Konstruktionsstål, højstyrkestål, støbejern - Materials.dk
Konstruktionsstål, højstyrkestål, støbejern - Materials.dk
Konstruktionsstål, højstyrkestål, støbejern - Materials.dk
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Efteruddannelse i Materialeteknologi • Kursus SI I B<br />
Materialekendskab<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong>, <strong>højstyrkestål</strong> og<br />
<strong>støbejern</strong><br />
Kursusmateriale udviklet under lov 271 om efteruddannels e<br />
i et samarbejde mellem<br />
Danmarks Ingeniørakademi, Dansk Teknologisk Institut ,<br />
FORCE Institutterne, Forskningscenter Risø m .fl .<br />
1991
Materialekendska b<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong>, <strong>højstyrkestål</strong> og støbejer n<br />
1 . udgave, 1 . oplag, 199 1<br />
© Undervisningsministeriet — lov 27 1<br />
Grafisk design :<br />
Grethe Jensen og Inger Vedel, DTI/Grafi k<br />
Sats: Repro-Sats Nord, Skage n<br />
Tryk :<br />
Omslag : Reproset, Københav n<br />
Indhold : DTI/Tryk, Taastru p<br />
Dansk Teknologisk Institut<br />
Forlaget<br />
ISBN 87-7756-145-7<br />
Kopiering i uddrag tilladt med kildeangivelse
Materialekendskab - konstruktionsstål ,<br />
<strong>højstyrkestål</strong> og <strong>støbejern</strong><br />
Forord 7<br />
1 Historie 1 1<br />
Behandles i Sl-A<br />
2 Anvendelse 12<br />
2 .1 <strong>Konstruktionsstål</strong> 1 4<br />
2 .2 Maskinstål 16<br />
2 .3 Støbejern 19<br />
3 Fremstilling 2 1<br />
Behandles i S1-A<br />
4 Metallurgi 2 2<br />
4.1 Kortfattet resume af den generelle stålmetallurgi 2 2<br />
4.2 <strong>Konstruktionsstål</strong> (inkl . maskinstål) 25<br />
4.2 .1 Afgrænsning af konstruktionsstål fra øvrige stålgrupper 26<br />
4 .2 .2 <strong>Konstruktionsstål</strong>s og maskinståls særlige metallurgiske<br />
forhold 27<br />
4.3 Højstyrkestål 28<br />
4 .3 .1 Historisk oversigt 28<br />
4.3 .2 Mekanismer for styrkeforøgelse i relation til <strong>højstyrkestål</strong> 29<br />
4 .3.3 Varmebehandling under og efter bearbejdning 35<br />
4.4 Støbejern 36<br />
4 .4 .1 Størkning og afkøling 36<br />
4 .4 .2 Struktur og deraf følgende egenskaber 4 1<br />
4 .4 .3 Hovedelementernes betydning for struktur og egenskaber 5 0<br />
5 Fysiske og mekaniske egenskaber 5 3<br />
5 .1 Mekaniske egenskaber 5 3<br />
5 .1 .1 Faktorer med indflydelse på stålenes mekaniske egenskaber 5 4<br />
5.2 Fysiske egenskaber 56<br />
5 .3 Præsentation af data — hvor findes de 57
6 Legeringstyper 5 9<br />
6 .1 <strong>Konstruktionsstål</strong> og maskinstål 59<br />
6.1.1 <strong>Konstruktionsstål</strong> (bygningsstål) 6 0<br />
6.1 .2 Maskinstål 6 4<br />
6.2 Højstyrkestål 6 7<br />
6.2.1 HSLA stål 6 7<br />
6.2 .2 Refosforiserede stål (P-stål) 70<br />
6.2.3 Dual Phase stål 71<br />
6.2 .4 Normer og standarder 7 2<br />
6 .3 Støbejern 7 4<br />
6.3 .1 Ulegeret gråt <strong>støbejern</strong> og SG-jern 74<br />
6,3.2 Austenitisk <strong>støbejern</strong> 7 8<br />
6 .3.3 Martensitisk <strong>støbejern</strong> 79<br />
6.3.4 Bainithærdet SG-jern 80<br />
6 .3.5 Nogle sporelementers virkning i <strong>støbejern</strong> 81<br />
7 Prøvning 8 9<br />
7 .1 Mekaniske prøvningsmetoder 8 9<br />
7.2 Ikke destruktive prøvningsmetoder 8 9<br />
7.3 Hårdhedsmåling med mobilt udstyr 9 6<br />
7.4 Lagtykkelsesmåling med mobilt udstyr 9 6<br />
7 .5 Prøvning i praksis - eksempler 98<br />
7.5.1 Bestemmelse af en stålplades materialekvalitet (St 44 .2) 9 8<br />
7.5 .2 Kontrol af varme- og overfladebehandlede slagler 9 9<br />
7.5 .3 Kvalitetskontrol af søm 10 0<br />
7.5.4 Kontrol af grafittens mikrostruktur i <strong>støbejern</strong> 100<br />
7.5.5 Kontrol af <strong>støbejern</strong> kvalitet GG 25 10 0<br />
7.5 .6 Kontrol af <strong>støbejern</strong> for fremstillingsfejl 10 1<br />
8 Dokumentation (certifikater) 10 2<br />
9 Fordele/ulemper 10 8<br />
9 .1 Overbelastningsbrud 11 0<br />
9 .1.1 Sejt overbelastningsbrud 11 0<br />
9 .1.2 Kløvningsbrud 11 1<br />
9 .2 Udmattelsesbrud 114<br />
9 .3 Sprødhedsformer 11 9
9.4 Krybning 120<br />
9 .5 Slid 12 1<br />
9 .6 Korrosion 123<br />
10 Leveringsformer 12 6<br />
10 .1 Lager 126<br />
10 .2 Forskrivning 12 6<br />
10 .3 Rammeaftaler 12 6<br />
11 Prisforhold 12 8<br />
11 .1 Plader 12 8<br />
11 .2 Stangstål 13 1<br />
11 .3 Bygningsstål 132<br />
11 .4 Ror 132<br />
11 .5 Åbne koldvalsede profiler 132<br />
11 .6 Blankstål 132<br />
11 .7 Prissammenligninger 132<br />
Stikord 135
Forord<br />
Denne lærebog indgår i et omfattende, modulopbygget system<br />
af efteruddannelseskurser, »Efteruddannelse i Materialeteknologi«,<br />
som har til formål at ruste dansk erhvervsliv til at<br />
arbejde optimalt med såvel nye som kendte materialetyper.<br />
Systemet dækker således alle materialetyper fra <strong>støbejern</strong> ,<br />
stål, rustfrit stål, aluminium og diverse metallegeringer over<br />
plast, fiberforstærket plast og sandwichmaterialer til keramiske<br />
og pulvermetallurgiske materialer . For hver materialetype<br />
vil der være kurser i relevante emner som grundlæggende<br />
materialekendskab, materialevalg, forarbejdning o g<br />
konstruktion, nedbrydningsformer og tilstandskontrol<br />
m.m.m .<br />
Tanken med det modulopbyggede efteruddannelsessyste m<br />
er, at virksomheder - eller enkeltpersoner - har mulighe d<br />
for at sammensætte et kursusforløb som er tilpasset det aktuelle<br />
behov, hvad enten det drejer sig om at gå i dybde n<br />
med et materialeområde, eller man ønsker at udvide sin e<br />
kvalifikationer til flere materialetyper f .eks. inden for e t<br />
emne som forarbejdningsprocesser. Det er naturligvis vore s<br />
håb, at denne lærebog enten i forbindelse med det pågældende<br />
kursus - eller ved selvstudium - vil være et godt bidrag<br />
til en sådan opgradering af kvalifikationerne hos de n<br />
enkelte .<br />
For at bogen kan tjene både som kursusmateriale, opslags -<br />
bog og kilde til supplerende viden, er den forsynet me d<br />
mange figurer, der underbygger teksten, samt margentekste r<br />
og index, der letter opslag . Visse afsnit i teksten vil være for -<br />
synet med en tyk sort streg langs margin som indikation af,<br />
at det pågældende afsnit specielt henvender sig til læsere<br />
med ingeniørmæssig baggrund el .lign . . I forbindelse med<br />
kurser vil bogen blive ledsaget af en arbejdesmappe inde -<br />
holdende supplerende materialer, øvelsesvejledninger, op -<br />
gaver m .v.<br />
Kurserne er udviklet i et konsortium bestående af Danmarks<br />
Ingeniørakademi (maskinafdelingen), Dansk Teknologisk<br />
Institut, FORCE Institutterne og Forskningscenter RISØ<br />
samt en række danske virksomheder . I denne forbindelse<br />
7
skal der lyde en tak til de mange rundt omkring i virksom -<br />
hederne, der har bidraget til udviklingsarbejdet i form a f<br />
klarlægning af behov og løbende vurdering af materialet ve d<br />
deltagelse i følgegrupper m .v. (ingen nævnt - ingen glemt!) .<br />
Udviklingsarbejdet er foretaget med støtte fra Undervisningsministeriet<br />
(Lov 271 - Lov om Efteruddannelse) og her -<br />
under har Indsatsgruppen for Materialeteknologi samt d e<br />
tilknyttede referee's ligeledes ydet en god indsats med hen -<br />
blik på afstemning mellem erhvervslivets behov og materia -<br />
lets indhold .<br />
Taastrup, september 1991<br />
På konsortiets vegne -<br />
Lorens P. Sibbesen<br />
(projektadministrator)<br />
8
Forord til S1 /B<br />
Modulet SI, »Materialekendskab - stål, <strong>højstyrkestål</strong> & støbe -<br />
jern« er af praktiske grunde opdelt i :<br />
S1/A: Materialekendskab - stål, <strong>højstyrkestål</strong> & <strong>støbejern</strong><br />
(generelt )<br />
Sl/B : Materialekendskab - stål, <strong>højstyrkestål</strong> & <strong>støbejern</strong><br />
(konstruktion)<br />
Sl/C: Materialekendskab - stål, <strong>højstyrkestål</strong> & <strong>støbejern</strong><br />
(værktøj )<br />
Til hver af disse delmoduler er der udarbejdet en lærebog .<br />
Den foreliggende bog udgør sammen med en arbejdsmapp e<br />
det kursusmateriale, som anvendes i Sl-B .<br />
I dette kursus gives en grundig indføring i den store gruppe<br />
af konstruktionsstål (herunder maskinstål) og <strong>støbejern</strong>slegeringer,<br />
som i dag har udbredt anvendelse i de fleste brancher.<br />
Egenskaber, fortrin og ulemper belyses .<br />
Endvidere behandles de nye interessante typer højstyrke -<br />
stål, som har kunnet/vil kunne erstatte konstruktionsstål til<br />
en række formål .<br />
Ved udarbejdelsen af materialet har fig . forfattere medvirket :<br />
Kim Glavind Rasmussen, Erik Ravnborg, Mariann e<br />
Schmidt, Kirsten Arndal Rotvel, Vagn Nielsen, Asger Sturlason,<br />
Dansk Teknologisk Institut og Erik Kaag, SCS Stål A/S .<br />
Arhus, oktober 1991<br />
Kirsten Arndal Rotvel Kim Glavind Rasmussen<br />
Civilingeniør Civilingeniør<br />
9
Historie 1<br />
Dette emne behandles i S1-A .<br />
11
2 Anvendelser<br />
Fig . 2 . 1<br />
Verdensproduktionen af de væsentligste<br />
metalliske materialer i<br />
vægtprocent . Al = aluminium ,<br />
Zn = zink, Pb = bly, Ni = nikkel ,<br />
Mg = magnesium, Sn = tin o g<br />
Ti = titan (ref . 1)<br />
De metalliske materialer og deres legeringer opdeles almindeligvis<br />
i de to hovedgrupper :<br />
• Jernlegeringe r<br />
• Ikke-jernlegeringer<br />
Som illustreret i fig. 2 .1, udgør jernlegeringerne langt den<br />
største andel af verdensproduktionen af metaller.<br />
AI (1 .75 )<br />
Cu (1 .2 )<br />
Zn (0.8)<br />
Pb (0.6)<br />
Ni (0 .1)<br />
Mg<br />
Sn (0 .1 )<br />
Ti<br />
Jernlegeringer, definition Gruppen af jernlegeringer dækker legeringer med over 98 %<br />
jern til højtlegerede stål med op til 50% indhold af forskellige<br />
legeringselementer .<br />
Alle andre metallegeringer tilhører gruppen »ikke-jernlegeringer«,<br />
som igen kan opdeles i letmetaller (titan, aluminium,<br />
magnesium m .fl .), lavt smeltende metaller (bismuth ,<br />
tin, bly m.fl .), tungtsmeltende metaller (molybdæn, niob,<br />
tantal og wolfram m .fl.), ædelmetaller (guld, sølv, platin<br />
m .fl .) o.s .v.<br />
Jernlegeringer, hvor stål er den mest anvendte type, udgø r<br />
ca . 90% af verdens totalforbrug af metalliske materialer .<br />
12
Ved stål forstås et materiale, som i vægtprocent indeholder<br />
mere jern end noget andet enkelt element, og som har e t<br />
kulstofindhold, der generelt er mindre end 2%, og som<br />
indeholder andre elementer/grundstoffer . Et begrænset anta l<br />
kromstål kan indeholde mere end 2% kulstof, men 2% er det<br />
almindelige skel mellem stål og <strong>støbejern</strong> .<br />
Dette kapitel er en introduktion til de stål- og <strong>støbejern</strong>styper,<br />
som anvendes til almindelige konstruktionsformål, emnefremstilling<br />
og til fremstilling af støbte produkter .<br />
Kapitlet omfatter en kort gennemgang af de væsentligste<br />
stål- og <strong>støbejern</strong>styper, med eksempler på materialernes ty -<br />
piske anvendelser og kendetegn .<br />
I afsnittet om legeringstyper kapitel 6 vil de enkelte type r<br />
blive gennemgået mere detaljeret .<br />
De rustfrie stål og værktøjsstålene beskrives i kompendiern e<br />
»Materialekendskab - værktøjsstål« og »Materialekendskab<br />
rustfrit stål« .<br />
Stål klassificeres efter flere forskellige princippet :<br />
• Den kemiske sammensætning, f .eks. ulegerede stål<br />
• Fremstillingsmetoden, f .eks. koldtvalsede plader<br />
• Produktformen, f .eks. stålrør<br />
• Anvendelsen f .eks. kuglelejestå l<br />
• Produktionsmetoden f .eks. valsede eller støbte stållegeringe r<br />
eller ved en kombination heraf, f .eks. »Varmvalsede produkter<br />
af ulegerede konstruktionsstål «<br />
Det er derfor ikke muligt at vise en logisk opbygget oversig t<br />
over eksisterende stål- og <strong>støbejern</strong> .<br />
Udbudet af kommercielt tilgængelige stål- og <strong>støbejern</strong>s kvaliteter<br />
afspejler de forskellige praktiske forhold, som er af be -<br />
tydning ved materialevalg, f .eks . :<br />
• prisen<br />
• styrken i forhold til vægte n<br />
• behovet for dokumentation af stålets egenskaber f .eks. til<br />
kritiske konstruktioner som trykbelastede kedler .<br />
• anvendelsestemperaturen - høj temperatur (styrkeskaber/krybning)<br />
- lav temperatur (slagsejhed)<br />
13<br />
Stål og <strong>støbejern</strong>, definition<br />
Ingen logisk oversigt over stål -<br />
og støbejer n
Fig . 2 . 2<br />
2.1<br />
• korrosionsbestandigheden f .eks. vejrbestandighe d<br />
• overfladekvaliteten<br />
• svejsbarheden<br />
• formgivningsegenskaberne<br />
• bearbejdeligheden<br />
• mekaniske egenskaber (styrke, udmattelse, hårdhed ,<br />
m.fl .)<br />
• fysiske egenskaber<br />
• egnethed til overfladebehandling f .eks. emaljering<br />
I dette kompendium skelnes mellem to stål-hovedtype r<br />
• Konstruktionsstå l<br />
• Maskinstål (hermed menes stål til emnefremstilling )<br />
som igen kan deles op i en række undertyper. Fig . 2.2 redegør<br />
for, hvordan de stål, som beskrives i dette kompendium,<br />
er fordelt på de to hovedgrupper. De anvendte stålbetegnelserne<br />
er danske oversættelser af de ståltypebetegnelser, der<br />
arbejdes med i de tyske standarder, og som for de fleste ty -<br />
pers ve<strong>dk</strong>ommende også er kendt dansk terminologi .<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong> Maskinstå l<br />
• Alm . konstruktionsstål • Automatstå l<br />
• Vejrbestandigestål • Indsætningsstå l<br />
• Finkornstål • Sejhærdningsstå l<br />
• Højstyrkestål • Nitrerstå l<br />
• Koldseje stål • Fjederstå l<br />
• Kuglelejestå l<br />
Konstruktionsstå l<br />
Almindelige konstruktionsstål (DS/EN 10025 (04 .91)<br />
Ved almindelige konstruktionsstål forstås varmtvalsede,<br />
ulegerede stålprodukter, som anvendes til konstruktioner ,<br />
hvortil der ikke stilles nogle særlige krav .<br />
Gruppen af konstruktionsstål omfatter stålkvaliteter med garanterede<br />
minimum trækstyrker fra 310 til 690 Nlmm2 og<br />
med garanteret minimum slagsejhedsværdier til - 20°C .<br />
Standarden omfatter syv ståltyper, hvoraf de tre er velegne -<br />
de til svejsning .<br />
14
De almindelige konstruktionsstål anvendes f.eks. til svejste<br />
konstruktioner i bygninger, maskiner og transportudsty r<br />
samt til løftestænger, aksler og lign . i almindelig maskinkonstruktion<br />
.<br />
Vejrbestandige stå l<br />
Et stål betegnes som vejrbestandigt, når det i ubeskyttet tilstand<br />
har en bedre korrosionsbestandighed mod atmosfærisk<br />
korrosion end almindelige konstruktionsstål, og nå r<br />
denne forskel er opnået ved legering med små mængder<br />
kobber og evt . fosfor . Disse legeringselementer bevirker, at<br />
stålet i første omgang korroderer, men at korrosionsproduktet<br />
er tæt og har god vedhæftning, således at den efterfølgende<br />
korrosionsproces hæmmes .<br />
Det vejrbestandige ståls korrosionsprodukt (rust) giver normalt<br />
en god beskyttelse i industri-, by og landatmosfære ,<br />
men levetiden er selvfølgelig bestemt af de nævnte klimatiske<br />
forhold og mikroklimaet lige omkring materialet og evt .<br />
luftens indhold af skadelige stoffer som klor .<br />
Stålene anvendes f .eks . som facadebeklædning på huse og<br />
vindmølletårne, elmaster og lign .<br />
Højstyrkestå l<br />
De stål, der betegnes høj styrkestål, er forædlede almindelig e<br />
konstruktionsstål, som er udviklet til højere styrker samtidig<br />
med at stålenes evne til at kunne formgives (koldt) og svejses<br />
er uændrede eller bedre i sammenligning med almindelige<br />
konstruktionsstål . Højstyrkestål anvendes, hvor styrke/vægt<br />
forholdet ønskes forbedret eller optimeret . Stålen e<br />
udnyttes f .eks. til store stationære svejste konstruktioner og<br />
som bærende konstruktion i skyskrabere . Højstyrkestål er<br />
også meget anvendt i transportsektoren f .eks. til jernbane -<br />
vogne, blokvogne, busser, påhængsvogne, entrepenørmaskiner,<br />
mineudstyr m .v.<br />
Der findes en række forskellige typer <strong>højstyrkestål</strong>, som be -<br />
handles yderligere i afsnittet kapitel 6 .<br />
Svejsbare finkornstål<br />
Svejsbare finkornstål er en type stål, som især anvendes til<br />
15<br />
Vejrbestandighe d<br />
Beskyttelse i industri-, by o g<br />
tandatmosfære<br />
Forædlede almindelige konstruktionsstå<br />
l<br />
Gode styrke/vægt forhol d
kedler og trykbeholdere . Stålene er kendetegnet ved en finkornet<br />
stuktur i leveringstilstanden og ved, at denne finkornede<br />
