A szénacél jelenleg nagyon széles körben használt anyag. Mind a közkedvelt hétköznapi cikkekben, mind a monumentális szerkezetekben vagy a precíziós mechanika összetett elemeiben egyaránt használják. Közelebbről megvizsgáljuk a szénacélok különféle típusait, és áttekintjük azok alkalmazását.
A szénacél jelenleg nagyon széles körben használt anyag. Mind a közkedvelt hétköznapi cikkekben, mind a monumentális szerkezetekben vagy a precíziós mechanika összetett elemeiben egyaránt használják. Közelebbről megvizsgáljuk a szénacélok különféle típusait, és áttekintjük azok alkalmazását.
Mi az a szénacél?
A CS (szénacél) jelzéssel is ellátott szénacél (ún. ötvözetlen acél) – más acélfajtákhoz hasonlóan – vas és szén kombinációjából készült anyag. A többi elem tartalma azonban nem haladja meg a BS-EN 10020 szabványban meghatározott határértékeket. Ezek az adalékanyagok általában a százalék töredékét teszik ki – pl. a bórnál kevesebb, mint 0,0008%, a réznél pedig 0,4%.
A szénacél népszerűsége tulajdonságainak köszönhető. Általában könnyen megmunkálható, ráadásul a tipikus alkalmazások esetén megbízható és költséghatékony.
A szénacél fajtái
A szénacélokat több tényező alapján osztályozzák. Ezek közé tartozik az összetétel, a tulajdonságok és az alkalmazás. A fő és alapvető kritérium a szén százalékos aránya. Az ötvözetlen acélok a következőkre oszthatók:
- Alacsony széntartalmú acél – széntartalom akár 0,3%
- Közepes széntartalmú acél – széntartalom 0,3-0,6%
- Magas széntartalmú acél – 0,6% feletti széntartalom
A foszfor- és kén-adalékanyag-tartalom meghatározza az adott típusú acél minőségét. A legjobb minőségű acél tehát összesen nem haladhatja meg a 0,03%-ot, a jobb minőségű acélé – 0,07%, a közönséges minőségű acélé pedig – 0,1%.
A deoxidáció mértéke is fontos. Az öblített acélok a legmagasabb, a félig megmunkált acélok átlagos, a zavartalan acélok pedig a legalacsonyabb fokú deoxidációt. Az öntött acélok általában nagyon jó minőségűek. Az ilyen típusú acélok egyik fajtája az elölt, nem öregedő acél.
Kémiai összetételtől függően kiemelkedik az úgynevezett feldolgozó acél (magas vagy alacsony foszfortartalmú), öntőacél (pl. Pig-P1, Pig-P3, Pig-P6), valamint egyéb ötvözetlen acélok.
A szénacél használata
A szénacélok felosztása hiányos lenne a típusok felhasználás szerinti megkülönböztetése nélkül. A következőképpen különböztetjük meg őket:
- Szerkezeti acél – nagyon népszerű, jellemző alkalmazású acélszerkezetek (hidak, teherhordó keretek, gerendák), készülék- és gépalkatrészek készítésére használják.
- Szerszámacél – pl. fúrók, pengék, tárcsák gyártásához használják. Egy további követelmény ennél az acélnál általában az úgynevezett sekély edzés. Nagyon tartóssá teszi a szerszám felületét, míg a belseje ellenáll az ütéseknek és nem morzsolódik.
- Speciális fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkező acélok – rendkívül nehéz körülmények között működő speciális berendezésekben használják. Az adott munkakörnyezetüknek megfelelő tulajdonságokkal kell rendelkezniük.
Széntartalom az acélban
Az acél széntartalma befolyásolja az acél tulajdonságait – szilárdságát, hajlékonyságát és hegeszthetőségét. Az alacsony széntartalmú acélt általában úgynevezett puhasága és jó hegeszthetősége jellemzi. Emiatt gyakran használják lemezek, mélyen sajtolt alkatrészek, huzalok stb. gyártására.
A közepes széntartalmú acél erősebb, mint az alacsony széntartalmú acél, de nehezebb alakítani, hegeszteni és vágni. Gyakran további temperálást alkalmaznak az edzéshez. Az ilyen típusú acél tulajdonságai miatt pl. gépjármű-alkatrészek, valamint kovácsolt elemek gyártásában is alkalmazható.
A nagy széntartalmú acélt a legnehezebb vágni, hajlítani és hegeszteni. Ezenkívül a temperálás után kemény és törékennyé válik. Szerszámok, kardpengék vagy speciális rugók gyártásához használják.
Gyengén ötvözött acélok hegesztése
Az alacsony széntartalmú acélok összes típusának jó az általános hegeszthetősége. A koksz százalékos arányának növekedésével azonban a hegesztési varrat lehűlése során kialakuló úgynevezett hidegrepedések kockázata is nő. A gyengén ötvözött acélok hegeszthetőségük szerinti felosztásánál a szén-egyenérték (CE) kritériumot kell alkalmazni. Meghatározásánál ismerni kell az adott acél összetételét és a CE = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15 képletet kell használni. A kapott eredménytől függően:
- A CE < 0,42% a könnyen hegeszthető acélt jellemzi
- A CE = 0,42-0,60% korlátozott hegeszthetőségű acélokra vonatkozik
- A CE > 0,60% nehezen hegeszthető acélt jelöl
A nehezen hegeszthető acélok hegesztéséhez speciális módszereket kell alkalmazni. A népszerű technológiai módszerek a következők:
- Előfűtés
- Alacsony hidrogéntartalmú hegesztési eljárások és az illesztések megfelelő tervezési megoldásainak meghatározása
- Az ív lineáris energiájának növelése
A hegeszthető gyengén ötvözött acélok nem támasztanak különleges követelményeket az összekapcsolásukhoz használt eszközökre vonatkozóan. A szénacélok hegesztésére használt hegesztők a legnépszerűbb típusok lehetnek – MIG/MAG, TIG vagy MMA. A megfelelő berendezés kiválasztása elsősorban a hegesztési képzettségtől és a hegesztéssel kapcsolatos minőségi követelményektől függ. Ha magasra van szükség, vagy kisebb elemeket kell hegeszteni, vagy hézagokat kell kitölteni (összeférhetetlenség, repedés), akkor a legjobb választás a precízebb AWI hegesztők.
Összefoglaló
A szénacél számos iparágban széles körben használt anyag. A különféle tulajdonságokkal rendelkező típusok száma lehetővé teszi, hogy az igényeinek megfelelően válassza ki a megfelelőt. A viszonylag alacsony ár és a könnyű megmunkálás miatt az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acél ideális a legtöbb általános szerkezeti alkalmazáshoz. És ami fontos, jelentősen csökkentheti a beruházási költségeket.
A magasabb széntartalmú fajtákat általában professzionálisabb alkalmazásokhoz használják. Bár egyrészt viszonylag olcsók, paramétereik gyakran elegendőnek bizonyulnak szerszámok és fejlettebb termékek, például gépalkatrészek gyártásához.
Vannak speciális szénacélok is. Ezeket szigorúan meghatározott kereskedelmi célokra gyártják (pl. hajóalkatrészek, elektródák), tulajdonságaikat a műszaki szabványok és az átvételi feltételek részletes követelményei szabályozzák.
Megosztás