Al iNb5. Precipitaciono ojačani

Fe – Cr (18-30%) – Ni (3-9%)4. Dupleks – α+γ

Fe - Cr (Cr<18%) – C (0.6-1.2%)3. Martenzitni

Fe – Ni (8-10%) – Cr (18-30%), Mn i N2. Austenitni - γ

Fe - Cr (12-25%) – Mo (1-4%), Ni (2%)1. Feritni - α

Glavni legirajući elementiTip

Glavne vrste nerđajućih čelika i njihovi hemijski sastavi

Page 18: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 18

C – Cr sastav Ni – Cr sastav

Page 19: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 19

Austenitni nerđajući valjani čelici su legure: Fe-Cr-Ni-Mn, legure Fe-Cr-Ni i azotom ojačane legure. Sadržaj ugljenika je ispod 0.15%, hroma najmanje 16%, a nikla i mangana mora biti toliko da se zadrži austenitna struktura od kriogene oblasti pa do temperature topljenja legure.

Austenitni nerdjajući čelici upotrebljavaju se uglavnom za delove kod kojih je koroziona otpornost i žilavost primarni zahtev. To su delovi izloženi morskoj vodi (osovine, pumpe, poklopci), oprema i postrojenja u hemijskoj i prehrambenoj industriji, posebno u mlekarama. Iz grupe nerdjajućih austenitnih čelika najpoznatiji su Cr-Ni čelici koji su istovremeno otporni na kiseline i vatrootporni (Č4571, Č4572 i Č4582).

Struktura austenitnog nerđajućeg čelika

Page 20: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 20

Feritni valjani nerdjajući čelici sadrže 10.5-27% Cr (18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo i 29Cr-4Mo-2Ni). Sadrže manje ugljenika, a više hroma nego martenzitni čelici pa se ne mogu kaliti, već ojačavaju samo preradom na hladno. Feritni nerdjajući čelici su magnetični, a ako sadrže dovoljno Cr i Mo zadržavaju svoju osnovnu mikrostrukturu sve do tačke topljenja. U žarenom stanju jačina na kidanje ovih čelika za 50% nadmašuje ugljenične čelike. Namenjeni su za delove od kojih se traži srednja koroziona otpornost, a žilavost nije glavni zahtev. Najviše koriste za izduvne sisteme motora, za opremu za prenos toplote u hemijskoj i petrohemijskoj industriji, za unutrašnju opremu motornih vozila, kao i za kuhinjsku opremu (sudopere i sl.).

Struktura feritnog nerđajućeg čelika

Page 21: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 21

Martenzitni nerdjajući čelici imaju povećan sadržaj ugljenika (do 1%), sadržaj Cr(11.5 do 18%) i eventualno male količine drugih legirajućih elemenata. Oni su magnetični, mogu biti ojačani termičkom obradom tako da posle kaljenja i otpuštanja imaju ne samo veliku jačinu, već i osrednju žilavost. Plastična prerada ovih čelika mora se izvesti pre kaljenja, tj. u žarenom stanju. Manje su koroziono otporni nego austenitni i feritni čelici. Što se tiče primene, martenzitni nerdjajući čelici namenjeni su pre svega za delove kod kojih su jačina i tvrdoća bitniji odkorozione otpornosti. Zato se od ovih čelika izradjuju kuglični ležajevi, livački kalupi, noževi medicinskih instrumenata, delovi aviona i turbina.

Struktura martenzitnognerđajućeg čelika

Page 22: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 22

Taložno ojačani nerđajući čelici postižu veoma veliku jačinu nisko-temperaturskom termičkom obradom koja gotovo ne menja oblik tretiranih predmeta (bitno kod preciznih delova). Sastav ovih čelika je takav da može nastati ojačanje (izlučivanje tvrdih precipitata), stvaranje intermetalnih jedinjenja i istovremeno otpuštanje martenzita.

Porast tvrdoće i jačine delom nastaje zbog martenzitne strukture, a delom zbog precipitacije starenjem. Precipitaciono ojačane legure koriste se za delove od kojih se traži velika jačina, ne velika koroziona otpornost i laka obrada. To su rudarske bušilice, delovi pumpi visokog pritiska, visokotemperaturske pumpe i zatvarači, komponente aviona i sl.