struktur bevares ved svejning . Dette betyder, at materi-<br />
God sikkerhed mod sprødbrud alet har en god sikkerhed mod sprødbrud . Stålene leveres<br />
med garanterede styrketal i temperaturintervallet - 60°C til<br />
400°C .<br />
Anvendelseseksempler : beholdere, kraner, broer, olie- og<br />
gasledninger.<br />
Koldseje stå l<br />
Denne type stål er beregnet til konstruktioner og komponenter,<br />
som skal anvendes ved lave temperaturer (-60°C<br />
-196°C) .<br />
Dokumenterede slagprøvnings- Der er tale om svejsbare stål med krav til slagsejheden, d .v.s .<br />
værdier dokumentation for materialernes modstand overfor sprød -<br />
brud ved slagsejhedsprøvning .<br />
Anvendelseseksempler: trykbeholdere, køle/fryseanlæg, de -<br />
le til kole/frysemaskiner, luftfart, fjerngasledninger, dele for<br />
gasfyldningsanlæg, kryotekniske apparater.<br />
Kedel- og beholderstå l<br />
Som det fremgår af navnet, er der tale om stål til kedler o g<br />
Meget lig konstruktionsstål beholdere . Stålene er i princippet identiske med de almin -<br />
delige konstruktionsstål, blot med en større grad af dokumentation<br />
for materialernes egenskaber.<br />
2 .2 Maskinstå l<br />
Kendetegn<br />
Anvendelseseksempler : Kedler- og beholdere uden tryk .<br />
Sejhærdningsstå l<br />
Til gruppen af sejhærdnings stål hører stål, som indeholde r<br />
0,25 - 0,50% kulstof samt en vist indhold af legeringselementer<br />
(f.eks . krom, nikkel og molybdæn), således at stålene en -<br />
ten kan hærdes ved luft- eller olieafkøling .<br />
Stålene benyttes til fremstilling af mekanisk højtbelasted e<br />
ogleller udmattelsesbelastede dele fortrinsvist i maskin- og<br />
Egner sig til overfladehærdning køretøjskonstruktion. Stålene egner sig til overfladehærd -<br />
16
ving ved flamme- eller induktionshærdning . Nogle kvaliteter<br />
med krom, molybden, vanadin eller aluminium egner<br />
sig også til nitrering .<br />
Anvendelseseksempler : konstruktionsdele udsættes for sto r<br />
belastning f.eks skruer, løftestænger, krumtapaksler, geardele<br />
som spidshjul, dele til landingsstel på luftfartøjer m .v.<br />
Borlegerede stå l<br />
Borlegerede stål er hærdbare stål med ca . 0,3% kulstof, og<br />
som er legeret med 0,002 - 0,003% bor. Stålene kan formgi -<br />
ves, svejses (med forvarmning) og derefter hærdes indtil 56 0<br />
HB afhængig af type og dimension. Stålene handles ofte under<br />
betegnelsen slidstål .<br />
Stålene er især udviklet til konstruktion af dele, som udsæt -<br />
tes for lettere abrasivt slid . F.eks. lad til lastbiler, skovle til<br />
gravemaskiner, graveredskaber (skovle, spader), savklinger ,<br />
knive, konstruktionsdetaljer til jordbrugsmaskiner m .v.<br />
Nitreringsstå l<br />
Nitreringsstål er stål, som er beregnet til indsætning med<br />
kvælstof (N) i overfladen .<br />
Forudsætningen for en hårdhedsforøgelse er, at stålet indeholder<br />
nitriddannende stoffer som f.eks . krom, molybden<br />
og især aluminium .<br />
Nitrerede stål kan gøres hårdere end opkullede stål, me n<br />
overfladelaget er tyndere og sprødere, hvorfor store kontakt -<br />
tryk kan bryde laget. Den nitrerede overflade har en ikke -<br />
metallisk karakter og udnyttes især, hvor der er problemer<br />
med rivning .<br />
Indsætningsstå l<br />
Herved forstås stål med et et relativt lavt kulindhold på 0, 1<br />
0,3%, som kan indsættes med kulstof i overfladen og derp å<br />
hærdes og anløbes . Dette resulterer i en hård overflade, me d<br />
god styrke- og slidegenskaber, medens kernen forbliver duktil/sej<br />
. Indsætningsdybden afhænger af indsætningsmidlet<br />
og indsætningstiden, men er typisk indtil 1 mm . Kulstofindholdet<br />
kan i overfladen nå op på ca . 1% .<br />
17<br />
Kan formgives, svejses og hær -<br />
des<br />
Indsætning med kvælstof<br />
Nitriddannende stoffe r<br />
Hårdere end opkullede stå l<br />
Indsættes med kulstof
Udviklet til skærende bearbejdnin<br />
g<br />
Høj flydegrænselelasticitetsg<br />
ræns e<br />
Anvendelseseksempler : Glidelåseringe, slagler, sliddele til<br />
maskiner, geardele f .eks . tandhjul, drejeled, aksler m .v.<br />
Automatstå l<br />
Automatstål omfatter ståltyper, som er specielt udviklet ti l<br />
skærende bearbejdning, og som er kendetegnet ved god bearbejdelighed<br />
og spånbrydende egenskaber .<br />
Stålene udnyttes ofte ved fremstilling af masseproducerede<br />
dele .<br />
De automatstål, som er beregnet til indsætning eller hærdning,<br />
har i almindelighed ringere bearbejdningsegenskaber ,<br />
idet bearbejdeligheden generelt er aftagende med stigend e<br />
indhold af kul (C), silicium (Si) og mangan (Mn) . Stålene lader<br />
sig kun vanskeligt svejse .<br />
Fjederstå l<br />
Et fjederstål er kendetegnet ved et stort elastisk arbejdsområde,<br />
hvilket vil sige at stålet har en høj flydegrænselelasticitetsgrænse.<br />
De store styrker opnås enten ved varmebehandling<br />
eller ved koldformgivning .<br />
Under drift påvirkes fjedermaterialerne fortrinsvist af dynamiske<br />
belastninger. Hermed er overfladebeskaffenhed og<br />
eventuelle slagger (størrelse, form og fordeling) af særlig be -<br />
Stor kærvfølsomhed tydning, især fordi materialerne er meget kærvfølsomm e<br />
p .g .a. de høje styrker. Hærderevner og afkulning er i forlængelse<br />
heraf de hyppigste årsager til havari .<br />
For at forbedre udmattelsesstyrken af højt belastede fjeder -<br />
Forbedring af udmattelsesstyr- materialer, er det almindeligt at behandle overfladen ve d<br />
ken ved shot-peening<br />
shotpeening. Herved opnås en gunstig overflade tilstand<br />
med trykspændinger i overfladen .<br />
Anvendelse : alle typer fjedre f .eks. fjederringe, tallerkenfjedre,<br />
bladfjedre, skruefjedre, torsionfjedre m .v. Komponenter<br />
som enten via konstruktion og/eller design udnytte r<br />
metallernes elastiske (fjedrende) egenskaber ved cyklisk el -<br />
ler statisk belastning .<br />
18
Kuglelejestå l<br />
Kuglelejestål er beregnet til de kuglelejedele som udsætte s<br />
for høje (lokale) udmattelsesbelastninger og slidende påvirkning<br />
. Der er tale om stålkvaliteter, der som minimum ka n<br />
overfladehærdes . Stålene er kulstofholdige og typisk legere t<br />
med krom .<br />
Mar-aging stål (mar = martensit og aging = modning )<br />
Mar-aging stål er et specialstål, som hovedsaglig anvende s<br />
indenfor luft- og rumfartsindustrien og til værktøjsfremstilling<br />
.<br />
Der er tale om en ståltype med høj styrke, som adskiller sig<br />
fra konventionelle stål ved at lade sig hærde ved en metallurgisk<br />
reaktion, som involverer nikkel .<br />
Der er tale om ståltyper med flydespændinger i området<br />
1070-2420 MPa. Da stålet afviger fra almindelige stål, har<br />
denne ståltype derfor nogle helt specielle anvendelser, der<br />
baserer sig på følgende egenskaber :<br />
• Materialet kan bearbejdes efter hærdning/anløbning, men<br />
før modning .<br />
• Styrkeforøgelsen ved modning medfører kun små dimensionsændringer.<br />
• God svejsbarhed .<br />
• Brudsejheden er betydelig bedre end konventionelle stå l<br />
med samme styrker .<br />
Anvendelseseksempler : lejer, transmissionsaksler, koblinger,<br />
bolte, dorne, matricer.<br />
Støbejern 2 .3<br />
Støbejern er legeringer af jern, kul og silicium, som indeholder<br />
mere end 2% kulstof og 1 - 3% silicium .<br />
Der kan opnås store variationer i egenskaberne ved at varierer<br />
forholdet mellem kulstof og silicium og ved legering me d<br />
forskellige metalliske og ikke-metalliske elementer og ved a t<br />
variere smelte-, støbe- og varmebehandlings metoder . Gruppen<br />
af <strong>støbejern</strong> omfatter gråt - og hvidt <strong>støbejern</strong>, SG-jer n<br />
(sejgjern) og aducerjern . Betegnelsen gråt og hvidt <strong>støbejern</strong><br />
refererer til brudfladens udseende . SG-jern udviser i mod -<br />
19<br />
Gode slid- og udmattelsesegenskabe<br />
r<br />
Stor styrke<br />
Store forskelle i <strong>støbejern</strong>s egenskabe<br />
r
sætning til gråt- og hvidt <strong>støbejern</strong> evnen til plastisk deformation<br />
(duktilitet) . Aducerjern udstøbes som hvidt støbe -<br />
jern og varmebehandles derefter for at give den nødvendig e<br />
duktilitet . Aducergods anvendelse er meget begrænset efte r<br />
at SG-jernet blev introduceret .<br />
I gråt <strong>støbejern</strong> udskilles kulstof- I gråt <strong>støbejern</strong> udskilles kulstoffet som flagegrafit ved størk -<br />
fet som flagegrafit ningen. Dette er baggrunden for mange af de gode egenskaber,<br />
som kendetegner gråt <strong>støbejern</strong>, som f .eks. :<br />
• Stor dæmpningskapacitet<br />
• Lav kærvfølsomhed (materialet er fyldt med kærve )<br />
• God bearbejdelighed<br />
• Gode glideegenskabe r<br />
Støbejern hører til de billigste Støbejern hører til de billigste støbelegeringer. Andre støbestøbelegeringer<br />
legeringer bør derfor kun overvejes, såfremt <strong>støbejern</strong>s mekaniske<br />
- eller fysiske egenskaber ikke er tilfredstillende .<br />
Gråt <strong>støbejern</strong> anvendes f .eks. til lejehuse, maskinstativer ,<br />
kileremskiver m .v.<br />
I hvidt <strong>støbejern</strong> udskilles kul- Hvidt <strong>støbejern</strong> er kendetegnet ved, at alt kulstoffet størkne r<br />
stoffet som karbider som karbider, hvilket gør materialet meget hårdt og skørt .<br />
Hvidt <strong>støbejern</strong> anvendes hovedsaglig til slidbestandige<br />
komponenter (abrasivt slid) så som knuselegemer.<br />
I SG-jern udskilles kulstoffet som SG-jern indeholder kulstof udskilt som kugler i modsætning<br />
kugler til flager i gråt <strong>støbejern</strong> . Ofte bruges SG-jern i den støbt e<br />
tilstand, men mange gange varmebehandles materialet også .<br />
Disse varmebehandlinger har samme effekt på <strong>støbejern</strong>e t<br />
som på stål .<br />
SG-jern kan legeres med nikkel, molybden, kobber eller<br />
krom for at forbedre styrken, hærdbarheden eller korrosionsegenskaberne<br />
.<br />
SG -jern har sammenlignende SG-jern har sammenlignende egenskaber som stål og veelegenskaber<br />
som stål ges i konkurrence hermed . Som et typisk eksempel på anvendelse<br />
af SG-jern kan nævnes krumtapaksler .<br />
Referencer<br />
1 . Mahmoud M . Farag : »Selection of Materiales and Manufacturing<br />
Processes for Engineering Design« . Prentice Hall<br />
International (UK) Ltd, 1989.<br />
20
Fremstilling 3<br />
Dette emne behandles i Sl-A .<br />
21
4<br />
4 .1<br />
Metallurgi<br />
Kortfattet resume af den generelle stålmetallurgi<br />
Stål er betegnelsen for de metallegeringer, som fremkom -<br />
mer, når man blander kulstof i jern . En mindre andel kulsto f<br />
kan gå i fast opløsning i jern, men en større andel kulsto f<br />
danner en kemisk forbindelse med jern .<br />
Denne såkaldte intermediære forbindelse er en jernkarbi d<br />
(Fe 3C), som kaldes cementit .<br />
Stål er legeringer mellem jern De jern-kulstoflegeringer, som har teknisk, kommerciel in -<br />
og kulstof teresse, indeholder op til 6,7% kulstof . Op til ca . 2% kulstof<br />
betegnes legeringerne som stål, og ved højere kulstofindhold<br />
er det <strong>støbejern</strong>slegeringer.<br />
Som mange andre materialer optræder stål i fast, flydend e<br />
eller luftformig tilstand, afhængigt af temperaturen og trykket,<br />
men herudover kan stål i fast tilstand forekomme i forskellige<br />
faser, d .v.s. med forskellige krystalgitteropbygninger .<br />
Da disse faser kan indeholde en begrænset andel kulstof i<br />
fast opløsning, vil der normalt optræde udskillelser af cementit.<br />
Forekomsten af faser og udskillelser er afhængig af tempera -<br />
tur, tryk og legeringens koncentration d .v.s. sammensætning.<br />
De såkaldte tilstandsdiagrammer viser sammenhængen<br />
mellem disse parametre ved atmosfærisk tryk . Tilstandsdiagrammet<br />
for jern-kulstof ses afbildet i fig . 4.1 for et<br />
kulstofindhold op til 2% .<br />
Ferrit, cementit og perlit Ved stuetemperatur optræder der en fase betegnet ferrit o g<br />
den omtalte intermediære forbindelse, cementit, samt et 3 .<br />
strukturelement betegnet perlit, der er en blanding melle m<br />
ferrit og cementit opbygget med skiftevise lameller. Fordelin -<br />
gen mellem de 3 strukturelementer afhænger af kulstofkoncentrationen,<br />
og den kan udregnes via tilstandsdiagramme t<br />
(vægtstangsreglen) .<br />
Tilstandsdiagrammet er principielt kun gældende for rene<br />
jern-kulstoflegeringer. Selv de såkaldte ulegerede stål indeholder<br />
en mindre andel legeringselementer og urenheder .<br />
22
Ferrit = oc<br />
o~<br />
1600<br />
153 9<br />
1500 H<br />
140 0<br />
130 0<br />
120 0<br />
110 0<br />
100 0<br />
900<br />
600<br />
500<br />
40 0<br />
30 0<br />
_<br />
300 -<br />
200 -<br />
100 -<br />
0<br />
~~~~<br />
,b,<br />
Austen it =<br />
_ nMax<br />
,',Nor~ha<br />
,<br />
Smelte + Y<br />
,<br />
s,,<br />
edc,te~per'<br />
era<br />
, Pm<br />
to;<br />
Austen it<br />
+ ce ment it<br />
Fer r it<br />
nn +austenit A3hØrd~ 'n9<br />
~~~~~i~i~i i~~i i i~~iii~ i i i~~ i~ i i~%i~iii~<br />
P Ai ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ K<br />
uIIIIIIIIIIIIIIIIIIIItIIIIIIIIIIIIIIIIII S æroi .isenng<br />
\►M M<br />
IIII I<br />
Rek r<br />
`<br />
..y~ .►M~►MM► M A MM NI M M MM MM MM MM NIO•■ Ob.M MM N O<br />
stallisations•lø.nin.<br />
~.~. ~.A.A.A.~•A.A.~VA.,.A.A.A.AV&.A.~ .MM~\`\\\\\\`\ e.~.~.A.A A•,.~.<br />
0~~~~~j~j•j~j•;~j~~•;•;•j•j•j~j~~•;~j A spæn . i n a s • ø . n in ";•;•;•;•;•;•;•;" ;•;•;•;•;•;•;•;9<br />
.~~~. ~. ~. ~. ~. ~. ~. ~. ~. ~. ~. ~. ~. ~. ~.~. ~ ~. ~. ~. ~. ~. ~. ~. ~. ~. ~.~<br />
`\\\\\\\`\~~\\\`\\ Rekr stallisations .lø .nin .<br />
0<br />
`<br />
Ferrit + perlit<br />
Undereutektoid<br />
r<br />
`<br />
~<br />
CL<br />
><br />
Perlit + cementit<br />
Overeutektoi d<br />
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2, 1<br />
% C<br />
Fig . 4 . 1<br />
Jern-kulstofdiagrammet, her vist som det metastabile ligevægtsdiagram<br />
for jern-cementit<br />
23<br />
E
Der legeres ud fra ønsket om a t<br />
opnå bedre egenskaber<br />
Et indhold op til ca . 1% vil dog kun have begrænset indflydelse<br />
på diagrammets udseende .<br />
Hos lavtlegerede stål med 2-5% legeringselementer kan der<br />
være tale om væsentlige ændringer, og for de egentlige højt -<br />
legerede stål (> 5% legeringselementer) vil diagrammerne<br />
have et helt anderledes udseende . Det vil derfor i disse situationer<br />
være nødvendigt at anvende andre tilstandsdiagram -<br />
mer, som tager højde for de ekstra legeringselementer .<br />
Der legeres med en række forskellige elementer såsom man -<br />
gan, silicium, krom, nikkel, molybdæn, kobber, kobolt, aluminium<br />
m .fl . Der legeres ud fra ønsket om at opnå bedre<br />
egenskaber f .eks. med hensyn til styrke, svejsbarhed, bearbejdelighed,<br />
varmebestandighed, hærdbarhed, korrosionsbestandighed,<br />
slidstyrke og meget mere .<br />
Stållegeringers styrke er baseret på mikroskopiske og sub -<br />
mikroskopiske forhold i materialet .<br />
Den aktuelle styrke hos en stållegering er grundlæggend e<br />
afhængig af kulstofindholdet. Dels fremkommer der hærdning<br />
ved den faste opløsning af kulstof i jern, og dels øges<br />
styrken ved udskillelse af cementit . Også andre karbid- og<br />
nitrid-udskillelser kan give styrkeøgning, hvad der udnyttes<br />
ved <strong>højstyrkestål</strong> .<br />
Styrkeøgningsmekanismer Deformationshærdning er en velkendt styrkeøgningsmekanisme,<br />
som fremkommer ved kolddeformation . Kornstørrelsen<br />
i mikrostrukturen har ligeledes en stor indflydelse p å<br />
styrken, og man forsøger derfor bl.a. ved legering med for -<br />
skellige elementer at sikre sig en kornforfining .<br />
Styrkeøgning kan endvidere opnås ved varmebehandling ,<br />
idet man eksempelvis herved kan omdanne de velkendte faser<br />
ferrit, perlit og cementit til en anden meget hård fase be -<br />
tegnet martensit . Denne proces kaldes hærdning (martensithærdning)<br />
og er en af mange forskellige varmebehandlinger,<br />
som anvendes til at forøge ståls styrke .<br />
Varmebehandlinger Men der varmebehandles også for at ændre på andre egen -<br />
skaber hos stållegeringer. Eksempelvis egenskaber som duktiliteten<br />
(sejheden), slagsejheden, udmattelsesstyrken, krybestyrken,<br />
slidbestandigheden og korrosionsbestandigheden<br />
.<br />
Varmebehandlinger hertil kunne være sfæroidisering (blød -<br />
glødning), normalisering, sejhærdning, overfladehærdnin g<br />
med flere .<br />
24
Andre typer varmebehandlinger drejer sig primært om at<br />
