Szerkezeti acél - tulajdonságok, típusok és alkalmazások

Hogyan válasszuk ki a megfelelő szerkezeti elemekhez az acélt?

A szerkezeti elemek megfelelő anyagának kiválasztásához meghatározott eljárásokat kell követni. Az acél kiválasztásának a következő lépéseket kell követnie:

• az alkatrész üzemeltetési körülményeinek és tulajdonságkövetelményeinek elemzése
• a szükséges tulajdonságok eloszlásának meghatározása az alkatrész felületén és magjában
• az alkatrész gyártási módjának értékelése
• az acélcsoport és az acélminőség meghatározása.

Szükség esetén figyelembe kell venni a hőkezelési módszert is, pl. az árasztási módszert, a hűtőközeg kiválasztását, a hőmérséklettartományt, az acélban lévő szénkoncentráció meghatározását és az edzési paraméterek kiválasztását.

A tervezett szerkezetek acéljainak kiválasztásakor mindig szabványokat és táblázatokat kell használni. Ezek az anyagok minden lényeges információt tartalmaznak, és biztosítják a tervezés helyességét.

Ötvözött szerkezeti acél?

A szerkezeti ötvözött acélokat leggyakrabban az építőiparban és a gép- és berendezésalkatrészekhez használják, amelyek szobahőmérsékleten vagy annál magasabb hőmérsékleten, legfeljebb 300°C-on, alacsony korróziós környezetben működnek. Az ötvözött acélokat ötvöző elemeiknek köszönhetően az ötvözött acélokat nagy statikus és dinamikus terhelésnek kitett szerkezeti alkatrészekhez tervezték. Az acélok kiválasztásának alapvető kritériuma a mechanikai tulajdonságaik, különösen a folyáshatáruk és a szilárdsági határértékük. Ha a szerkezetben nem megengedett a képlékeny alakváltozás, akkor a rugalmassági határ lesz a kiválasztási kritérium. Ha a szerkezetet fárasztó igénybevételnek teszik ki, akkor a tervező a fáradási határértéket tekinti kritériumnak. Az acél kiválasztásának másik kritériuma a törésmechanikai módszerekkel meghatározott tulajdonságok, valamint a kopásállóság.

Kémiai összetétel

Az acél tulajdonságait nagymértékben meghatározza a kémiai összetétel. Az egyes elemek tartalma nagymértékben befolyásolja az acél edzhetőségét, amely az alapvető kritérium a szerkezeti elemekhez használt acél kiválasztásakor. Különösen fontosak itt az Mn, Cr, Si, Ni vagy Mo. A karbidképző elemek, azaz a Cr, V, Mo vagy W fontos szerepet játszanak, mivel hozzájárulnak a karbidok kialakulásához, és így növelik a keménységet, a kopásállóságot, befolyásolják a finomszemcsés szerkezetek kialakulását, és ezáltal javítják a mechanikai és technológiai tulajdonságokat. A szerkezeti acélok legkedvezőbb tulajdonságait hőkezelési műveletek, általában árasztás és edzés után érik el.

Ötvözetlen szerkezeti acélok

A nem ötvözött szerkezeti acélokat nagyon gyakran használják az építőiparban és az általános alkalmazásokban a kis terhelésű alkatrészeknél. Ezeket az alkatrészeket gyakran hegesztéssel, csavarozással vagy szegecseléssel kötik össze. Ezeket az acélokat általában melegen alakított állapotban, hosszú és lapos termékek formájában szállítják, meleghengerlés után, többek között vastag vagy vékony lemezek, rudak, szelvények vagy szalagok formájában. Ezen acélok mechanikai tulajdonságai a kémiai összetételtől és az acéltermék vastagságától is függnek. Ezek az acélok olyan alapvető kémiai elemeket tartalmaznak, mint a szén, mangán, néha szilícium, valamint P, S és N. A mechanikai tulajdonságok meghatározásához a legfontosabb érték a MPa-ban megadott minimális folyáshatár, amelynek értékét az "S" betű után adják meg a szerkezeti acél jelölésére, pl. S235, S355.

Az építőipar gyakran használ ötvözetlen szerkezeti acélokat kerek, négyzet és téglalap alakú üreges szelvények formájában, legfeljebb 65 mm falvastagsággal, varrat nélkül és hegesztve egyaránt.