Page 23: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 23

Dupleks nerđajući čelici sadrže:Cr: 18-30%Ni: 3-9%• Nalaz se između austenitnih i feritnih čelika (α + γfaze aproksimativno 50%-50%)• Imaju bolju korozionu otpornost od konvencionalnih feritnih čelika i bolju čvrstoću od austenitnih

Struktura dupleksnerđajućih čelika

Page 24: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 24

5-151380-19001200-1800Precipitaciono ojačan

20-40590-740315-565Dupleks

15-30520-2000275-1900Martenzitni

45-60500-800200-380Austenitni

20-30450-700275-600Feritni

Izduženje, A, %Rm, MPaRp, MPaNerđajući čelik

Mehaničke osobine nerđajućih čelika

Page 25: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 25

Krive zatezanja za različite nerđajuće čelike

Page 26: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 26

Delovi od nerđajućeg čelika

Page 27: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 27

Page 28: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 28

Page 29: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 29

Čelici za povišene temperature (termo-postojani Cr-Mo-V čelici)

Termo-postojanost je sposobnost materijala da izdrži kratkotrajno i dugotrajno opterećenje na povišenim temperaturama. Od čelika ove klase prave se parni kotlovi, gasne turbine, mlazni (reaktivni) motori, postrojenja u hemijskoj industriji-rečju oprema koja dugotrajno radi na povišenim (do 600°C) i veoma visokim temperaturama ( preko 600°C)Obični nelegirani konstrukcioni čelici zadržavaju mehaničke osobine (odredjene pri sobnoj temperaturi) do oko 300°C, a iznad toga ReH i Rm manje ili više opadaju. Posebno se od termo-postojanih čelika traži otpornost na puzanje i relaksaciju-pojave karakteristične za povišene temperature. Hromni-niskolegirani čelici namenjeni su za temperature do 600°C, a srednje i visokolegirani za preko 600°C. Čelici legirani sa Cr, Mo, V primenjuju se za zavrtnje i navrtke, cevi grejača, prirubnice, kotlovske limove, rezervoare, delove postrojenja za preradu nafte, za rad sa sabijenim vodonikom ili sumporvodonikom na povišenim temperaturama.Ovde spadaju čelici Č4970 Č4578.

Page 30: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 30

Čelici otporni na habanje

Procenjuje se da oko 50-80% svih otkaza mašina i opreme nastaje zbog habanja, a ostalo usled zamora materijala, preopterećenja ili grubog narušavanja radnihuslova. Otpornost čelika prema habanju uslovljena je hemijskim sastavom (uglavnom visok sadržaj C i Mn) i strukturom, ali i vrstama habanja koje mogu biti: adheziono, abraziono, eroziono, kavitaciono, zamorno, vibraciono.

Abrazivno habanje može nastati dejstvom:

• udarnih sila (kašike bagera na kamenitom terenu, drobilice za kamen) i

• rasutog materijala (rude, šljaka, pesak, cement, pepeo, žitarice i dr.).

Za delove izložene habanju udarnog tipa primenjuje se manganski austenitni čelikČ3160 poznat pod nazivom Hadfield-ov čelik (13% Mn, 1.2% C). Otporan je na abrazivno habanje samo ako se pri radu jako plastično deformiše.

Za abrazivno habanje rasutim materijalima bitna je što veća tvrdoća pa se koriste niskolegirani poboljšani čelici i alatni ledeburitni čelici. Upotrebljavaju se za čeljusti drobilica za kamen, kugle mlinova za drobljenje ruda, a najviše za železničke i tramvajske šine i skretnice.

Page 31: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 31

Alatni čelici

Ovi čelici su namenjeni za izradu alata u širokom smislu:

• za obradu deformisanjem,

• obradu rezanjem,

• kalupa za livenje,

• alata za mlevenje kamena,

• za izradu mernih i kontrolnih pribora, kao i

• ručnih alata i pribora.

Pored alatnih čelika, za izradu alata još se mogu upotrebiti i sinterovani karbidi, a u nekim slučajevima i jevtiniji metali kao što su konstrukcioni čelici ili neke vrste livenog gvoždja. Alati za najteže radne uslove prave se od tvrdih legura, keramičkih materijala i dijamanata.

Page 32: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 32

Od dobrog alata traži se pre svega velika tvrdoća i žilavost, otpornost na habanje i popuštanje kao i dimenzijska stabilnost.

Potrebna tvrdoća na povišenim radnim temperaturama postiže se legiranjem čelika karbidotvornim elementima naročito sa Cr, V, W i Mo.

Prema hemijskom sastavu alatni čelici se dele na:

• ugljenične,

• legirane i

• brzorezne (BRW).

Page 33: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 33

ALATNI ČELICI

Ugljenični Legirani Brzorezni (BRW)

Niskougljenični

Srednjeugljenični

Visokougljenični

Niskolegirani Vusokolegirani

Za rad na hladno

Za rad na toplo

Za rad na hladno

Za rad na toplo

Page 34: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 34

Ugljenični alatni čelici

Mogu biti sa niskim sadržajem ugljenika (do 0.25% C), srednjim (0.25-0.6% C) i visokim (više od 0.6% C). Upotreba nisko i srednje ugljeničnih čelika za alate veoma je ograničena, jer je u stvari reč o primeni konstrukcionih čelika za alate.

Meki čelici (niskougljenični) koriste se za male cementirane kalupe za brizganje plastike i gume, za merne alate i kontrolnike ("kalibre"), metalne lenjire, šablone i sl. Srednjeugljenični nelegirani čelici služe za izradu ručnih alata i pribora, reznih alata za obradu drveta, jevtinijih noževa, livačkih kalupa i dr. (npr. Č1540 za sekire, čekiće, jevtine noževe, srpove).