fjerne uønskede spændinger fra et let eller svært deformere t<br />
materiale . Disse processer kan være afspændingsglødning<br />
og rekrystallisationsglødning .<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong> (incl . maskinstål) 4 . 2<br />
Jern-kulstoflegeringer kan klassificeres i henhold til kulstofindhold<br />
eller i henhold til legeringsmængden, hvad der giver<br />
anledning til de betegnelser, som står anført nedenfor i ta -<br />
bel 4 .1 og 4 .2 .<br />
Tabel 4.1 Klassificering af jern-kulstoflegeringer i henhold ti l<br />
%-kulstof<br />
Legeringstype % kulstof (% C )<br />
Hypoeutektoidt stål ca. 0,05-0,8<br />
Eutektoidt stål 0, 8<br />
Hypereutektoidt stål 0,8-ca. 1 .5 (2)<br />
Støbejern 2-4<br />
Tabel 4 .2 Klassificering af jern-kulstoflegeringer i henhold til det<br />
totale indhold af legeringselemente r<br />
Betegnelse for legeringstype Sammensætning<br />
Ulegeret stål 0,05-1,3% C, dog kun op til ca .<br />
(blødt stål eller kulstofstål) 0,7% C for legerede stål til<br />
konstruktionsbrug .<br />
Totalt max. 1-2% legerings -<br />
elementer + urenhede r<br />
Mikrolegeret stål Som ovenstående, dog med<br />
forhøjet indhold af mangan<br />
(op til 1,5%) samt op til 0,1 %<br />
af specielle legeringselementer<br />
såsom aluminiumnitrid,<br />
niobium, titan eller vanadium<br />
Lavtlegeret stål Totalt legeringsindhold<br />
ca . 2-5%<br />
Højtlegeret stål Totalt legeringsindhol d<br />
over 5%<br />
25
4.2.1<br />
Der er imidlertid også foretaget en klassificering af stållege -<br />
ringer i henhold til anvendelse eller egenskaber .<br />
Denne klassificering er ikke særlig præcis, men nok mere<br />
velkendt for stålbrugere .<br />
Nogle betegnelser fra denne klassificering er :<br />
• <strong>Konstruktionsstål</strong><br />
• Bygningsstål<br />
• Maskinstål (maskinbygningsstål )<br />
• Automatstål<br />
• Fjederstål<br />
• Værktøjsstål<br />
• Rustfrie stål (rustfaste stål)<br />
• Varmfaste stål (varmebestandige stål)<br />
m.fl .<br />
Afgrænsning af konstruktionsstål fra øvrige stålgruppe r<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong> er en upræcis betegnelse, der dækker et<br />
varierende antal stållegeringer .<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong> er svejsbare <strong>Konstruktionsstål</strong> bruges ofte som synonym til bygningsstål ,<br />
stål d .v.s . som betegnelse for en række generelt svejsbare stål ,<br />
der typisk anvendes til bygningsmæssige konstruktioner og<br />
lignende .<br />
Sidestillet med denne gruppe kan der opstilles 3 andre hovedgrupper<br />
: maskinstål, værktøjsstål og rustfrie stål .<br />
Maskinstål anvendes til maskin- Maskinstål eller maskinbygningstål, som gruppen underti -<br />
komponenter den også betegnes, anvendes til maskinkomponenter såso m<br />
aksler, tandhjul, ventiler o.lign., hvor der ikke er et primært<br />
krav til svejsbarhed, sådan som det er tilfældet for bygningsstål<br />
(konstruktionsstål) . Maskinstålene er karakteriseret ved<br />
at være mere eller mindre velegnede til spåntagende bear -<br />
bejdning, og de legerede typer er endvidere hærdbare .<br />
Der er dog ikke nogen skarp adskillelse mellem bygningsstå l<br />
og maskinstål, som tværtimod overlapper hinanden i et vist<br />
omfang. Begge grupper vil således i denne her sammenhæng<br />
være omfattet af kursusoverskriften konstruktionsstål .<br />
Værktøjsstål og rustfrie stål be- Over for denne store fælles gruppe af stål til bygnings- og<br />
handles ikke her maskinkonstruktioner står således de rustfrie (højtlegerede )<br />
stål, der behandles i et selvstændigt undervisningsforløb o g<br />
gruppen værktøjsstål, som behandles i et andet delkursus<br />
26
under modul SI, samt nogle andre mindre betydningsfuld e<br />
stålgrupper.<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong>s og maskinståls særlige metallurgiske<br />
forhold<br />
Da det er mest almindeligt at skelne mellem konstruktions -<br />
stål (bygningsstål) og maskinstål, skal denne opdeling imidlertid<br />
bibeholdes i den fortsatte tekst .<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong> omfatter en række forskellige grupper stål ,<br />
som har hver sine særlige anvendelsesområder.<br />
4.2 . 2<br />
Opdelingen i disse undergrupper vil blive nøjere beskrevet i<br />
kapitel 6 .<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong> er oftest svejsbare uden krav om forvarmning<br />
og efterfølgende varmebehandling .<br />
Dette nødvendiggør et relativt lavt kulstofindhold (max. ca . <strong>Konstruktionsstål</strong> har relativt<br />
0,2%) samt meget lave indhold af kvælstof (max . ca . 0,009%) lavt kulstofindhol d<br />
og svovl og fosfor (max . 0,05% for hver) .<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong> findes som ulegerede kulstofstål, som<br />
mikrolegerede stål og som lavtlegerede stål . Til særlige formål<br />
kan der anvendes højtlegerede stål, som f.eks . maragin g<br />
stål (<strong>højstyrkestål</strong> til rumfartsindustrien) og nikkelstål (stå l<br />
til lave temperaturer) .<br />
De almindelige ulegerede stål findes i forskellige styrkeklasser,<br />
men der er højere styrke hos de mikrolegerede stål i<br />
kraft af karbid- ogleller nitrid- udskillelser, der medføre r<br />
kornforfining og udskillelses- eller dispersionshærdning .<br />
De lavtlegerede konstruktionsstål er blevet hærdbare i kraf t<br />
af legeringselementerne og opnår således en større styrke<br />
bl .a. ved sejhærdning .<br />
Maskinstålene er som nævnt ofte bearbejdelige ved spåntagende<br />
bearbejdning, og disse stål skal derfor have en ensar -<br />
tet struktur og en ringe andel urenheder .<br />
Nogle af maskinstålene er svejsbare uden ekstra foranstaltninger,<br />
mens andre kun er svejsbare ved for- ogleller efterbehandling<br />
.<br />
Maskinstålene findes både som ulegerede kulstofstål og som<br />
legerede (oftest lavtlegerede) kulstofstål .<br />
De rene kulstofstål har et kulstofindhold fra ca. 0,1% til 0,7% .<br />
27<br />
Maskinstålene er ofte bearbejdelige<br />
ved spåntagende bearbejdning
4 . 3<br />
Op til 0,5% kulstof leveres de som regel i normaliseret til -<br />
stand, men en blødglødning (sfæroidisering) er nødvendi g<br />
for maskinstål med over 0,5% C for at sikre bearbejdelighe -<br />
den. De ulegerede kulstofstål findes generelt ikke i sejhærdet<br />
tilstand . Styrken hos disse maskinstål afhænger af kul -<br />
stofindholdet, og hvis man ønsker bedre styrkeegenskaber,<br />
skal man anvende de legerede maskinstål .<br />
De legerede maskinstål er altid varmebehandlede for at op -<br />
nå bedre styrke . Der kan f.eks. være tale om sejhærdning,<br />
indsætning, nitridering eller martensithærdning og anløbning.<br />
Flere af de nævnte varmebehandlinger har givet navn<br />
til en undergruppering af de legerede maskinstål .<br />
Som legeringselementer anvendes primært mangan (max .<br />
1,8%), nikkel (op til 5%), krom (op til 3%), molybdæn (op til<br />
0,5%) og bor (- 0,003%) .<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong> og maskinstål behandles nøjere i kap. 6.1 .<br />
Hojstyrkestå l<br />
Det primære sigte i udviklingen af høj styrkestål har været a t<br />
Høj styrke, god formbarhed og kombinere høj styrke med god formbarhed og svejsbarhed .<br />
svejsbarhed<br />
4.3 .1<br />
For at opnå denne kombination af egenskaber er der gjor t<br />
brug af næsten alle de metoder for styrkeforøgelse, som e r<br />
beskrevet i kursusmodulet S1, første del .<br />
Historisk oversigt<br />
De første lavtlegerede høj styrkestål (HSLA) fra begyndelse n<br />
af århundredet var udviklet med henblik på god trækstyrk e<br />
næsten uden hensyn til sejhed, formbarhed og svejselighed .<br />
De var legerede med det billige kulstof og eventuelt mangan .<br />
HSLA står for high-strength-low-alloy, dvs . høj styrke, lavt<br />
legeret .<br />
Tidligt blev det også erkendt, at bl .a . vanadium og aluminiumnitrid<br />
havde en styrkeøgende effekt, som kunne udnyttes .<br />
I halvtredserne blev sammenhængen mellem kornforfinin g<br />
og flydespænding og sejhed beskrevet, og aluminiumfin -<br />
kornbehandling introduceredes .<br />
Yderligere udvikling var tilsætning af niobium, vanadium og<br />
28
titan, som med passende fremstillingsbetingelser kunn e<br />
kornforfine og danne udskillelser af karbider og nitrider.<br />
En ringere opløselighed af niobiumkarbid (NbC) (i forhold til vanadi -<br />
umkarbid VC) betød, at mens VC kunne give udskillelseshærdning i<br />
normaliseret tilstand, var dette ikke muligt med NbC, som kun ga v<br />
kornforfining . En udskillelseshærdning kunne kun opnås ved højer e<br />
slutvalsetemperatur og medførte grovkornethed . Disse probleme r<br />
førte til udvikling af kontrolleret valsning med lavere sluttemperatur,<br />
som dog holdt tilstrækkeligt NbC i opløsning til, at en udskillelses -<br />
hærdning kunne finde sted .<br />
Parallelt med ovennævnte udviklinger på ferrit-perlitstål forskedes<br />
i HSLA-stål af bainitisk type og stål, som hærdes o g<br />
anløbes .<br />
Krav om formbarhed og svejselighed førte til gradvis sænkning<br />
af kulstofindholdet .<br />
Med henblik på god formbarhed særligt i relativt tynd plade<br />
udvikledes de forholdsvis billige DP-stål, som ved hærdnin g<br />
og anløbning bibringes en to-faset struktur af ferrit og martensit<br />
.<br />
Mekanismer for styrkeforøgelse i relation til hojstyrkestål 4.3 . 2<br />
Flydespændingen i et stål kan foruden ved hærdning (fase -<br />
omdannelse) øges som følge af følgende faktorer, hvora f<br />
nogle vil blive beskrevet i dette afsnit :<br />
• Flydespændingsbidrag fra fast opløsning af legerings -<br />
elementer .<br />
• Flydespændingsforøgelse fra udskillelseshærdning<br />
(modning) .<br />
• Flydespændingsbidrag fra deformationshærdning,<br />
dvs . dislokationer og andre gitterfejl .<br />
• Bidrag fra textur (foretrukken krystalorientering) .<br />
• Bidrag fra kornforfining .<br />
For høj styrkestålene er de vigtigste af parametrene afbilde t<br />
som vektorer på figur 4 .2 .<br />
Diagrammet viser, hvorledes omslagstemperaturen (mål for Styrke og omslagstemperatu r<br />
slagsejheden) ændres ved en flydespændingsøgning på 10<br />
29
Fig . 4 . 2<br />
Ændring i omslagstemperatur<br />
ved forskellige styrkeøgend e<br />
mekanismer (Ref .4) .<br />
+6 –<br />
+4 —<br />
+2 –<br />
0 -<br />
-2 -<br />
- 4<br />
- 6<br />
-8<br />
Flydespændings-forøgelse på 10 N/mm 2<br />
N/mm ved forskellige styrkeforøgende mekanismer. Det er<br />
mindre fordelagtigt med styrkeforøgelse, som samtidig giver<br />
stigning i omslagstemperatur, fordi dette betyder, at stålet<br />
bliver mere koldskørt . Samtidig øgning af styrke og slagsejhed<br />
kan altså kun opnås ved kornforfining og fast opløsnin g<br />
af mangan og nikkel, og samtidig skal kulstofindholdet hol -<br />
des lavt, da både opløst kulstof og et forhøjet perlitindhol d<br />
giver stort fald i slagsejhed .<br />
Fast opløsnin g<br />
Flydespændingsforøgelsen ved fast opløsning i form af substitution<br />
eller indskud af legeringsatomer i jernatomgitteret<br />
(se fig. 4 .3) afhænger af legeringselementet .<br />
Kulstof og kvælstof har størst ef- Størst effekt pr. tilsat vægtandel har grundstofferne kulstof<br />
fekt og kvælstof, derefter følger fosfor, silicium, kobber, mangan<br />
og nikkel .<br />
Fosfor anvendes som legeringselement i en af de almindelig-<br />
30
Opløst atom (Si, Mn, P)<br />
Substitution<br />
ste typer <strong>højstyrkestål</strong> til brug i autokarosserier, ligesom silicium<br />
og mangan er hyppigt forekommende .<br />
Udskillelseshærdnin g<br />
Når et korn i et metallisk materiale skal deformeres, ske r<br />
dette ikke ved, at to hele atomplaner bevæger sig i forhold til<br />
hinanden på een gang . Deformationen sker ved, at fejl i gitteret<br />
(dislokationer) vandrer gennem krystallen .<br />
Indskudte og substituerede atomer (fast opløsning) hæm -<br />
mer denne dislokationsvandring, og det samme gør fine udskillelser.<br />
Derfor kan legeringssystemer med en faldende opløselighe d<br />
af et grundstof i metallet (se fig . 4.4) bibringes styrkeforøgel -<br />
se ved udskillelseshærdning .<br />
Størrelsen af den styrkeforøgelse, som kan opnås ved udskillelse<br />
af fine partikler i ferritten, øges med faldende størrelse<br />
på udskillelserne .<br />
a<br />
Koncentration<br />
a+(3<br />
L+ a<br />
Opløst atom (C, N )<br />
Udskillelseshærdba<br />
r<br />
sammensætnin g<br />
31<br />
Fig . 4 . 3<br />
Atomgitre med fremmedatomer<br />
i fast opløsnin g<br />
Finere partikler giver større styrkeøgnin<br />
g<br />
Fig . 4 .4<br />
Udsnit af farediagram for legeringssystem<br />
med mulighed fo r<br />
udskillelseshærdnin g
o C<br />
60<br />
4 0<br />
2 0<br />
0<br />
-2 0<br />
-40<br />
-60<br />
0 0,04 0,08 % 0<br />
Nb Ti<br />
0,04 0,08 0,12 0,16 % 0 0,04 0,08 0,12 %<br />
Fig . 4 . 5<br />
Skematisk sammenligning af styrkeforøgelse (flydespænding) og<br />
ændring i omslagstemperatur ved kornforfining og udskillelseshærdning<br />
med niobium, titan og vanadium .<br />
Effekten af de mest anvendte stoffer niobium, titan og vana-<br />
dium fremgår af fig . 4.5. (Ref. 5) .<br />
Det ses af figuren, at niobium giver bedste kombination af<br />
styrke og sejhed .<br />
Mikrolegeringsstofferne har flere funktioner i stålet, og som det se s<br />
af fig . 4 .5, virker niobium i høj grad også kornforfinende ud ove r<br />
udskillelseshærdningen . Vanadium udmærker sig ved at kunne give<br />
udskillelseshærdning selv ved lave austenitiseringstemperaturer, o g<br />
titan har også en indflydelse med hensyn til formen på de ikke-me-<br />
talliske indeslutninger (sulfide shape control) . Sidstnævnte effekt<br />
har også cerium og kalcium .<br />
32<br />
V
Udskillelsen af de mere opløselige fine partikler, som giver styrkefor -<br />
øgelse, sker dels ved austenit-ferrit transformationen dels i ferritten<br />
efter transformationen .<br />
De mindre opløselige er til stede ved valsningen og hindrer korn -<br />
vækst i austenitten .<br />
Kornforfinin g<br />
Begrænsning af kornstørrelse er et meget effektivt middel ti l<br />
styrkeforøgelse, f.eks. betyder en formindskelse fra 15 til<br />
5µm en forøgelse af flydespændingen på ca . 90 N/mme.<br />
Fig. 4.6 viser sammenhængen mellem ferrittens middelkorn -<br />
størrelse og flydespændingen (Ref . 6) :<br />
Kornforfining fra 15 til 5µm giver<br />
flydespændingsøgning på 9 0<br />
N/m m<br />
Kornstørrelse(µm)<br />
Fig . 4 . 6<br />
500 50 10 5 4 3 2 1-5 Sammenhæng mellem middel -<br />
2 0<br />
I I I I I I I I I kornstørrelse og flydespænding<br />
600<br />
50 0<br />
400<br />
300<br />
20 0<br />
100<br />
• Ferrovac E<br />
D 0,05% C<br />
A 0,09% C<br />
O 0,13% C<br />
• 0,15% C<br />
o 0,20% C<br />
I I I I I I<br />
0 4 8 12 16 20 24 2 8<br />
d -'/2(mm-1 /2)<br />
Kornstørrelsen styres ved hjælp af mikrolegeringsstoffer,<br />
som nævnt under udskillelseshærdning, og ved variation i<br />
procesparametrene . Det er austenitkornstørrelsen, som skal<br />
begrænses, da den er afgørende for den resulterende ferritkornstørrelse<br />
.<br />
Faseomdannelse, DP-stå l<br />
Styrkeforøgelse ved hærdning er et velkendt fænomen . Ved<br />
fremstilling af de såkaldte DP-stål er processen den, at glød -<br />
33
ving foretages i to-faseområdet austenit-ferrit, således at<br />
strukturen efter bratkøling bliver martensit + ferrit . Andelen<br />
af martensit styres af kemisk sammensætning, glødetemperatur<br />
og afkølingshastighed ved bratkølingen .<br />
Trækstyrken stiger med manen- Trækstyrken øges med martensitandelen, således som det<br />
sitandelen<br />
fremgår af fig. 4 .7.<br />
Flydespændingen har derimod et minimum, som det ses af<br />
fig. 4.8, og flydespændingen udgør en lavere del af trækstyr -<br />
ken, end det er tilfældet for konventionelle stål, hvilket er<br />
medvirkende til den særlige formbarhed for DP- stålene .<br />
N/mm z<br />
600<br />
Ili<br />
Y 400 _ °- -<br />
-p<br />
—<br />
500_\10\,4<br />
2°<br />
\.s.3<br />
3<br />
F<br />
LL<br />
T 200 I I I 1 1<br />
20 3 0<br />
0.072 C<br />
00 .11<br />
0 2 4 6 8 10 12 1 4<br />
volumen %<br />
Martensit<br />
Fig . 4 .7 Fig . 4 . 8<br />
Trækstyrke som funktion af mar- Flydespænding som funktion af<br />
tensitandel (Ref . 7) martensitandel (Ref . 8)<br />
Ved omdannelsen af austenit til martensit dannes fordeformeret ferrit<br />
med stor dislokationstæthed tæt ved martensitøerne . Den øvrige<br />
ferrit har ikke disse mange dislokationer, og plastisk deformation vi l<br />
derfor fremkomme ved de mobile dislokationer nær martensitte n<br />
og ved lave spændinger, fordi der også er restspændinger fra volu -<br />
menekspansionen ved martensitdannelsen .<br />
Fjernes inhomogeniteten i dislokationsmønstret, f .eks. ved deformation,<br />
taber DP-stålene de særlige mekaniske egenskaber (Ref . 9), lav<br />
flydespænding og kontinuerlig flydning .<br />
Opvarmning ødelægger DP-stå- Opvarmning til selv relativt lave temperaturer fører (ligeso m<br />
lenes gode egenskaber deformation) til tab af de særlige egenskaber, som kendetegner<br />
DP-stålene .<br />
Trækstyrken falder, og flydegrænsen øges, og med hensyn<br />
til deformationsevne falder både den totale og den jævnt for -<br />
delte brudforlængelse .<br />
34<br />
0 1 0<br />
Martensit<br />
volumen %<br />
rn<br />
c<br />
c 300<br />
A 5<br />
C 400
Deformationsældnin g<br />
I mange <strong>højstyrkestål</strong> er der indbygget mulighed for en ekstra<br />
styrkeforøgelse efter den egentlige stålfremstilling .<br />
Styrkeforøgelsen opnås ved en opvarmning til relativt lav<br />
temperatur (150 - 300°C) f.eks . ved ovnlakering. Dette har<br />
givet navn til effekten, som kaldes bake-hardening .<br />
Ved en modning (eller ældning), der er knyttet til det kulstof,<br />
som findes opløst i stålets ferrit, opnås en forøgelse af<br />
flydespændingen . Figur 4.9 (Ref. 10) beskriver fænomene t<br />
ved hjælp af trækdiagrammer .<br />
Fig . 4 . 9<br />
Deformationshærdning og bake-hardening<br />
N /mmz<br />
40 0<br />
35 0<br />
30 0<br />
25 0<br />
0 2 4 6 8 10 %<br />
Fordeformatio n<br />
Fig . 4 .1 0<br />
Flydespænding før og efter<br />
ovnlakering for forskellige grader<br />
af fordeformatio n<br />
Som det fremgår af figur 4.10 (Ref. 10), øges styrkeforøgelsen<br />
med graden af deformation før ovnlakering, men der er<br />
en vis effekt selv helt uden deformation .<br />
Behandlingstemperatur, stålets forhistorie og den kemiske<br />
sammensætning er afgørende for størrelsen af styrkeøgningen,<br />
og primært er indholdet af opløst kulstof afgørende .<br />
Varmebehandling under og efter bearbejdning 4.3 . 3<br />
De styrker, som høj styrkestålene kan bibringes ved de om -<br />
talte mekanismer, er ikke lige følsomme over for en efterfølgende<br />
opvarmning . I Ref. 11 er gennemført en række forsø g<br />
med deformation og efterfølgende opvarmning af forskellig e<br />
ståltyper, hvorefter de mekaniske egenskaber og mikrostruktur<br />
er undersøgt .<br />
35<br />
»Bake-hardening« ved ovnlakerin<br />
g
4 .4<br />
4 .4 . 1<br />
Støbejern indeholder mere en d<br />
2% kulstof samt silicium, mangan,<br />
svovl og fosfor<br />
Mest stabil er en styrke opnået ved fast opløsning. I tilfælde,<br />
hvor denne mekanisme er primær f .eks. ved de refosforiserede<br />
høj styrkestål, må stålene forventes at bibeholde styrken næ -<br />
sten uændret selv ved normalisering, (se dog nedenfor angå -<br />
ende deformationshærdning) . Opvarmning af udskillelses -<br />
hærdede stål vil øge udskillelsernes størrelse, hvorved styr -<br />
ken falder selv ved relativt lave temperaturer (over ca . 300°C) .<br />
Hvis kornstørrelsen vokser ved en rekrystallisation eller normalisering,<br />
fås et styrkefald .<br />
DP-stålene ændrer egenskaber ved relativt lave temperaturer<br />
(fra ca. 200°C), dels fordi de ved bratkølingen opnåede lokale<br />
spændinger i ferritfasen udløses, dels på grund af udskillelser<br />
af nitrider og karbider, og endelig fordi martensitte n<br />
anløber.<br />
Deformationshærdning, som altid opstår ved kold plastisk<br />
formgivning, er yderligere en faktor, som skal tages med i<br />
vurderingen af, hvilke efterbehandlinger og reparationer,<br />
der er tilladelige . Formgivning giver betydelig styrkeøgning ,<br />
særlig med hensyn til flydespænding, og en opvarmning vi l<br />
reducere styrken ved temperaturer fra ca . 450°C og opefter.<br />
Støbejern<br />
Størkning og afkølin g<br />
Jern-kulstof-legeringer med mere end 2% kulstof klassificeres<br />
i reglen som <strong>støbejern</strong> . Støbejern adskiller sig fra stål ve d<br />
den form, hvori kulstoffet forefindes . I stål findes kulstof<br />
sædvanligvis som jernkarbid, hvorimod kulstof i støbejer n<br />
kan forefindes både som jernkarbid og frit kulstof (grafit) .<br />
Bortset fra kulstof vil <strong>støbejern</strong> også indeholde andre vigtige<br />
elementer som f .eks. silicium, mangan, svovl og fosfor, som i<br />
udpræget grad kan ændre jernets struktur og egenskaber.<br />
Den enkleste metode til klassificering af <strong>støbejern</strong> er at gøre<br />
dette efter jernets struktur, således som den fremtræder set<br />
under mikroskop, og man vil da finde, at der er tre hovedtyper<br />
af strukturer :<br />
• Strukturer, som indeholder flagegrafit (gråt <strong>støbejern</strong> )<br />
som vist i fig . 4.11 .<br />
• Strukturer, som ikke indeholder nogen grafit (hvidt<br />
<strong>støbejern</strong>), fig. 4 .12 .<br />
36
• Strukturer, som indeholder kuglegrafit (SG-jern), fig. 4 .13 .<br />
Disse tre strukturer er alle fremkommet under jernets størkning,<br />
mens en fjerde struktur, hvor kulstoffet forefindes so m<br />
klumpede flager af grafit (temperkul) fremkommer genne m<br />
en styret glødning af hvidt <strong>støbejern</strong>, en temperglødning, ti l<br />
temperjern eller aducerjern .<br />
Støbejernets struktur og egenskaber bestemmes i vid ud -<br />
strækning af, hvad der sker under størkningen og den efterfølgende<br />
afkøling . Således bestemmes grafitstrukturen under<br />
størkningen, mens matrixstrukturen bestemmes unde r<br />
afkølingen .<br />
37<br />
Kulstof i <strong>støbejern</strong> forefindes<br />
som flagegrafit, kuglegrafit elle r<br />
i cementit<br />
Fig . 4 .1 1<br />
Struktur af grat <strong>støbejern</strong> ,<br />
x 100<br />
Fig . 4 .1 2<br />
Struktur af hvidt <strong>støbejern</strong> ,<br />
x 10 0
Fig . 4 .1 3<br />
Struktur af SG-jern ,<br />
x 100<br />
Fig . 4 .1 4<br />
Jern- kulstof dobbelt diagram ,<br />
<strong>støbejern</strong>sdel<br />
° C<br />
128 0<br />
1260<br />
1240<br />
1220<br />
1200<br />
1180<br />
116 0<br />
1140<br />
1120<br />
1100<br />
3 . 0<br />
C%<br />
Karbid Smelte + karbi d<br />
eutektiku m<br />
3 . 2 3 . 4 3 . 6 3 . 8 4. 0 4 . 2 4. 4<br />
Støbejern størkner enten som det stabile eutektikum, bestå -<br />
ende af grafit og austenit, eller som det metastabile eutektikum,<br />
bestående af jernkarbid og austenit, således som vist i<br />
det »dobbelte« Fe-C diagram i fig . 4 .14 .<br />
Støbejern med grafit i strukturen betegnes gråt <strong>støbejern</strong>, da<br />
jernet ved at blive brækket viser brud langs med grafitten ,<br />
og det pågældende brud fremtræder gråt . Når der ikke er<br />
nogen grafit i jernets struktur, fremtræder det som hvidt<br />
Fig . 4 .15<br />
brud og betegnes som »hvidt« eller »hvidstørknet« <strong>støbejern</strong> .<br />
Hvidt og gråt brud i <strong>støbejern</strong> De respektive brud er vist på fig . 4 .15 .<br />
38
For at grafitten under størkningen kan udskilles som kugler,<br />
tillegeres magnesium (Mg) i en mængde, der er tilstrækkelig<br />
til at fjerne svovlet fra jernet samt med et overskud, der be -<br />
virker, at jernet har et restmagnesiumindhold på 0,03-0,06% .<br />
Det meget lave svovlindhold og restmagnesium bevirker, a t<br />
grafitten udfældes som kugler og ikke som flager, som det<br />
ville være tilfældet for det samme jern uden Mg og med et<br />
højere S-indhold .<br />
Som vist på fig. 4.14 fremkommer eutektikum af jern og kul -<br />
stof med et kulstofindhold på ca . 4,3 og et smeltepunkt på<br />
1153°C . Et binært eutektikum består af to faste faser fremkommet<br />
ved størkning ved konstant temperatur .<br />
Den eutektiske legering har det laveste størkningspunkt i systemet<br />
. Tilsætninger af silicium og fosfor sænker kulstofprocenten<br />
i den eutektiske sammensætning med ca. 0,33% fo r<br />
hver 1%, der forekommer. Disse virkninger kan indsættes i<br />
en formel, som giver jernets kulstofækvivalent .<br />
Kulstofækvivalent (CEV) = kulstof% +<br />
silicium% + fosfor %<br />
3<br />
Når kulstofækvivalenten er 4,3, er legeringen eutektisk .<br />
Når den er mindre end 4,3, er legeringen undereutektisk .<br />
Når den er mere end 4,3, er legeringen overeutektisk .<br />
Ved undereutektisk jern er den første fase, der udskilles af smelten ,<br />
austenitten, — en fast opløsning af kulstof i -y-jern, som krystallisere r<br />
i form af dendritter, hvis længde og mønster afhænger af tempera -<br />
turgradienten . De austenitiske dendritter fortsætter med at vokse ,<br />
og den resterende del af det flydende jern får øget kulstofindhold ,<br />
indtil den eutektiske temperatur og koncentration er nået . Størknin -<br />
gen begynder fra nogle centre, hver med en nogenlunde sfæris k<br />
krystallisationsfront, og der sker samtidig udskillelse af grafit og au -<br />
stenit .<br />
Til sidst mødes disse eutektiske celler og opsuger den tilbageværen -<br />
de del af det flydende jern . Dendritternes austenit og austenitten i<br />
den eutektiske struktur bliver sammenhængende, og strukture n<br />
fremstår som spredte grafitflager i en matrix af austenit . Efter størk -<br />
ningen er den eutektiske cellestruktur og den tilfældige orienterin g<br />
af de primære austenitiske dendritter igennem hele strukturen i al t<br />
væsentligt færdig og kan ikke senere modificeres ved videre afkøling<br />
eller ved efterfølgende behandling . Det almindelige mønster,<br />
som størkningen følger, er illustreret i fig . 4.16 .<br />
39<br />
I SG -jern er grafitten udskilt som<br />
kugler. SG-jern har et restmagnesiumindhold<br />
på 0,03-0,06 %<br />
Jernets kulstofækvivalent (CEV)<br />
anvendes som X-akse i Fe-C dia -<br />
grammet
Fig . 4 .1 6<br />
Størkning, tv. undereutektisk ,<br />
th . overeutektisk, gråt <strong>støbejern</strong><br />
De primære krystaller<br />
over<br />
den eutektisk e<br />
temperatur .<br />
Ved den eutektisk e<br />
størkningstemperatur<br />
danne s<br />
eutektikum af<br />
austenit og graf it .<br />
Ved størkningen s<br />
afslutning vokser<br />
austeniten fra d e<br />
primært udskilte<br />
dendritter o g<br />
matrixen sammen .<br />
Under-eutektisk<br />
Austenit-dendritte r<br />
+ smelte .<br />
Austenit- dendritte r<br />
+ eutektiske celle r<br />
af austenit og grafit .<br />
Grafitflager i e n<br />
austenitisk matrix .<br />
Over-eutektis k<br />
Garskums grafit<br />
+ smelte .<br />
Garskums grafit<br />
+ voksende eutektiske<br />
celler af<br />
austenit og grafit .<br />
Grafitflager i e n<br />
austenitisk matrix .<br />
Overeutektiske jerntyper størkner ved direkte dannelse af grafit fra<br />
smelten i form af garskumsgrafit, se fig . 4 .16 . . På grund af gar-<br />
skumsgrafittens lave relative massefylde har den tilbøjelighed til a t<br />
stige op til smeltens overflade, men når den fanges af metallgt, viser<br />
den sig som regel i mikrostrukturen som karakteristiske lange, lig e<br />
flager eller som klumpformede flager i hurtigt afkølede godsdele.<br />
Denne fase udskilles over et temperaturområde, som begynder ved<br />
likvidus-temperaturen, indtil kulstofindholdet i den tilbageværend e<br />
smelte er ved den eutektiske koncentration, hvor der sker en samti -<br />
dig krystallisation af grafit og austenit som et eutektikum . Denn e<br />
udskillelse af eutektisk grafit i overeutektisk <strong>støbejern</strong> sker alminde-<br />
ligvis i flageform af en finere karakter end den primære garskums-<br />
grafit .<br />
Austenitten omdannes til perlit, når den afkøles igennem det kriti -<br />
40
ske temperaturområde (i nærheden af 729-830°C) . Resultatet a f<br />
denne omdannelse afhænger af afkølingshastigheden og materia -<br />
lets sammensætning, men under normale omstændigheder vil det<br />
bestå enten af perlit eller af grafit og ferrit eller af en blanding af al -<br />
le tre . Hvor den eutektoide omdannelse frembringer grafit og ferrit ,<br />
bliver grafitten placeret på de allerede eksisterende grafitflager.<br />
Dannelsen af ferrit sker mest sandsynligt ved lave afkølingshastigheder,<br />
ved højt siliciumindhold, som reducerer jernkarbidets stabilitet ,<br />
eller ved høje kulstofækvivalentværdier, eller ved fin, underafkølet<br />
grafit . Dannelsen af fuldt perlitiske strukturer vil snarere fremkom -<br />
me ved moderat hurtig afkøling eller lave kulstofækvivalentværdier .<br />
Struktur og deraf følgende egenskaber 4.4 .2<br />
Graf it<br />
Gråt <strong>støbejern</strong>s egenskaber er i høj grad påvirket af størrelsen,<br />
mængden og fordelingen af de grafitflager, som findes i<br />
strukturen. Disse faktorer styres hovedsagelig af sammen -<br />
sætningen, afkølingshastigheden og jernets kimtal .<br />
Langsom afkøling og højere kulstof- og siliciumindhold ha r<br />
tilbøjelighed til at danne flere og større grafitflager, en blødere<br />
matrixstruktur og - som følge heraf - lavere styrke .<br />
Ved SG-jern, hvor grafitten udfældes som kugler, gør det Styrken af SG-jern bestemmes a f<br />
samme forhold sig gældende, men SG-jerns styrkemæssige<br />
egenskaber afhænger primært af matrixens struktur.<br />
matrixstrukture n<br />
Forskellige standarder som ASTM A 247-67 (1984), ISO<br />
945-1975 og DS 10602 (01 .70) definerer grafitten i :<br />
• Form (flagegrafit I til kuglegrafit VI), se fig . 4 .17.<br />
• Fordeling (type A, B, C, D, E), se fig . 4.18.<br />
• Størrelse (1 størst til 8 mindst) .<br />
Type A grafit har en ensartet fordeling og en tydeligt tilfældig orientering.<br />
Det er den almindeligt foretrukne grafittype, der giver opti-<br />
male styrkeegenskaber. Type A grafit er vist i fig . 4 .19 .<br />
Type B grafit er grupperet i rosetter. Rosettemønstret er typisk for e n<br />
moderat afkølingshastighed og er ikke usædvanlig i de hurtigt afkø -<br />
lede overflader af støbegodset, således som vist i fig . 4.20 . Rosetter -<br />
41<br />
Styrken af gråt <strong>støbejern</strong> bestemmes<br />
af grafittens størrelse ,<br />
mængde og fordelin g
Fig . 4.1 7<br />
Grafittens form ved fordeling A<br />
Form : I 11<br />
III<br />
nes centre indeholder sædvanligvis fin grafit, som dannedes, ford i<br />
begyndelsen af størkningen blev midlertidigt underafkølet . Størk-<br />
ningsvarmen hævede temperaturen, og størkningen fortsatte så på<br />
den normale måde med grafitflager, der voksede udad i den tilba-<br />
geværende flydende del af jernet .<br />
Type C grafit forekommer i overeutektisk <strong>støbejern</strong>, hvori grafitte n<br />
udskilles i det flydende jern, før den eutektiske størkning begynder ,<br />
og man betegner den sædvanligvis som garskumsgrafit . Den er ka -<br />
rakteriseret ved grove plader i tykt gods og stjerneformer eller klyn-<br />
ger i tyndt gods, således som vist på fig . 4 .21 .<br />
42<br />
v<br />
vi<br />
rv
Type D grafit kaldes ofte for underafkølet grafit og forbindes nor -<br />
malt med store afkølingshastigheder og er især almindelig i tynd t<br />
gods og i overfladeområder. En typisk underafkølet struktur er vist i<br />
fig . 4 .22 . Både type D og type B forbindes ofte med ferrit, snarere<br />
end med perlit, eftersom det større overfladeareal af grafit, der er ti l<br />
rådighed, reducerer den afstand, der kræves, for at kulstofdiffusio n<br />
kan finde sted under omdannelsen fra austenit i det kritiske tempe-<br />
raturområde .<br />
Type E grafit forekommer i stærkt undereutektisk <strong>støbejern</strong> med e n<br />
overvejende primær struktur af austenit og en normal eutektisk<br />
43<br />
Fig . 4 .1 8<br />
Grafittens fordeling ved form I
Fig . 4 .1 9<br />
Type A grafit, x 10 0<br />
Fig . 4 .20<br />
Type B grafit, rosettegrafit, ve d<br />
støbegodsets overflade oft e<br />
sammen med ferritisk matrixstruktur,<br />
x 100<br />
Fig . 4 .2 1<br />
Type C grafit, garskumsgrafit ,<br />
x 60<br />
44
størkning. Grafitdannelsen er begrænset til mellemrummene mel -<br />
lem de austenitiske dendritter, og derfor beskrives grafitten som in -<br />
terdentritisk med styret orientering .<br />
Matrixstruktu r<br />
Ferrit<br />
Ferrit består af næsten kulstoffrit jern . Korn af ferrit i en<br />
struktur er vist på fig . 4 .23. Det er væsentligst en enkelt fase<br />
fast opløsning, i hvilken andre metaller kan være opløst . I<br />
<strong>støbejern</strong> indeholder det næsten alt siliciumet i opløsning o g<br />
skulle derfor korrekt betragtes som silicoferrit . Ferrit er en<br />
forholdsvis blød bestanddel (100-150 HB), og den er derfor<br />