Znatno je veća primena visokougljeničnih čelika sa 0.6-1.4% C, od kojih se prave alati za prosecanje, za preradu hladnim deformisanjem, za obradu drveta i termoplasta, stezni alati, mali i jednostavni kalupi za oblikovanje plastike i gume kao i za ručne alate i pribore (Č1840, Č1841, Č1940, Č1941).

Page 35: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 35

Upotrebljavaju se kada je neophodna postojanost na povišenim temperaturama i veća prokaljivost. Gotovo svi legirani alatni čelici, kako za rad na hladno tako i za rad na toplo, sadrže hrom. Ali, samo nekoliko čelika za rad na hladno sadrže jedino Cr, dok je većina još legirana sa W, V, Mo, odnosno za rad na toplo još i sa niklom.

Dalje se legirani alatni čelici dele na niskolegirane (ukupan sadržaj legirajućih elemenata ne prelazi 5%) i visokolegirane.

Legirani alatni čelici

Page 36: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 36

Niskolegirani čelici za rad na hladno koriste se za razne vrste alata za obradu čelika, obojenih metala, drveta, plastike, papira. Obrada se odvija na sobnoj temperaturi (na hladno), s tim što temperatura alata usled trenja ne sme za duže vreme preći temperaturu od 300°C.

Kao primer može se navesti Č6840 (za spiralne burgije, glodala, ureznice i nareznice, hirurške instrumente), Č6441 (za noževe za obradu drveta i papira), Č4140 (za preserske alate, ekscentre), Č4830 (alati za jaka dinamička opterećenja).

Niskolegirani alatni čelici za rad na toplo namenjeni su za radne uslove pri temperaturama iznad 300°C; reč je o kovačkim kalupima male ili srednje veličine, alatima za toplo presovanje i ekstruziju (istiskivanje) neželeznih metala, kalupima za livenje pod pritiskom (Al i legura Al, Zn, Mg), alatima za opsecanje na toplo. U ovu grupu spadaju čelik Č5742 namenjen za kovačke alate i Č5741 za livačke kalupe.

Page 37: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 37

Visokolegirani alatni čelici za rad na hladno uglavnom sadrže visok % Cr i C. Tipičan je predstavnik čelik sa 12% Cr i 2% C, oznake Č4150. Visok sadržaj ugljenika omogućuje stvaranje dovoljno karbida hroma koji se odlikuju velikom tvrdoćom i otpornošću na habanje. Gore navedeni čelik je pogodan za alate složenijeg oblika. Koristi se za izradu profilisanih glodala, burgija za lake metale i mesing, testere za metal, kalupe za preradu plastike, presovanje porcelana i keramike kao i za alate za prosecanje na presama.

Visokolegirani alatni čelici za rad na toplo sadrže 5 do 10% W, 0.25-0.45% C i dodatke Cr, V, Ni, Co. I na visokim temperaturama zadržavaju potrebnu tvrdoću i nisu skloni ka prslinama na tim temperaturama. Od ovih čelika grade se alati najviše opterećeni kako mehanički tako i termički. To su Č6451 (za presovanje na toplo u dubokim gravurama, za matrice, trnove alata za probijanje), Č6450 (matrice za toplo presovanje, trnovi, alati za valjanje zavrtnjeva, alati za duboko izvlačenje, kalupi za livenje pod pritiskom), Č4751, Č4753 (za toplo presovanje lakih metala i njihovih legura, za livenje pod pritiskom).

Page 38: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 38

Brzorezni čelici (BRW)

Početkom 20 veka ustanovljeno je da najbolje rezne osobine imaju čelici sa visokim sadržajem volframa (6.3-18% W) i ugljenika (0.8-1.4% C), pošto se zakale sa visoke temperature i visoko otpuste. Još sadrže Cr i V, a ponekad i Mo i Co. Brzorezni čelici zadržavaju visoku tvrdoću do oko 650°C, a imaju oko 10 puta veći kapacitet rezanja i 30 puta duži vek trajanja u odnosu na nelegirane i niskolegirane alatne čelike.

Klasični BRW-čelik (Č6880) sadrži: 0.75% C, 18% W, 4.5% Cr, 1% V. Teži se da karbidi (W2C, V4C3) budu sitnozrnasti i ravnomerno rasporedjeni što se postiže specifičnim postupcima izrade, kovanja i termičke obrade brzoreznih čelika.

Page 39: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 39

Ostali materijali za alate

Danas alati za obradu rezanjem izradjuju ne samo od čelika već i od:

• sinterovanih karbida,

• stelita,

• keramičkih materijala,

• tvrdih termopostojanih jedinjenja i

• dijamanata.

Page 40: 8a - Celici - As

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 40