ikke ønskelig, når der kræves stor styrke og god slidbestan -<br />
45<br />
Fig . 4 .2 2<br />
Type D grafit, underafkølet grafit<br />
Ferrit giver et blødere jern me d<br />
relativ lav styrk e<br />
Fig . 4 .2 3<br />
Ferrit, x 10 0
dighed. En betydelig mængde ferrit ses ofte ved fine forme r<br />
af grafit, som f .eks. underafkølet og rosetteformer. I en blandet<br />
matrixstruktur vil ferrit ofte fremkomme grænsende o p<br />
til grafit, fordi det kulstof, som var i opløsning i austenitområderne,<br />
kan diffundere til og udfældes på de eksisterend e<br />
grafitflager under omdannelsen af austenitten .<br />
Perlit<br />
Perlit giver et hårdere jern med Denne bestanddel frembringes under omdannelsen af aurelativ<br />
stor styrke stenit i fast tilstand, der sker i temperaturområdet 650--<br />
800°C . Den består af skiftende lameller af blød ferrit og hård<br />
cementit eller jernkarbid, således som vist på fig . 4.24. Perlittens<br />
hårdhed varierer inden for området 175-330 HB . Det<br />
er en ønskelig bestanddel, når der kræves høj styrke og god<br />
slidbestandighed . Hårdheden øges med stigende finhed i la -<br />
meldannelsen .<br />
Fig . 4 .24<br />
Perlit, x 600<br />
Perlittens kulstofindhold i ulegeret stål er ca . 0,8%, men i støbejer n<br />
er det kulstof, som indeholdes i perlitten, variabelt og afhænger a f<br />
afkølingshastighed og sammensætning . Det bundne kulstofindhol d<br />
i <strong>støbejern</strong> med højt siliciumindhold kan være så lavt som 0,5% . I<br />
<strong>støbejern</strong> refererer det bundne kulstofindhold i almindelighed ti l<br />
forskellen mellem det totale kulstofindhold og grafit-kulstof-indhol -<br />
det . Det giver ikke en sikker indikation, hverken for matrixstrukture n<br />
eller egenskaberne, som følge af variationer i det bundne kulstofind -<br />
hold, der er i perlit med varierende siliciumindhold .<br />
46
Cementit (jernkarbid )<br />
Jernkarbid i den massive eutektiske form er en hård hvid bestanddel,<br />
og som grafit dannes den i størkningens indleden -<br />
de periode . Denne skøre bestanddel har i sin enkleste form<br />
formlen Fe 3C og en hårdhed på mellem 800 og 1100 HB .<br />
Den eksisterer også i lamellar form i perlit, når den danne s<br />
ved omdannelsen af austenit under afkølingen gennem det<br />
kritiske temperaturområde 650-800°C. Når eutektisk karbid<br />
er fordelt gennem hele en ellers typisk struktur for gråt <strong>støbejern</strong>,<br />
således som vist i fig . 4 .25 omtales jernet ofte som<br />
meleret jern .<br />
Andre strukturelemente r<br />
Fosfideutektikum<br />
Fosfor i mængder op til 0,06% er opløselig i jern . Når fosfor<br />
forekommer over dette niveau, kan det optræde i to forskel -<br />
lige former for strukturbestanddele, der begge omtales som<br />
steadit . Det er en bestanddel med lavt smeltepunkt, om -<br />
kring 930°C. Steadit, som er den sidste bestanddel, der<br />
størkner, optræder normalt i cellegrænserne, således som<br />
vist på fig. 4 .26. Når et <strong>støbejern</strong>s fosforindhold overstiger<br />
0,5%, er der et fuldstændigt netværk af fosfideutektiku m<br />
synligt i cellegrænserne .<br />
47<br />
Fig . 4 .2 5<br />
Meleret <strong>støbejern</strong> med eutektis k<br />
karbid, cementit hvidt, x 10 0<br />
Steadit kan give bearbejdnings -<br />
vanskeligheder i støbejer n
Fig . 4 .2 6<br />
Sammenhængende netværk og<br />
fosfideutektikum, steadit, i<br />
cellegrænserne i gråt <strong>støbejern</strong> ,<br />
x 100<br />
Fig . 4 .2 7<br />
Pseudo-binære fosfideutektikum, x 600 .<br />
a : ætset i 4% Picral, b : ætset i Murakami, fosfid sort<br />
Den pseudo-binære form, der er vist i fig . 4 .27, er den normal e<br />
form bestående af ferrit og jernfosfid (F e 3 P) . Det ægte eutektiku m<br />
dannes som austenit plus jernfosfid, og ved afkøling omdanne s<br />
austenitten til ferrit og perlit og giver sammen med jernfosfid e n<br />
gennemsnitlig hårdhed på 420-600 HV.<br />
48
Fig . 4 .2 8<br />
Ternær fosfideutektikum, x 600<br />
a : ætset i 4% Picral, b : ætset i Murakami, fosfid sort<br />
Fosfideutektikum kan også eksistere i den ternære form vist i fig .<br />
4 .28, når det størkner som austenit, jernkarbid og jernfosfid . Ve d<br />
stuetemperatur efter omdannelse af austenitten fremtræder det<br />
som et eutektikum af ferrit, fri karbid og jernfosfid . Det er mest<br />
sandsynligt, at denne form fremkommer, hvis der findes krom elle r<br />
vanadium i jernet i mængder over 0,1% . Det har en gennemsnitli g<br />
hårdhed på ca . 700-800 HV som følge af den frie karbids høje hård -<br />
hed (800-1015 HV) og kan derfor være skadelig med hensyn til be-<br />
arbejdeligheden .<br />
Mangansulfi d<br />
Det svovl, som forekommer i jernet, optræder normalt so m<br />
duegrå krystaller af mangansulfid, således som vist på fig .<br />
4.29 .<br />
49
Fig . 4 .29<br />
Mangansulfidindeslutninge r<br />
Nduegrå klatter« i gråt støbe -<br />
jern, x 10 0<br />
4 .4 . 3<br />
Standarder specificerer <strong>støbejern</strong>sklassen<br />
ud fra mekaniske<br />
egenskaber for en separat støbt<br />
prøvestang<br />
Hovedelementernes betydning for struktur og egenskabe r<br />
Støbejern er i princippet en legering af Fe og C, men 4 andr e<br />
grundstoffer har en vital betydning for jernets struktur og<br />
deraf følgende mekaniske egenskaber. Det er Si, Mn, P og S<br />
og for SG-jerns ve<strong>dk</strong>ommende tillige Mg .<br />
Normalt specificeres <strong>støbejern</strong>ets kemiske sammensætnin g<br />
ikke i standarder. Det overlades til støberiet, gennem det s<br />
praksis, at sammensætte jernet ud fra de 5 (6) hovedelementer,<br />
således at de i standarden specificerede mekaniske egen -<br />
skaber opnås. For gråt <strong>støbejern</strong>s ve<strong>dk</strong>ommende en træk -<br />
styrke. For SG-jerns ve<strong>dk</strong>ommende en trækstyrke, forlængelse<br />
ofte suppleret med en 0,2-spænding og en slagsejhe d<br />
ved en angivet temperatur .<br />
HUSK at disse mekaniske egenskaber er specificeret for separat<br />
støbte standardiserede prøvestænger fra samme charge,<br />
som det aktuelle gods er støbt af, og IKKE for selve støbegodset<br />
.<br />
For <strong>støbejern</strong> gælder det :<br />
• jo højere kulstofækvivalent CEV = C +<br />
Si +P<br />
3<br />
jo mere tilbøjelighed til ferrit og deraf følgende lavere styrk e<br />
og lavere hårdhed .<br />
• jo kraftigere godstykkelse, jo langsommere størkning, j o<br />
grovere grafit med deraf følgende lavere styrke . En effekt ,<br />
50
der for gråt <strong>støbejern</strong> er af væsentlig betydning . Se afsnit<br />
6 .3.2 .<br />
• jo kraftigere godstykkelse, jo langsommere afkøling, j o<br />
mere tilbøjelighed til ferrit og deraf følgende lavere styrke .<br />
For SG-jern har Si endnu en betydning, idet Si forøger slagsejhedens<br />
omslagstemperatur.<br />
Ønskes således specificeret slagsejhed ved lave temperaturer<br />
-20°C eller -40°C skal SG-jernet fremstilles med lavt Si -<br />
indhold 1,6-1,8% Si . Ligeledes skal støbegodset for at opn å<br />
de øvrige mekaniske egenskaber have en perfekt ferritis k<br />
struktur, hvilket kun kan opnås gennem en ferritglødning .<br />
P holdes normalt lavt for at modvirke dannelse af fosfideutektikum<br />
og dermed forringe bearbejdningsegenskaberne .<br />
Mn tilsættes primært for at binde den tilstedeværende S ve d<br />
dannelse af »uskadeligt« MnS-strukturelementer. Mængden ,<br />
der tilsættes til gråt <strong>støbejern</strong>, er :<br />
Mn% = 1,7 x S% + 0,2%<br />
S er i sig selv en karbidstabilisator, og vil, hvis den ikke er<br />
bundet til Mn, skabe bearbejdningsproblemer .<br />
Mn er en svag perlitstabilisator og forsøges i ikke glødet ferritisk<br />
SG-jern holdt så lavt som muligt .<br />
Referencer<br />
1 . K. Offer Andersen : »Metallurgi for ingeniører«, Akademisk<br />
Forlag, Danmark 1984, 5 . udgave .<br />
2. Paul Holtzhausen : »Valg af stål til maskinkonstruktioner«,<br />
Teknologisk Instituts Forlag, Danmark 1969 .<br />
3. Borris Pedersen og Mogens Rasmussen : »Materialelære<br />
for Metalindustrien«, Erhvervsskolernes Forlag, Odense,<br />
Danmark 1990 .<br />
4. Lutz Meyer, Harald de Boer : Review of HSLA plate metallurgy,<br />
alloying, normalizing, controlled rolling .<br />
51
5. Harry Stuart : The Properties and Processing of Microalloyed<br />
HSLA Steels, JOM, jan . 1991, p . 35-40 .<br />
6. W.B.Morrison: The Effect of Grain Size on the Stress-<br />
Strain Relationship in Low Carbon Steel, Trans . ASM,<br />
vol. 59, 1966, p . 824 .<br />
7. High Strength Steel for Automobile, Nippon Kokan,<br />
Technical Bulletin .<br />
8. J.M.Rigsbee and P.J.van der Arend : Laboratory Studie s<br />
of Microstructure and Structure-property Relationship s<br />
in Dual-Phase HSLA Steels . Proceedings from symposium<br />
»Formable HSLA and Dual-Phase Steels, The Metallurgical<br />
Society of AIME, Chicago, 1977.<br />
9. R.A.Kot and J .W.Morris : Structure and Properties of Dual-Phase<br />
Steels, Proceedings, The Metallurgical Societ y<br />
of AIME 1979 .<br />
10. Docol HS, Höghållfast kallvalsad tunnplåt, brochure fra<br />
Svensk Stål .<br />
11. Marianne Schmidt: Højstyrkestål, ændring af mikrostruktur<br />
og mekaniske egenskaber ved opvarmning . Teknologisk<br />
Institut 1987.<br />
12. BCIRA: »Metallurgi og fremstilling af gråt <strong>støbejern</strong>« ,<br />
Teknologisk Institut, Tåstrup, 1989 .<br />
13. BCIRA: »Metallurgi og fremstilling af SG- jern«, Dans k<br />
Teknologisk Institut, Tåstrup, 1991 .<br />
52
Fysiske og mekaniske egenskaber 5<br />
Mekaniske egenskaber 5 . 1<br />
Der skal i dette kapitel gives en oversigt over, hvilke mekani -<br />
ske egenskaber som kendetegner de forskellige gruppe r<br />
konstruktionsstål, <strong>højstyrkestål</strong> og <strong>støbejern</strong> .<br />
• Flydespænding (0.2-spændingen )<br />
• Trækstyrke<br />
• Brudforlængelse<br />
• Slagsejhed<br />
• Hårdhed<br />
En beskrivelse af de forskellige materialegruppers udmattelsesegenskaber<br />
er udeladt i dette afsnit, idet disse er s å<br />
stærkt afhængige af det færdige emnes overfladegeometri og<br />
-beskaffenhed, at udmattelsesstyrken som materialeegenskab<br />
kun bør anvendes med største forsigtighed .<br />
I denne sammenhæng skal følgende grupper omtales :<br />
• almindelige konstruktionsstål (EN 10 025, DIN 17 10 0<br />
(01 .80) )<br />
• sejhærdningsstål (DIN 17 200 (03 .87) )<br />
• fjederstål (DIN 17 222 (08.79), EN 132 )<br />
• automatstål (DIN 1651 (04.88) )<br />
• gråt <strong>støbejern</strong> (DIN 1691 (05 .85) )<br />
• <strong>støbejern</strong> med kuglegrafit (DIN 1693 (10.73/10 .77) )<br />
• høj styrkestål<br />
Disse undergrupper dækker igen over et vidt spektrum af<br />
ståltyper, hvorfor det er uendelig svært at generalisere mht .<br />
mekaniske egenskaber. Oversigten viser derfor indenfo r<br />
hvilke grænser de respektive materialedata befinder sig .<br />
Det må bemærkes, at de tabellerede værdier er minimumværdier<br />
for de enkelte typer, som de er specificeret i standar- Standarderne specificere r<br />
derne og øvrige opslagsværker . Det er således muligt at fin- minimumværdie r<br />
de ståltyper med mekaniske egenskaber, som ligger over de<br />
anførte. Dette skyldes, at de enkelte undergrupper består a f<br />
en lang række stål, alle med forskellige mekaniske egenskaber.<br />
53
Tabel 5 .1 Typiske minimumsværdier for mekaniske egenskaber<br />
Trækstyrke Flydespænding Brudforlængelse Slagsejhed Hårdhed<br />
N/mmz N/mmz % J HB<br />
Alm .<br />
konstruktionsstål 300-900 175-360 8-26 23-27 90-260<br />
Sejhærdningsstål 500-1700 300-1300 5-45 20-140 150-70 0<br />
Fjederstål 1180-1950 1030-1325 5-8 14-21 400-55 0<br />
Automatstål *) 350-750 200-400 9-25 100-220<br />
Gråt <strong>støbejern</strong> 100-500 2-4<br />
Støbejern med kug -<br />
legrafit 370-700 240-440 2-17 140-230<br />
Højstyrkestål 415-550 275-450 18-24 20-<br />
*) normaliseret tilstand<br />
5 .1 .1 Faktorer med indflydelse på stålenes mekanisk e<br />
egenskabe r<br />
Variationen i egenskaber mellem undergrupperne og inden -<br />
for disse skyldes flere faktorer :<br />
• legeringssammensætningen<br />
• kornstørrels e<br />
• renhed<br />
• fremstillingsmetod e<br />
• varmebehandlingstilstan d<br />
regeringssammensætningen Indholdet af legeringselementer har indflydelse på krystal -<br />
gitteret og dermed på atomplanernes evne til at forskydes .<br />
Kornstørrelse Korngrænser fungerer som barrierer for slip, hvorfor en forøgelse<br />
af kornantallet vil give øget styrke . Kun ved forhøjet<br />
temperatur med krybning som den fremherskende deformationsmekanisme<br />
falder styrken med kornstørrelsen, ide t<br />
korngrænseglidning her udgør en del af den plastiske deformation<br />
.<br />
Kornstørrelsen kontrolleres ved udstøbningen af materialet<br />
eller ved varmebehandling .<br />
Afgørende for den opnåelige styrke er ligeledes, hvorvidt<br />
stålet kan hærdes . Her spiller legeringssammensætninge n<br />
den aførende rolle .<br />
54
Kulstofstålene er benævnt efter deres nominelle trækstyrke ,<br />
som er afhængig af kulstofindholdet i stålet . Styrkeøgninge n<br />
er således sket ved perlitudskillelse og derfor på bekostnin g<br />
af duktilitet .<br />
De grå <strong>støbejern</strong> udmærker sig ved at være nemme at hav e<br />
med at gøre rent fremstillingsmæssigt - formfyldningsevne n<br />
er god og de spåntagende egenskaber fremragende . Derfor<br />
accepteres materialets ringe sejhed, og materialet finder d a<br />
også størst anvendelse der, hvor trykpåvirkninger er frem -<br />
herskende .<br />
Der findes forskellige klasser gråjern, specificeret ved dere s<br />
nominelle trækstyrke . Afgørende for styrken er her grafit -<br />
tens form og fordeling, andelen af perlit i grundmasse n<br />
samt godstykkelsen og dermed størkningshastigheden . En<br />
ensartet fin fordeling af grafitlamellerne er at foretrække .<br />
En forbedring af <strong>støbejern</strong>s duktilitet er opnået hos støbe -<br />
jern med sfærisk (kugleformet) grafit . Her har grundmassens<br />
kemiske sammensætning og dermed den resulterend e<br />
struktur afgørende betydning for styrken .<br />
Højstyrkestålene er at sammenligne med kulstofstål blot<br />
med tillegering typisk af kornforfinende elementer som niob<br />
og vanadium . Herved opnås en styrkeøgning, således at der<br />
opnås stål med både stor styrke (generel definition : flyde -<br />
spænding over 275 Nlmm2) og stor duktilitet . Dette betyder,<br />
at det er muligt at begrænse kulstofindholdet i stålene, hvilket<br />
medfører forbedret svejselighed og duktilitet . Omslags -<br />
temperaturen for overgangen fra sprødt til sejt brud er end -<br />
videre lavere end for almindelige kulstofstål, hvilket betyder<br />
øgede anvendelsesmuligheder .<br />
Den større styrke betyder, at der generelt kan opnås vægtbesparelser<br />
ved konstruktion med <strong>højstyrkestål</strong>, idet der ka n<br />
anvendes komponenter med mindre tværsnit . Derved blive r<br />
anvendelsen økonomisk på flere måder . Rent produktions -<br />
teknisk er det ligeledes interessant med mindre tværsnit ,<br />
idet det dermed er muligt at sikre de optimale mekanisk e<br />
egenskaber i hele tværsnittet . Ved store godstykkelser vi l<br />
man generelt opleve reduktion af materialets styrke pga. lavere<br />
afkølingshastighed fra varmebehandlingstemperaturen .<br />
Der findes flere varianter af <strong>højstyrkestål</strong> - i engelsksproget<br />
55<br />
Kulstofstå l<br />
Grå støbejer n<br />
Højstyrkestå l
5 .2<br />
litteratur benævnes disse High Strength Low Alloy (HSLA )<br />
steel - og yderligere oplysninger kan derfor søges bl .a. i refe -<br />
rencerne bagest .<br />
Fysiske egenskaber<br />
De interessante fysiske egenskaber, som kendetegner stål o g<br />
<strong>støbejern</strong>, og som det til tider er nødvendigt at tage hensy n<br />
til ved materialeudvælgelse, er følgende :<br />
• massefylde n<br />
• varmeledningsevnen<br />
• varmeudvidelseskoefficienten<br />
• varmefylde n<br />
• den specifikke modstan d<br />
• magnetiserbarheden<br />
Massefylden varierer med legeringssammensætningen, men<br />
da jern er hovedbestanddelen oplever man for de fleste stå l<br />
ikke variationer udover 7.7 til 7.9 glcm3. For <strong>støbejern</strong> er mas-<br />
Tabel 5 .2 Fysiske egenskaber for konstruktionsstå l<br />
Massefylde Varme- Varmefylde Længde- Specifik Magnetiser -<br />
g/cm3 lednings- Jig K udvidelses- modstand bar t<br />
evne koefficient fl/mm2 m<br />
W/m K cm/cm • K<br />
Alm . konstruktionsstål<br />
7.85 58 0.46 13 • 10- 6 0.14 ja<br />
Sejhærdnings-<br />
stål (Ck45) 7.84 50<br />
Automatstå l<br />
(10S20) 7.84 46.7 0.46 15.1 .10-6<br />
Fjederstål j a<br />
Gråt <strong>støbejern</strong><br />
(GG30) 7.4 46 0.50 10 • 10- 6<br />
14 .6 • 10-6 0.18 ja<br />
0.14 j a<br />
0 .5-1 .0 ja<br />
Støbejern med<br />
kuglegrafit<br />
(GGG45) 7.2 33 .5 0.63 12 • 10-6 0.5-0 .7 ja<br />
Højstyrkestål 7.85 51 0 .48 12 .0 • 10- 6 0.16 ja<br />
56
sefylden dog på grund af det høje grafitindhold lidt mindre ,<br />
afhængig af kvaliteten ned til 6 .8 g/cm3.<br />
Massefylden er ikke den eneste fysiske egenskab, som er ty -<br />
deligt anderledes for <strong>støbejern</strong> . I oversigtstabellen ses typiske<br />
værdier angivet .<br />
Støbejern har derudover en større dæmpningsevne en valsede<br />
stål . Dette betyder, at vibrationer, som påføres eksternt ,<br />
hurtigere klinger af i støbegods, derfor finder disse materialer<br />
i stor udstrækning anvendelse til maskindele, hvor svingninger<br />
og støj er fremherskende .<br />
Præsentation af data — hvor findes de. 5 .3<br />
Afhængig af ståltypen er antallet af mekaniske egenskaber,<br />
som de er muligt at fremskaffe oplysninger om, forskelligt .<br />
De standarder, som klassificerer stålene, omtaler ofte ku n<br />
egenskaber som de ovenfor tabellerede - undtagen udmattelsesstyrken<br />
- og som oftest blot ved stuetemperatur. Søge r<br />
man yderligere oplysninger, findes der udover standardern e<br />
en del tabelværker, som kan hjælpe . Disse søger hver især at Tabelværker med mekanisk e<br />
samle oplysninger fra såve] standarder som leverandøran- materialedata<br />
givelser og forskningsresultater. De mere kendte er :<br />
METALS HANDBOOK (udgives af American Society of Me -<br />
tals, Metals Park, Ohio) . 10 bind . Indeholder både materiale -<br />
data og diskussion af anvendelser samt beskrivelser af varmebehandling,<br />
overfladebehandling etc. Et meget værdi -<br />
fuldt opslagsværk .<br />
WERKSTOFFHANDBUCH STAHL UND EISEN (udgives af<br />
Verein Deutscher Eisenhüttenleute) . Håndbog i løsbladssystem<br />
omhandlende materialedata, metallurgiske aspekter og<br />
anvendelser.<br />
ATLAS ZUR WÄRMEBEHANDLUNG DER STÄHLE (udgives<br />
af Max-Planck-Institut für Eisenforschung, Düsseldorf) .<br />
Omhandler specielt varmebehandling og effekter heraf for<br />
sædvanlige konstruktionsstål .<br />
STAHLSCHLÜSSEL (udgives af Verlag Stahlschlüssel) .<br />
Indeholder oplysninger om sammensætning, mekanisk e<br />
egenskaber og varmebehandlingsmuligheder samt anvendelser<br />
for næsten alle typer stål. Byder endvidere på sam-<br />
57
menligningsmuligheder mellem forkellige landes stål-normer.<br />
MATERIALS SELECTOR (årligt specialhæfte fra tidsskriftet<br />
<strong>Materials</strong> Engineering, Reinhold Publ . Corp, New York) .<br />
Omfatter sammenligninger både grafisk og i tabelform ove r<br />
alle materialer (metalliske og ikke-metallliske) specielt ind -<br />
rettet på konstruktørens behov.<br />
Er de oplysninger man søger af speciel karakter, kan det væ -<br />
re nødvendigt at undersøge, hvorvidt der er udført forskningsarbejde<br />
om emnet . Her er tidskriftslitteraturen anvendelig,<br />
og oplysninger om relevante artikler fås nemmest fr a<br />
de tekniske biblioteker, som både råder over opdaterede registre<br />
over udgivelser indeholdende kortfattede beskrivelse r<br />
af de videnskabelige arbejder (f . eks. METALS ABSTRACTS )<br />
samt adgang til materialedatabaser .<br />
58
Legeringstyper 6<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong> og maskinstål 6 . 1<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong> (bygningsstål) er som beskrevet i kap . 4 . 1<br />
primært karakteriseret ved at være svejsbare . Det er sålede s<br />
som regel unødvendigt at forvarme og/eller varmebehandl e<br />
henholdsvis før og efter en svejsning af konstruktionsstål .<br />
Maskinstålene er ikke karakteriseret ved en generel svejsbarhed<br />
. En typisk egenskab hos disse stål er derimod en god<br />
bearbejdelighed ved spåntagende bearbejdning . En vi s<br />
gruppe maskinstål, betegnet automatstål, har særdeles gode<br />
egenskaber i den retning .<br />
Inden for disse 2 stålgrupper findes der yderligere opdelinger,<br />
som afspejler fælles egenskaber, sammensætning, anvendelse<br />
eller varmebehandlingstilstand hos undergruppe r<br />
til disse hovedgrupper .<br />
I et vist omfang er legeringstyperne standardiseret ud fr a<br />
disse fælles karakteristika, men dette gælder selvfølgelig pri -<br />
mært de mere generelt anvendte ståltyper .<br />
En af de vigtigste standardiseringer inden for stålområdet er<br />
de tyske DIN-normer, men også danske (DS), amerikansk e<br />
(ASTM), engelske (BS) og svenske (SIS) standardiseringer er<br />
relevante for det danske marked .<br />
Igennem en del år har man forsøgt at etablere fælles internationale<br />
standarder gennem et internationalt organ betegne t<br />
ISO .<br />
Dette har resulteret i en vis grad af harmonisering melle m<br />
nogle lande. Tilsvarende har der på europæisk plan være t<br />
udarbejdet de såkaldte Euronormer, men også kun med begrænsede<br />
resultater.<br />
Euronorme r<br />
Senest er der taget initiativ fra EF med henblik på at udar -<br />
bejde fælleseuropæiske standarder (CEN-normer eller blot CEN-norme r<br />
EN-normer), som også skal omfatte visse lande uden for EF.<br />
Der er således for nogle ståltyper udarbejdet EN-normer,<br />
59<br />
Vigtige nationale standarde r<br />
ISO-standarde r
6.1 .1<br />
der i et vist omfang har afløst de nationale standarder i en<br />
række europæiske lande .<br />
Den nuværende periode er således en skifteperiode, hvo r<br />
traditionelt anvendte nationale standarder udskiftes med nye<br />
fælleseuropæiske standarder. På grund af disse stadige ændringer<br />
vil der ikke kunne gives et dagsaktuelt billede af, hva d<br />
der er gældende i de forskellige relevante leverandørlande .<br />
I denne overgangsperiode vil man uden tvivl fortsat anvende<br />
ældre velkendte (men måske nu udgåede) legeringsbetegnelser<br />
fra forskellige nationale standarder sammen me d<br />
betegnelserne fra de nye EN-standarder .<br />
Beskrivelsen af de enkelte legeringstyper i det følgende vil<br />
afspejle denne overgangsfase .<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong> (bygningsstål)<br />
<strong>Konstruktionsstål</strong> kan deles op i 3 grupper : de almene konstruktionsstål,<br />
konstruktionsstål med forhøjet styrke og konstruktionsstål<br />
med særlige anvendelser.<br />
De almene konstruktionsstål er ulegerede stål med typisk<br />
kulstofindhold i intervallet 0,17-0,24% samt 0,2-0,5% manga n<br />
og op til 0,3% silicium, eller mangan-legerede stål med op ti l<br />
ca. 1,6% Mn . Begge typer har fastsatte max . grænser for indholdet<br />
af svovl, fosfor og kvælstof .<br />
Disse stål var tidligere i Danmark standardiseret efter D S<br />
12011, som i store træk svarede til den tidligere meget an-<br />
Stålklassificering i styrkeklasser vendte DIN-norm 17100. Disse standarder brugte sålede s<br />
bl.a . betegnelserne St 37 (stål 37), St 42 (stål 42) og St 52 (stå l<br />
52), alternativt St 50 (stål 50) som angivelse for de enkelte<br />
styrkeklasser samt en bogstavkode A, B, C og D eller en talkode<br />
1, 2 og 3 som angivelse af materialekvaliteten i relatio n<br />
til svejsbarhed samt slagsejhedsegenskaber .<br />
Begge disse standarder er nu blevet udskiftet . Den danske<br />
standard hedder nu DS/ISO 630 (07.83) med titlen »<strong>Konstruktionsstål</strong>«,<br />
og den tyske DIN 17100 er afløst af en CENstandard<br />
under betegnelsen DIN/EN 10025 (01 .91) . DS/IS O<br />
630 (07.83) vil i foråret 1991 blive erstattet af en standard me d<br />
betegnelsen DS/EN 10025, som ligeledes vil være identisk<br />
med CEN-standarden .<br />
60
DS/ISO 630 (07.83) og DIN/EN 10025 (01 .91) deler som tidligere<br />
stålene op i styrkeklasser og efter materialekvalitet ,<br />
men styrkeklasserne hedder nu: Fe 310, Fe 360, Fe 430 og Fe<br />
510 . Tallene refererer til de garanterede minimale trækstyr -<br />
ker i enheden N/mme; hos DIN/EN-normen dog kun for<br />
godstykkelser
Tabel 6 .1 Opdeling i styrkeklasser i henhold til DS/ISO 630 (07 .83 )<br />
Styrkeklasse Kvalitets- Øvre flydespænding ReH, min . Trækstyrke Brudfor- Bøje- Slagsejhedsprøvning<br />
klasse længelse prøvning KV (V-kærv)<br />
e 16 > 16 > 40 R n, i) A min.') 180 °<br />
40 63 Lo = 5,65 .o bøjning Prøvnings - Energis<br />
dorn temperatur min .<br />
N/mmz N/mm2 N/mmz N/mm2 % diameter3)4) °C J<br />
Fe310 0 175 175 310å510 17 3e — —<br />
Fe 360 A 235 225 215 25 2 e — —<br />
B<br />
C<br />
235<br />
235<br />
225<br />
225<br />
215<br />
215<br />
360 til 460<br />
25<br />
25<br />
2 e<br />
2 e<br />
+ 20<br />
0<br />
273 )<br />
27<br />
D 235 225 215 25 2 e - 20 27<br />
Fe 430 6) A 275 265 255 22 3 e — —<br />
B<br />
C<br />
275<br />
275<br />
265<br />
265<br />
255<br />
255<br />
430 til 530<br />
22<br />
22<br />
3 e<br />
3 e<br />
+ 20<br />
0<br />
273)<br />
27<br />
D 275 265 255 i 22 3 e - 20 27<br />
e
Tabel 6 .2 Opdeling i styrkeklasser i henhold til DIN/EN 10025 (01 .91))<br />
Efter<br />
Euronorm 25-72<br />
Stålbetegnelse r<br />
Tidliger e<br />
DIN-betegnelse<br />
C<br />
for nominelle godstykkelser<br />
16 > 1 6<br />
40 > 40~ 1<br />
Analyse i vægt %<br />
Mn S i<br />
P S N~ 1<br />
Fe 310-0'1 St 33 - - - - - - - -<br />
Fe 360 B 7 > St 37-2 0,21 0,25 - - - 0,055 0,055 0,01 1<br />
Fe 360 B 7 ) UST 37-2 0,21 0,25 - - - 0,055 0,055 0,009<br />
Fe 360 B RST 37-2 0,19 0,19 0,23 - - 0,055 0,055 0,01 1<br />
Fe 360 C St 37-3 U 0,19 0,19 0,19 - - 0,050 0,050 0,01 1<br />
Fe 360 D1 St 37-3 N 0,19 0,19 0,19 - - 0,045 0,045 -<br />
Fe 360 D2 - 0,19 0,19 0,19 - - 0,045 0,045 -<br />
Fe 430 B St44-2 0,24 0,24 0,25 - - 0,055 0,055 0,01 1<br />
Fe 430 C St 44-3 U 0,21 0,21 0,21 8) - - 0,050 0,050 0,01 1<br />
Fe 430 D1 St 44-3 N 0,21 0,21 0,21 8) - - 0,045 0,045 -<br />
Fe 430 D2 - 0,21 0,21 0,21 8 ) - - 0,045 0,045 -<br />
Fe 510 B - 0,27 0,27 0,27 1,70 0,60 0,055 0,055 0,01 1<br />
Fe 510 C 9 ) St 52-3 U 0,23 0,23 1Q 0,24 1,70 0,60 0,050 0,050 0,01 1<br />
Fe 510 D1 9~ St 52-3 N 0,23 0,23 1Q 0,24 1,70 0,60 0,045 0,045 -<br />
Fe 510 D29 ) - 0,23 0,23 10 > 0,24 1,70 0,60 0,045 0,045 -<br />
Fe 510 DD19) - 0,23 0,23' 0> 0,24 1,70 0,60 0,045 0,045 -<br />
Fe 510 DD29 > - 0,23 0,23 10) 0,24 1,70 0,60 0,045 0,045 -<br />
Fe 490-2 St 50-2 - - - - - 0,055 0,055 0,01 1<br />
Fe 590-2 St 60-2 - - - - - 0,055 0,055 0,01 1<br />
Fe 690-2 St 70-2 - - - - - 0,055 0,055 0,011<br />
Betydningen af indeks-tallene fremgår af DIN/EN 10025 (01 .91) .
6 .1 .2 Maskinstå l<br />
Herudover findes der en gruppe nikkellegerede konstruktionsstål.<br />
som er beregnet til anvendelse ved lave temperaturer<br />
(ned til ca . -200°C) samt stål til andre specielle formål .<br />
Sidstnævne legeringstyper er normalt ikke standardiserede .<br />
Maskinstålene kan være rene kulstofstål, dvs. ulegerede stål ,<br />
svarende til de konstruktionsstål, der er standardiseret i<br />
DS/ISO 630 (07.83) og DIN/EN 10025 (01.91), men en større<br />
del af maskinstålene er legerede stål, der er blevet varmebehandlet<br />
for at opnå bedre egenskaber (primært bedre styrke)<br />
.<br />
De ulegerede maskinstål omfatter alle styrkeklasserne i<br />
DIN/EN 10025 (01 .91), eftersom svejsbarheden ikke er noge t<br />
kriterium her. Disse maskinstål er ikke varmebehandled e<br />
med henblik på forbedrede styrkeegenskaber, men leveres i<br />
normaliseret tilstand (for C < 0,5%) eller sfæroidiseret til -<br />
stand (for C > 0,5%) af hensyn til bearbejdeligheden .<br />
Mange forskellige grupper lege- De legerede maskinstål er opdelt i grupper, som enten afrede<br />
maskinstål spejler den anvendte styrkeøgende varmebehandling eller<br />
gruppens særlige anvendelse . De vigtigste grupper skal om -<br />
tales i det følgende :<br />
Sejhærdningsstå l<br />
Sejhærdningsstålene er standardiseret i henhold til DI N<br />
17200 (03.87), men en CEN-standard benævnt pr EN 10083 er<br />
undervejs til afløsning af DIN-normen .<br />
Sejhærdningsstålene har et kulstofindhold på 0,2-0,7%. Alle<br />
stålene inden for denne gruppe indeholder mangan, generelt<br />
med et indhold på 0,3-1,0% . Herudover findes der lege -<br />
rede typer, som f.eks . er legeret med krom (0,4-1,2%) elle r<br />
med krom (0,9-3,3%) plus molybdæn (0,15-0,5%) eller me d<br />
krom (0,9-2,2%) plus molybdæn (0,15-0,5%) plus nikke l<br />
(0,9-2,2%) .<br />
Sejhærdningsstål har stor styrke, Alle stål i denne gruppe er sejhærdet til trækstyrker i intersejhed<br />
og udmattelsesstyrke vallet 600-1400 N/mm 2. Disse stål anvendes til maskindele,<br />
hvor der kræves både stor styrke og sejhed samt høj udmattelsesstyrke<br />
.<br />
64
Indsætningsstå l<br />
Indsætningsstål er standardiseret i henhold til DIN 17210<br />
(09 .86) .<br />
Disse stål har et kulstofindhold i intervallet 0,1-0,3%, der ve d<br />
indsætningen forhøjes til et niveau, som muliggør en markant<br />
styrkeøgning ved hærdningen .<br />
Der findes ulegerede indsætningsstål, men også undergrupper<br />
legeret med krom (0,4-1,3%) og evt. molybdæn<br />
(0,25-0,5%) og evt . nikkel (1,4-2,1%) .<br />
Disse stål anvendes til maskindele såsom tandhjul og aksler,<br />
der er udsat for store slidpåvirkninger.<br />
N itre rstå l<br />
Nitrerstål er standardiseret i henhold til DIN 17211 (04 .87) .<br />
Kulstofindholdet hos disse stål er i intervallet 0,3-0,45%, og<br />
ud over silicium og mangan er stålene legeret med kro m<br />
(1-3,5%), evt . aluminium (0,8-1,2%) og evt . molybdæn<br />
(0,15-1,1%) . Et par legeringer er endvidere legeret med sm å<br />
mængder nikkel eller vanadium. Disse stål kan ud over<br />
overfladehærdningen leveres i sejhærdet eller sfæroidiseret<br />
tilstand . Også disse stål anvendes til maskindele med kra v<br />
om stor slidstyrke .<br />
Automatstå l<br />
Automatstål er standardiseret i henhold til DIN 1651 (04 .88) .<br />
Automatstål er specielt velegnet til spåntagende bearbejdning.<br />
Denne egenskab opnås ved legering med svovl<br />
(0,15-0,4%) og mangan (0,5-1,5%) . Men elementerne fosfo r<br />
(op til 0,1%) og bly (0,15-0,3%) tilsættes også til visse legerin -<br />
ger for at lette den spåntagende bearbejdning .<br />
En gruppe automatstål er egnet til sej hærdning, og kulstof -<br />
indholdet er derfor relativt højt (0,3-0,65%) for disse . En anden<br />
gruppe automatstål er velegnet til indsætning, men s<br />
den resterende tredje gruppe ikke er beregnet til en bestem t<br />
varmebehandling. De sidstnævnte 2 grupper har et kulstofindhold<br />
under ca . 0,15% .<br />
65<br />
Indsætningsstål har stor slid -<br />
styrke<br />
Nitrerstål har også stor slidstyrke<br />
Automatstål er specielt velegnet<br />
til spåntagende bearbejdnin g
Kuglelejestå l<br />
Kuglelejestål, hvis anvendelse fremgår af navnet, er standardiseret<br />
i henhold til DIN 17230 (09 .80) .<br />
Forskellige typer kuglelejestål Disse er underopdelt i følgende grupper :<br />
1) Gennemhærdende stål :<br />
Ca . 1% C, 0,25-1,2% Mn, 0,4-2,0% Cr, evt . 0,15-0,6% Mo,<br />
op til 0,3% Ni, op til 0,3% Cu .<br />
2) Indsætningsstål :<br />
0,15-0,20%C, 0,4-1,4% Mn, 0,8-1,8% Cr, evt . 0,15-0,35 %<br />
Mo, evt . 1,4-3,75% Ni, op til 0,3% Cu .<br />
3) Sejhærdningsstål :<br />
0,4-0,6% C, 0,4-0,9% Mn, 0,4-1,2% Cr, evt . 0,15-0,30% Mo,<br />
op til 0,30% Cu .<br />
4) Rustfrie stål :<br />
0,4-1,1% C, op til 1% Mn, 12,5-19% Cr, evt. 0,35-1,30%<br />
Mo, evt . op til 1% Ni, evt . ca 0,1% V, op til 0,3% Cu .<br />
5) Varmfaste stål :<br />
0,7-0,85% C, op til 0,4% Mn, 3,75-4,5% Cr, 4-5% Mo, 1-2%<br />
V, evt . op til 18% W.<br />
Fjederstå l<br />
Fjederstål er standardiseret i henhold til en række DIN-nor -<br />
mer med numrene: 17221 (12 .88), 17222 (08.79), 17223 Teil 1<br />
(12.84) og Teil 2 (09.90) og 17224 (02 .82) .<br />
DIN 17221 omhandler varmvalset stål til sejhærdende fjedre .<br />
Disse stål har 0,35-0,65% C, 0,5-1,1% Mn, evt. 0,2-1,2% Cr og<br />
evt. 0,1-0,2% V.<br />
DIN 17222 dækker koldvalsede stålkvaliteter med flere mulige<br />
efterfølgende varmebehandlinger. Sammensætningen for<br />
disse stål er 0,5-1,0% C, 0,4-1,1% Mn, evt . 0,4-1,2% Cr og evt .<br />
0,1-0,2% V.<br />
DIN 17223 drejer sig om patenterede fjederstålskvaliteter.<br />
Det anvendte stål er ulegeret kulstofstål med typisk kulstofindhold<br />
0,3-0,9% .<br />
DIN 17224 vedrører rustfrie fjederstål . Typisk kulstofindhold<br />
66
er
Fig . 6 . 1<br />
Brudforlængelse som funktio n<br />
af flydespænding for kulstofstå l<br />
og HSLA-stål . (ref. 9)<br />
0 200 600 100 Mpa<br />
Flydespændin g<br />
0,2% . Styrkeforøgelsen skyldes dels finkornetheden, dels til -<br />
sætningen af en mindre mængde mangan (Mn) og udskillelseshærdning<br />
.<br />
I tabel 6.3 vises sammensætningen og mekaniske egenskaber<br />
af en række HSLA-stål, refosforiserede stål og dual-phase<br />
stål. Til sammenligning vises også et par almindelige konstruktionsstål<br />
.<br />
Værdierne i skemaet stammer fra leverandørernes brochure -<br />
Maksimunværdier materiale . Legeringsindholdet er ofte angivet som maksimumværdier,<br />
og de virkelige værdier ligger ofte betydelig t<br />
lavere, specielt indholdet af C og P, og i særlig grad S, hvor<br />
indholdet i mange tilfælde er under 10% af den angivn e<br />
maksimalværdi. (ref. 10) I praksis ses at indholdet af diss e<br />
stoffer svinger en del fra charge til charge. Styrkeværdiern e<br />
er oftest angivet som minimumsværdier, hvorfor den reell e<br />
styrke i mange tilfælde er større end den angivne . Nogle<br />
brochurer angiver også maksimumsværdier for styrken .<br />
Som det fremgår af skemaet kan HSLA-stål fremstilles i e t<br />
Forskellige styrker bredt spektrum af forskellige styrker. Det kan kulstofstål også,<br />
men forskellen er at de stærke HSLA-stål har bevaret et<br />
lavt indhold af kulstof, og dermed en god svejsbarhed, og<br />
Stor sejhed og deformationsevne de har bevaret en relativt stor sejhed og deformationsevne,<br />
så de kan formgives og bukkes m.m .<br />
I konventionel stålplade vil svovlindeslutningerne være val -<br />
68<br />
50 -<br />
40<br />
30 -<br />
20<br />
1 0<br />
n<br />
•
Tabel 6 .3 Oversigt over sammensætning og mekaniske egenskabe r<br />
ved en række ståltyper. (ref . 11)<br />
Ståltype C S P Mn Si Al Nb V Ti Flydespænding<br />
N/mm<br />
Trækstyrke<br />
N/mm<br />
Ku Istofstå l<br />
Dybtrækspl . 0.08 0 .016 0 .01 0.2 0 .01 x 220 35 0<br />
St . 37 0.2 0 .05 0 .06 220 37 0<br />
St . 50 0.3 0 .05 0 .05 320 520<br />
HSLA -stå l<br />
Hoogoven s<br />
Ympress E315 0 .08 0 .02 0 .03 0.25 0 .016 315 38 5<br />
E420 0 .09 0 .015 0 .03 0.75 0 .25 0 .025 420 48 0<br />
E56 0<br />
Svensk Stål<br />
0 .09 0 .015 0 .03 1 .4 0.35 0.05 0.07 560 61 0<br />
Domex 270 YP 0 .12 0 .025 0 .03 0.7 0 .4 x 270 41 0<br />
- 390 XP 0 .12 0 .025 0 .03 1.2 1 .2 x x 390 53 0<br />
- 590 X P<br />
Thyssen<br />
0 .16 0 .025 0 .03 1.8 1 .8 x x x 590 74 0<br />
MHZ 30 0 .1 0.03 0.03 1 .0 x x x 300 38 0<br />
MHZ 42 0 .1 0.03 0.03 1.4 0 .5 x x x 425 470<br />
MHZ 50 0 .1 0.03 0 .03 1.8 0 .5 x 500 570<br />
Refosforiserede stå l<br />
Svensk Stå l<br />
Docol 350 RP<br />
Hoogoven<br />
0 .05 0.02 0 .08 0.3 0.02 230 38 0<br />
Ympres E220 PB 0.03 0.015 0.09 0 .15 220 35 0<br />
Ympres E270 P 0.07 0.015 0.08 0 .5 0.3 270 400<br />
Dual phase stå l<br />
Svensk stå l<br />
Docol 330 DR 0 .04 0.02 0.02 0 .15 0.02 200 360<br />
500 0.07 0.02 0.06 0 .4 0.15 300 530<br />
- 1000<br />
Thyssen<br />
0.14 0.02 0.02 1 .2 0.05 700 1050<br />
PAS 34 0.12 0.03 0.03 1 .3 0.5 0.09 0 .22 340 420<br />
PAS 55 0.12 0.03 0.03 1 .8 0.5 0.09 0 .22 550 600<br />
69
Kærvslagstyrke Jlcm z<br />
22 0<br />
18 0<br />
14 0<br />
10 0<br />
50<br />
5 10 15 20 2 5<br />
S-indhold x 10 .3 i %<br />
Fig . 6 . 2<br />
Svovlindholdets indflydelse p å<br />
kærvslagstyrke n<br />
6.2.2 Refosforiserede stål (P-stål )<br />
set ud til langstrakte indeslutninger. Disse indeslutninger e r<br />
en medvirkende årsag til mekanisk anisotropi, d .v.s. forskel i<br />
de mekaniske egenskaber i forskellige retninger .<br />
Den mekaniske anisotropi kan reduceres, og formbarheden<br />
og kærvslagstyrken øges, ved enten helt at fjerne svovlet fra<br />
smelten, eller ved at tilsætte et eller flere af legeringselementerne<br />
zirkon (Zr), titan (Ti), cerium (Ce) eller calcium (Ca) .<br />
Disse legeringselementer reagerer med svovlet og danner<br />
sulfider med en så stor styrke, at de ikke valses ud ved<br />
varmvalsning, men forbliver som små kugler. Herved sikres<br />
at materialet får samme styrke på langs og tværs af af valse -<br />
retningen, altså en lille mekanisk anisotropi .<br />
HSLA-stål fremstilles både som varmvalset og koldvalset<br />
plade . De varmvalsede stål fremstilles i tykkelser fra 2 mm<br />
og op, de koldvalsede fra 3 mm og ned .<br />
De koldvalsede stål fremstilles på basis af varmvalset plade .<br />
Det koldvalsede HSLA-ståls mekaniske egenskaber bestemmes<br />
af det varmvalsede udgangsmateriale samt blødglødningstiden<br />
og -temperaturen efter koldvalsningen .<br />
Blødglødningen kan foretages på to principielt forskellig e<br />
måder, nemlig som :<br />
• batch-glødning, hvor hele coilen glødes i en ovn på sammeti<br />
d<br />
• kontinuert glødning, hvor det valsede bånd kontinuer t<br />
kører igennem en ovn .<br />
Kontinuert glødning giver den mest finkornede og den mest<br />
ensartede struktur, og er derfor langt at foretrække til frem -<br />
stilling af HSLA-stål, og er i dag langt den mest anvendte .<br />
De fleste HSLA-stål er aluminiumsberoligede, d .v.s. at nitrogenen<br />
er bundet og stålene derfor ældningsbestandige ve d<br />
stuetemperatur.<br />
En speciel type HSLA-stål er de refosforiserede stål (P-stål) .<br />
Disse stål har et højt indhold af fosfor som styrkeøgende element,<br />
hvilket giver et stål med stor normal anisotropi ( r1,3 -<br />
Velegnede til dybtrækning 1,6) . Refosforiserede stål er derfor velegnede til dybtrækning.<br />
Ulempen ved at tillegere fosfor er, at sprødbrudsikker -<br />
70
heden nedsættes . (Normal anisotropi må ikke forveksles<br />
med plan eller mekanisk anisotropi . Ved dybtrækning f.eks .<br />
er det en fordel med en høj normal anisotropi og en lille mekanisk<br />
anisotropi) .<br />
Dual Phase stal 6.2 . 3<br />
Dual Phase stål består, som navnet siger, af to faser, en ferrit- En ferrit-og en martensitfase<br />
og en martensitfase . Dual Phase stål er i princippet et finkornet<br />
kul-manganstål med nogenlunde samme legeringssammensætning<br />
som HSLA-stål . Forskellen fremkommer som<br />
følge af varmebehandlingen . Efter glødning i austenit-ferritområdet,<br />
750 - 850° C, bratkøles stålet . Herefter varmes stålet<br />
op til et omkring 300° og anløbes ved denne temperatur<br />
et par minutter. Hele processen tager i et kontinuert anlæg<br />
under 10 min .<br />
Det er den hurtige ne<strong>dk</strong>øling, der sammen med legering -<br />
sindholdet sikrer, at der dannes martensit, samtidig med a t<br />
perlitdannelsen undertrykkes . Martensitindholdet kan vari- Perlitdannelsen undertrykke s<br />
ere meget, men er i de mest anvendte typer på 10 - 30% .<br />
Den hurtige ne<strong>dk</strong>øling kræver en forholdsvis lille godstykkelse ,<br />
og dual phase stål sælges da normalt også som tyndplade .<br />
Strukturen kan også opnås med en lidt langsommere afkøling ,<br />
men det kræver et højere legeringsindhold af Si, V, eller Mo .<br />
Dual Phase stålene er karakteriseret ved at have betydeligt<br />
bedre strækformgivningsegenskaber end HSLA-stål med<br />
samme styrke . Det skyldes at DP-stål ligesom austenittis k<br />
rustfast stål har en stor deformationshærdning, hvorimo d<br />
HSLA-stål kun har en lille deformationshærdning .<br />
De fremstilles i et bredt styrkeinterval, og kun de stærkest e<br />
kvaliteter har dårlig formbarhed . De stærkeste typer har e t<br />
meget højt martensitindhold .<br />
Bedre strækformgivningsegenskabe<br />
r<br />
Trods deres gode formgivnings- og styrkeegenskaber har<br />
Dual Phase stålene i dag, i modsætning til HSLA-stålene,<br />
kun en meget lille markedsandel . Det kan dels skyldes, at de Lille markedsande l<br />
er nyere og mindre kendte, men nok i højere grad, at d e<br />
mister mange af deres gode egenskaber, hvis de udsættes for<br />
varmepåvirkning . Det betyder, at bilindustrien er tilbageholdende,<br />
fordi det vil give store problemer med reparatione r<br />
efter skader.<br />
71
Fig . 6 . 3<br />
Stræk- og dybtræksegenskabe r<br />
af forskellige ståltyper, so m<br />
funktion af trækstyrken .<br />
(ref . 11)<br />
6 .2.4<br />
x<br />
0,40 _<br />
0,30 _<br />
0,25<br />
2, 3<br />
2,2 _<br />
2,1 _<br />
2,0 _<br />
N BIød presseplad e<br />
HSLAplad<br />
e<br />
-//<br />
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 MPa<br />
Trækstyrk e<br />
HSLA-plad e<br />
DP-plade<br />
~~i/<br />
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 MP a<br />
Trækstyrke<br />
Dual phase stålene er ældningsbestandige ved stuetemperatur,<br />
men kan laves således at der i stålet er opløst kulstof,<br />
som bevirker en ældning ved temperaturer omkring 200°.<br />
Ældningen skyldes diffusion af kulstof, og giver stålet e n<br />
højere flydespænding, men en dårligere formbarhed . Effekten<br />
er størst hvis stålet forinden har været deformeret . Denne<br />
type ældning kan udnyttes ved fremstilling af karrosseridele,<br />
hvor ældningen foregår, mens delene ovnlakeres. Det -<br />
te har givet processen navnet »bake hardening« . (ref. 9 )<br />
Se figur 4.9 og 4.10 i afsnit 4 .3 .2 .<br />
Normer og standarder for hojstyrkestå l<br />
Højstyrkestål sælges ikke i særlig høj grad efter normer og<br />
standarder, snarere efter de enkelte fabrikanters varemærker<br />
og specifikationer af disse . Men normerne findes .<br />
72
DIN 17 102 Schweissgeeignete Feinkornbaustähl e<br />
normalgeglüht<br />
Handler om svejsbare finkornstål (HSLA-stål), og beskrive r<br />
krav stålet skal leve op til ved levering .<br />
Normen deler stålet op i 4 rækker :<br />
a. normale StE<br />
b. varmebestandige WSt E<br />
c. kuldebestandige TStE (slagsejhedskrav ned til -50°) .<br />
d. særligt kuldebestandige EStE (slagsejhedskrav til -60°) .<br />
De enkelte stål er sammenholdt med werkstoff nummer o g<br />
der er angivet krav til legeringsindhold og mekaniske egenskaber<br />
. Stålet har et nummer som angiver flydespændingen .<br />
F.eks . har TStE 380, Werkstof Nr. 1 .8910, en flydespændin g<br />
på 380 N/mm ved pladetykkelser under 16 mm . Da det er i<br />
den kuldebestandige række er der desuden angivet slagsejhedskrav<br />
ned til -50°.<br />
Normen beskriver regler for måling og afprøvning af de for -<br />
skellige værdier.<br />
Stahl Eisen Werkstoffblatt 09 2<br />
Warmgewalzte Feinkornstähle zum Kaltumforme n<br />
Beskriver krav til varmvalsede finkornstål (HSLA) til kold -<br />
formgivning . Stålene benævnes QSt (nummer) TM og QS t<br />
(nummer) N, hvor TM betyder at stålet er termomekanis k<br />
behandlet, og N betyder at det er normalglødet . Nummeret<br />
står også her for flydespændingen .<br />
Stahl Eisen Werkstoffblatt 09 3<br />
Beskriver krav til koldvalsede finkornstål (HSLA) til kold -<br />
formgivning . Stålene benævnes ZStE (nummer) hvor num -<br />
meret står for flydespændingen af stålet .<br />
Stahl Eisen Werkstoffblatt 09 4<br />
Beskriver refosforiserede stål, og stål i »bake hardening« kvalitet,<br />
som benævnes hhv . ZStE (nummer) P og ZStE (num -<br />
mer) BH . Nummeret angiver også her flydespændingen ,<br />
men for bake hardening kvaliteterne stiger den op til 4 0<br />
N/mm efter bake hardening .<br />
73<br />
Varmvalsede finkornstål (HSLA)<br />
til koldformgivnin g<br />
Koldvalsede finkornstål (HSLA)<br />
til koldformgivnin g<br />
Refosforiserede stål, og stål i<br />
«bake hardening. kvalitet
6 . 3<br />
6 .3 . 1<br />
Standarder specificerer <strong>støbejern</strong>sklassen<br />
ud fra de mekaniske<br />
egenskaber for en separat støbt<br />
prøvestang<br />
Støbejern<br />
Ulegeret gråt <strong>støbejern</strong> og SG-jern<br />
Som tidligere nævnt i afsnit 4 .4.3 refererer standarderne fo r<br />
ulegeret gråt <strong>støbejern</strong> og SG-jern til de mekaniske egenska -<br />
ber for en separat støbt prøvestang . Ligeledes er det ikke<br />
normalt, at standarder angiver kemisk sammensætning fo r<br />
ulegeret gråt <strong>støbejern</strong> og SG-jern .<br />
Et eksempel på en sådan standard, der dækker de fleste i<br />
Vesteuropa anvendte kvaliteter er :<br />
DIN 1691 (05.85) gråt <strong>støbejern</strong><br />
hvor GG 15 - GG 40 med spring på 5 angiver minimum<br />
trækstyrker i kplmm2 for en separat støbt standardiseret Ø 30<br />
mm prøvestang .<br />
DIN 1693, Tei11(10.73) standardiserer<br />
• ferritisk varmebehandlet SG-jern GGG 35.3 og GGG 40.3<br />
• ferritisk SG-jern GGG 40<br />
• ferritisklperlitisk SG-jern GGG 50 og GGG 6 0<br />
• perlitisk SG-jern GGG 70 og GGG 80<br />
Nummerbetegnelsen angiver minimumstyrken i kp/mme på<br />
en standardiseret prøvestang udtaget af en separat støbt<br />
stang eller blok .<br />
Gråt <strong>støbejern</strong> med flagegrafit er specielt godstykkelsesfølsomt.<br />
For faldende kulstofækvivalent :<br />
CEV= C+<br />
Si+ P<br />
3<br />
opnås stigende trækstyrkeegenskaber i en ø 30 mm prøve -<br />
stang, se fig . 6 .4. Dette hænger sammen med finere grafit o g<br />
større mængde perlit ved faldende CEV.<br />
Støbejern med den samme kulstofækvivalent opnår meget<br />
forskellige trækstyrker, hvis det udstøbes i gods med forskellig<br />
tykkelse, se fig . 6 .5 .<br />
Dette hænger sammen med den langsommere størkning<br />
ved større godstykkelser og den deraf følgende grovere grafit<br />
.<br />
74
N/mm z<br />
30 0<br />
250<br />
200<br />
5- 0<br />
CEV<br />
N/mm 2<br />
30 0<br />
250<br />
200<br />
5 . 0<br />
CEV<br />
4 . 5 4 . 0 3 . 5<br />
4 . 5 40 3 . 5<br />
Det vil sige, at man for et stykke støbegods med forskellig e<br />
godstykkelser kan forvente forskellige styrker i tykke (lavere )<br />
og tynde (højere) sektioner.<br />
75<br />
Fig . 6 . 4<br />
Kulstofekvivalentens (CEV) indflydelse<br />
på trækstyrken for e n<br />
030 mm støbt prøvestang i grå t<br />
<strong>støbejern</strong> .<br />
Fig . 6 . 5<br />
Godstykkelsens indflydelse på<br />
trækstyrken ved varierende kulstofekvivalent<br />
(CEV) for gråt <strong>støbejern</strong><br />
.
Gråt <strong>støbejern</strong>s struktur og mekaniske<br />
egenskaber er bestemt<br />
af <strong>støbejern</strong>sklassen og godset s<br />
modul<br />
Fig . 6 . 6<br />
Modulen M for typiske støbe -<br />
godselementer.<br />
Størkningshastigheden afhænger af godssektionens modul<br />
(M), der kan udtrykkes som :<br />
M= V<br />
0<br />
hvor V står for sektionens volumen og 0 står for sektionens<br />
kølende overflade .<br />
jo større modul desto langsommere størkning, idet størkningstiden<br />
T = kM 2, hvor k er en konstant .<br />
Hvad der er en godssektions kølende overflade vil altid være<br />
et skøn .<br />
Chvorinov' s<br />
formel : T= k • M 2<br />
1000<br />
T = Størkningstid .<br />
K = Konstant .<br />
100<br />
M = Modulet . T 1 0<br />
M<br />
76<br />
Volumen<br />
Kølende overflade<br />
V =1•1•t<br />
0=1 . 1+1 . 1<br />
c_<br />
E<br />
f-<br />
1<br />
0,1 0,1 1 10 10 0<br />
M cm —)<br />
I I II I<br />
V<br />
n a s<br />
6 a3<br />
R a s<br />
a<br />
0 7t a 2 6 a 2 z a2+a2<br />
M<br />
a<br />
6<br />
a<br />
6<br />
a<br />
6<br />
PLADE<br />
( ingen køling fra kanterne )<br />
1<br />
M = 2<br />
RUNDSTANG<br />
( ingen køling fra endeflader )<br />
M= 4<br />
a• b<br />
M = 2 • (a+b)
På fig . 6.6 er angivet modulen for forskellige typiske gods -<br />
sektioner.<br />
For at vurdere styrken i et støbegods' forskellige sektione r<br />
indeholder de forskellige standarder ofte et diagram, der viser<br />
styrken for de forskellige klasser af gråt <strong>støbejern</strong> i afhængighed<br />
af godssektionens modul, se fig . 6 .7.<br />
N/mm 2<br />
400<br />
350<br />
300 :<br />
250<br />
200<br />
150<br />
lb\<br />
____,<br />
--_-__ __ -<br />
__<br />
I<br />
100 0, 5<br />
Modul<br />
__-<br />
_--_` 6640__<br />
-_-MIM<br />
ME_<br />
_=Il■ __<br />
GG3 0<br />
■11111_!'aWI<br />
M_IIRIIE_<br />
-■_~\!Ø~_~ ~_<br />
►<br />
111=/iMMI<br />
GG20_.__`<br />
~~a~~__ ►<br />
_11WAIM__<br />
''WENEEI_-<br />
1å11■11 --_<br />
41MIE111_-•1M<br />
GG 1 0<br />
'',a=11■<br />
'--__<br />
-~<br />
0,75 1,12 5 1, 5<br />
2,2 5 3, 0<br />
Det er derfor væsentligt, hvis man ønsker at specificer e<br />
struktur og mekaniske egenskaber på selve støbegodset, a t<br />
dette aftales specifikt med støberiet, og at man aftaler, hvo r<br />
på godset specifikationen skal gælde, og hvordan man vi l<br />
kontrollere .<br />
77<br />
c m<br />
Fig . 6 . 7<br />
Trækstyrken i afhængighed af<br />
modulet for gråt <strong>støbejern</strong> .
Ved kritiske komponenter : omsæt<br />
komponenternes funktionskrav<br />
til kontrollerbare støbegodsspecifikatione<br />
r<br />
6 .3 .2 ,<br />
Austenitisk <strong>støbejern</strong> er varme -<br />
bestandigt og velegnet i korrosive<br />
miljøer<br />
Det er ligeledes vigtigt, at specifikationen til støbegodset ikke<br />
kommer i modstrid med standarder, hvis man samtidig<br />
bruger standarder for at specificere <strong>støbejern</strong>sklassen .<br />
Austenitisk <strong>støbejern</strong><br />
Austenitisk <strong>støbejern</strong>, ofte betegnet Ni-resist, finder stor anvendelse<br />
på grund af dets modstandsdygtighed over for korrosion<br />
og varme. Især anvendes det til pumper, ventiler o g<br />
dertil hørende udstyr, hvor der sker påvirkning fra havvan d<br />
og korrosive medier. Disse <strong>støbejern</strong>skvaliteter har også specielle<br />
udvidelses- og elektriske- samt magnetiske egenskaber.<br />
Austenitiske <strong>støbejern</strong> med flagegrafit finder hovedsagelig t<br />
anvendelse, hvor belastningen i brug er lille . Hvor <strong>støbejern</strong>et<br />
skal kunne modstå større belastninger, kan man anvende<br />
austenitisk SG-jern .<br />
Den mest almindelige kvalitet er legeret med Ni, Cu og Cr<br />
som f.eks . NiCuCr 15 6 213 og NiCr 30 213 jfr. DIN 1694<br />
(09.81). I SG-jern er Cu-indholdet max. 0,5% .<br />
Struktu r<br />
Materialernes støbestruktur består af flagegrafit eller kugle -<br />
grafit i en austenitisk matrix . Karbidet er fordelt jævnt i<br />
strukturen, idet dog mængden forøges med stigende krom -<br />
indhold og med aftagende godssværhed . Når legeringselementerne<br />
kommer ned på et for lavt niveau, kan strukture n<br />
komme til at indeholde hård og skør martensit . For at undgå<br />
at denne struktur fremkommer, bør man ikke bruge sammensætninger,<br />
hvor nikkel-, kobber-, mangan- og kromindholdet<br />
er så lavt som det mindst tilladelige ifølge standarderne<br />
.<br />
Kulstof<br />
Forøget kulstofindhold formindsker trækstyrken og forøger<br />
jernets flydeevne, niveauer på 2,7 til 2,8% bruges normalt til<br />
de almindeligst fremstillede kvaliteter NiCuCr og NiCr2 O<br />
2/3.<br />
Siliciu m<br />
Siliciumindholdet varieres efter støbegodsets dimensioner.<br />
Men bortset fra de <strong>støbejern</strong>skvaliteter, hvor der er specifice-<br />
78
et et højt siliciumindhold for at give større varmebestandighed,<br />
foretrækkes i reglen et siliciumindhold på 1,8-2,4% .<br />
Kro m<br />
Skønt tilstedeværelsen af krom forøger modstandsdygtigheden<br />
mod oxydation, vil det i strukturen forekommende karbi d<br />
være til alvorlig gene med hensyn til bearbejdeligheden . Hvor<br />
denne er et vigtigt krav, må man derfor altid holde kromindholdet<br />
lavest muligt inden for de angivne specifikationer .<br />
Varmebehandlin g<br />
Skønt størstedelen af austenitisk <strong>støbejern</strong> bruges as-cast ,<br />
kan man i nogle tilfælde komme ud for, at der forlanges e n<br />
varmebehandling .<br />
Afspændingsglødnin g<br />
Bruges til støbegods af kompliceret design eller til støbe -<br />
gods, der skal bruges i vand med højt klorindhold : Opvarm<br />
langsomt til ca . 650°C, og efter holdetid i en periode, der af -<br />
hænger af støbegodsets dimensioner afkøles ligeledes lang -<br />
somt, ca . 50°C pr. time .<br />
Blødglødnin g<br />
Bruges til spinklere støbegods med hvidstørkning : Opvar m<br />
til 900-1000°C, herved nedbryder eller sfærodiserer noget af<br />
karbiden. Derefter kan man normalt tillade sig at afkøle i<br />
luft .<br />
Andre varmebehandlinger end ovennævnte med henblik på<br />
at give dimensions- og temperaturstabilitet bør kun udføres,<br />
efter at man omhyggeligt har taget støbegodsets specifikation<br />
og senere anvendelse i betragtning .<br />
Et særligt varmebestandigt <strong>støbejern</strong> er den såkaldte Sila l<br />
med op til 7% Si og en varmebestandighed op til 1000°C .<br />
Martensitisk <strong>støbejern</strong> 6.3 .3<br />
De martensitiske hvide <strong>støbejern</strong>, ofte betegnet Ni-hard, er Martensitisk <strong>støbejern</strong> er slidbe-<br />
velegnede som slidbestandige materialer.<br />
standigt<br />
79
6 .3 . 4<br />
Bainithaerdet SG -jern er veleg -<br />
net til højtbelastede konstruktionsdetaljer<br />
som erstatning for<br />
indsatshærdet stål<br />
Disse materialer er normalt kun specificeret efter deres hårdhed<br />
og kemiske sammensætning .<br />
Hårdheder angives ofte i as-cast tilstand, (400-450 HB), i<br />
hærdet og anløbet tilstand, (550-600 HB), og i glødet tilstand,<br />
(300-400 HB) . Jfr. DIN 1695 (09 .81) .<br />
De væsentligste legeringselementer i martensitisk <strong>støbejern</strong><br />
er Cr, Ni, Mo i størrelsesorden 1,5-2,8% Cr, 1-5% Ni og<br />
0,5-2% Mo .<br />
Bainithaerdet SG-jern (ADI)<br />
Indenfor de seneste år har en ny kvalitet SG -jern vundet<br />
indpas . Retteligt drejer det sig om en række kvaliteter af bainithærdet<br />
SG -jern (Austempered ductile iron, ADI) .<br />
Bainithærdning er en kendt hærdemetode . Men teknikken i<br />
forbindelse med SG-jern er blevet interessant, idet denn e<br />
kvalitet synes at have visse fordele sammenlignet med indsatshærdet<br />
stål til f.eks . tandhjul .<br />
Denne type af SG-jern kan indgå som konstruktionsmateria -<br />
le, hvor der kræves høje niveauer af trækstyrke, udmattelsesegenskaber<br />
og brudmekaniske egenskaber.<br />
De bainithærdede kvaliteter er endnu ikke standardiserede .<br />
Men der findes dog meget veldokumenterede konstruktionsdata<br />
bl .a. fra BCIRA (International center for cast metals<br />
technology) i England . Her har man publiceret interim<br />
konstruktionsdatablade for 3 kvaliteter bainithærdet SG -jern<br />
ADI 950/6 med trækstyrke 950 N/mme og 6% forlængelse<br />
bainithærdet ved 375°C.<br />
ADI 1050/3 bainithærdet ved 350°C og ADI 1200/1 bainithærdet<br />
ved 325°C .<br />
Afhængig af godstykkelse skal man for at sikre gennem -<br />
hærdningen legere med Mn, Ni og Mo, som angivet i tabe l<br />
6 .4. Jernets øvrige sammensætning er som for traditionelt<br />
SG-jern .<br />
De mekaniske egenskaber for ovennævnte typer af bainithærdet<br />
SG-jern fremgår af tabel 6 .5 .<br />
80
Tabel 6 .4 Legering med Mn, Ni og Mo for at sikre gennemhærdning<br />
af bainithærdet SG -jern i afhængighed af godsmodulen (godstykkelsen)<br />
.<br />
Modu l<br />
mm<br />
Mn<br />
%<br />
5,5- 11 mm plade 0, 4<br />
8,0- 16 mm plade 0,3 0,8 0, 1<br />
Ni<br />
%<br />
Mo<br />
To<br />
11,5 - 23 mm plade 0,3 0,8 0,25<br />
Tabel 6 .5 Mekaniske egenskaber for 3 typer bainithærdet SG -jern<br />
Egenskaber<br />
Type<br />
ADI950/6 ADI 1050/3 ADI 1200/ 1<br />
Trækstyrke N/mm2 950 1050 120 0<br />
0,2-spænding N/mm2 670 780 940<br />
Forlængelse % 6 3 1<br />
Hårdhed HB 300-310 345-355 390-400<br />
Udmattelse (Wöhler )<br />
Ukærvet (0 9,6 mm)<br />
N/mm2 345 335 35 0<br />
Kærvet* Ø 9,6 mm<br />
V-kærv N/mm2 200 170 180<br />
* 45° V-kærv 0,25 mm kærvradius, kærvdybde 4,1 mm .<br />
As-cast bainitisk SG-jern, ofte kaldet BDI, er gennem lege -<br />
ring også mulig at fremstille . Men hvis støbegodset varierer i<br />
tykkelse, er det vanskeligt at fremstille meget ensartede kvaliteter<br />
.<br />
Nogle sporelementers virkning i <strong>støbejern</strong> 6.3 . 5<br />
Foruden de hovedelementer, hvoraf <strong>støbejern</strong> normalt be -<br />
står, findes der ofte andre i meget små mængder (benævnt<br />
sporelementer), som kan have en betydelig indflydelse p å<br />
<strong>støbejern</strong>ets kvalitet, idet de kan påvirke såvel kvalitet og<br />
struktur som jernets egenskaber. Den mængde sporelementer,<br />
der forekommer i <strong>støbejern</strong>, bestemmes i vidt omfang af,<br />
hvor meget der findes af dem i råmaterialerne og tilsætningsstofferne.<br />
Når man vil have sporelementerne under<br />
8 1
kontrol, må man derfor være omhyggelig med valg af råma -<br />
terialer og også med smelte- og jernbehandlingsprocessen .<br />
Nogle sporelementer forbedrer kvaliteten af og egenskaber -<br />
ne hos det fremstillede støbegods.<br />
Bly nedsætter styrken i gråt stø- De mængder, der skal. til, for at sporstofferne har en tydelig<br />
bejern drastisk indvirkning på egenskaberne, svinger fra det ene stof til de t<br />
andet; for eksempel er et indhold af 0,003% bly i gråt <strong>støbejern</strong><br />
faretruende højt, hvorimod en meget højere procent a f<br />
nikkel kan være til stede uden at volde skade .<br />
Sporelementer kan opdeles i fire hovedgrupper efter dere s<br />
virkninger, men nogle af dem kan have mere end een virkning.<br />
Disse virkninger kan enten være gavnlige eller skadeli -<br />
ge, afhængigt af den pågældende type <strong>støbejern</strong> og af støbegodsets<br />
godstykkelser.<br />
1 . Dannelse af eutektiske karbider fremmes af krom, tellur,<br />
vismut og bor.<br />
2. Dannelse af perlit fremmes af krom, arsen, vanadium ,<br />
antimon, tin, kobber og kvælstof, som kan være gavnlige<br />
i perlitiske jernkvaliteter, men skadelige i ferritiske kvaliteter.<br />
3. Grafittens fordeling og -form påvirkes af magnesium, bly,<br />
tellur, vismut, antimon, kvælstof og cerium . Forholde t<br />
mellem cerium og mange af de andre sporelementer e r<br />
komplekst og påvirker grafitfordelingen og -formen i SGjern<br />
.<br />
4. Porøsitet kan forårsages af brint og kvælstof . Aluminium<br />
og titan kan fremme brintoptagelsen, så der fremkomme r<br />
pinholes, men i gråt <strong>støbejern</strong> kan de neutralisere kvæl -<br />
stofs virkning, så man undgår defekter i form af revner.<br />
Nogle af elementerne, især de, der fremmer karbid- og perlitdannelse,<br />
kan have selvforstærkende virkning. Nogle af<br />
elementerne er endvidere i stand til at stimulere andre elementers<br />
virkninger; for eksempel forøger brint risikoen for<br />
uønsket grafitstruktur i gråt <strong>støbejern</strong> som følge af forekom -<br />
sten af små mængder bly. I SG-jern bruges cerium i meget<br />
små mængder til at neutralisere visse andre elementers skadelige<br />
virkninger.<br />
82
Virkningerne af de fleste elementer, som kan forekomme i eller til -<br />
sættes <strong>støbejern</strong> i meget små mængder, er sammenfattet nedenstå -<br />
ende.<br />
Aluminium (Al), op til 0,003%, som tilsætning, ferrolegeringer, po-<br />
demidler, skrot som er forurenet med aluminium .<br />
Gråt støbejer n<br />
1) Fremmer brintpinholes, især hvor der bruges vådsandsforme, o g<br />
hvor indholdet er mere end ca . 0,005% .<br />
2) Neutraliserer kvælstof.<br />
SG-jern<br />
Fremmer pinholes og defekter i form af dros s<br />
Antimon (Sb), op til 0,02% . Emaljeret skrot . Stålskrot . Lejeskjold e<br />
af hvidt metal . Ved tilsætning .<br />
Gråt støbejer n<br />
1) Fremmer perlit .<br />
2) En tilsætning på 0,01% reducerer den mængde ferrit, der un-<br />
dertiden findes lige ved u<strong>dk</strong>ærnede overflader .<br />
SG-jer n<br />
1) Fremmer perlit .<br />
2) Har en uønsket virkning på grafitstrukturen, hvor der ikke finde s<br />
cerium .<br />
3) Har en gavnlig virkning i retning af at fremme fuldt nodulæ r<br />
struktur i svært støbegods af overeutektisk SG-jern, forudsat a t<br />
cerium forekommer .<br />
Arsen (As), op til 0,05% . Råjern, stålskrot .<br />
Gråt støbejer n<br />
1) Fremmer perlit .<br />
2) En tilsætning på 0,05% reducerer den mængde ferrit, der un-<br />
dertiden forekommer lige ved u<strong>dk</strong>ærnede overflader.<br />
SG-jer n<br />
1) Fremmer perlit .<br />
2) Har en gavnlig virkning i retning af at fremme fuldt nodulæ r<br />
struktur i svært støbegods af overeutektisk SG-jern, forudsat at<br />
cerium forekommer .<br />
Vismut (Bi), op til 0,02% . Ved tilsætning . Vismut-holdige sværter ti l<br />
forme og kerner .<br />
83
Gråt <strong>støbejern</strong><br />
Fremmer karbider og uønskede grafitformer, som reducerer træk-<br />
styrken .<br />
SG -jer n<br />
1) Fremkalder uønskede grafitformer, hvis der ikke er cerium til stede.<br />
2) Der anvendes undertiden en tilsætning på 0,01% for at øge an -<br />
tallet af grafitkugler eller for at forhindre chunk grafit i svære de -<br />
le, men for at få denne virkning må der være cerium i jernet .<br />
Bor (B), op til 0,01% . Emaljeret skrot . Ved tilsætning .<br />
Gråt støbejer n<br />
Fremmer karbider, især i spinkelt støbegods . Virkningen blive r<br />
mærkbar ved over ca . 0,001% .<br />
SG -jern<br />
Fremmer karbider og forringer de mekaniske egenskaber. Virknin-<br />
gen bliver mærkbar ved over 0,001% .<br />
Cerium (Ce), op til 0,02% . Visse podemidler. De fleste magnesium -<br />
holdige legeringer. Ved tilsætning som mischmetal .<br />
Gråt støbejer n<br />
Ikke konstateret .<br />
SG -jern<br />
1) Neutraliserer de nedbrydende virkninger, som nogle elementer<br />
har på grafitformen i magnesiumbehandlet SG -jern .<br />
2) Reducerer podningens u<strong>dk</strong>lingning .<br />
3) Fremmer chunk grafit i svært støbegods, når der bruges råmate-<br />
rialer af stor renhed, og når den kemiske sammensætning e r<br />
overeutektisk .<br />
4) Fremmer chunk grafit i austenitisk <strong>støbejern</strong> .<br />
5) Fremmer karbider, når det forekommer i mængder over ca .<br />
0,01% .<br />
Krom (Cr), op til 0,2% . Legeret stål, forkromede plader. Visse for -<br />
mer for raffineret råjern .<br />
Gråt <strong>støbejern</strong><br />
Fremmer hvidstørkning i tynde partier.<br />
SG -jer n<br />
1) Fremmer karbider.<br />
2) Udskilles i korn-/cellegrænser i svært støbegods så der danne s<br />
84<br />
meget stabile karbider.
Kobolt (Co), Værktøjsstål .<br />
Gråt støbejer n<br />
Ingen virknin g<br />
SG -jern<br />
Ingen virknin g<br />
Kobber (Cu), op til 0,3% . Kobbertråd, Ikke-jernlegeringer, stålskrot,<br />
visse former for raffineret råjern .<br />
Gråt støbejer n<br />
Spormængder af dette element har ingen virkning af betydning o g<br />
behøves ikke at tages hensyn til . I større mængder fremmes perlit-<br />
dannelsen .<br />
SG-jern<br />
1) Fremmer perlit og øger styrke og hårdhed .<br />
2) Hæmmer ferritdannelse .<br />
Brint (H), op til 0,0004% . Fugt fra ildfaste materialer, formmateria -<br />
ler og tilsætningsstoffer .<br />
Gråt støbejer n<br />
1) Fremmer pinholes på opadvendte overflader og (mindre hyppigt )<br />
revnedannelse eller blæsninger gennem en hel sektion .<br />
2) Har en svag virkning hen imod fremkaldelse af hvidstørkning .<br />
3) Fremmer omvendt kokillevirkning, når der ikke er tilstrækkelig t<br />
mangan til stede til at neutralisere svovlet .<br />
4) Fremmer grov grafit .<br />
SG -jer n<br />
Ingen virkning .<br />
Bly (Pb), op til 0,005% . Visse emaljer, maling, automatstål, ikke-<br />
jernlegeringer, skrot fra benzinmotorer, hvidt metal, loddemetal, vis -<br />
se former for råjern .<br />
Gråt <strong>støbejern</strong><br />
1) Resulterer i Widmanstättengrafit og spiky grafit, især i svært stø-<br />
begods, når jernet har højt brintindhold . Trækstyrken kan blive<br />
reduceret med 50% . Denne virkning kan forekomme, selv nå r<br />
bly er til stede i små små mængder som 0,0004% .<br />
2) Fremmer perlit .<br />
SG -jer n<br />
1) Har en uønsket virkning på grafitstrukturen, hvis der ikke er ceri-<br />
um til stede .<br />
85
2) Fremmer perlit .<br />
Magnesium (Mg), op til 0,07%. Ved tilsætning .<br />
Gråt støbejer n<br />
Ikke konstateret<br />
SG-jern<br />
Bevirker dannelse af kuglegrafit .<br />
Molybdæn (Mo), op til 0,05%. Visse former for raffineret råjern .<br />
Legeret stål .<br />
Gråt støberjern<br />
Fremmer perlit<br />
SG-jer n<br />
Fremmer perlit<br />
Nikkel (Ni), op til 0,1% . Raffineret råjern . Stålskrot .<br />
Gråt <strong>støbejern</strong><br />
Spormængder af dette element har ingen væsentlig virkning og be-<br />
høves ikke at tages hensyn til .<br />
SG -jer n<br />
Sporelementer af dette element har ingen væsentlig virkning og be-<br />
høves ikke at tages hensyn til .<br />
Kvælstof (N), op til 0,02% . Koks, opkulningsmidler, bindemidler ti l<br />
forme og kerner, visse ferrolegeringer, stålskrot .<br />
Gråt støbejer n<br />
1) Gør grafitten kompakt og øger styrken .<br />
2) Fremmer perlit<br />
3) Forøger hvidstørkning<br />
4) Kan resultere i pinholes og revnedannelse r<br />
SG-jer n<br />
Kan resultere i pinholes, i reglen i nærheden af hot spots .<br />
Tellur (Te), op til 0,003% . Automatkobber, tellur-holdige sværter ti l<br />
forme og kærner, ved tilsætning .<br />
Gråt støbejer n<br />
Forekommer normalt ikke, men er kraftigt karbiddannende.<br />
86
SG-jer n<br />
Forekommer normalt ikke .<br />
Tin (Sn), op til 0,15% . Loddemetal, stålskrot, ikke-jernlegeringer,<br />
raffineret råjern, ved tilsætning .<br />
Gråt støbejer n<br />
1) Stærkt perlitfremmende .<br />
2) Tilsættes undertiden (op til 0,1 %) for at fremme perlittisk struk-<br />
tur.<br />
SG-jer n<br />
1) Stærkt perlitfremmende .<br />
2) Tilsættes undertiden (op til 0,1 %) for at fremme perlittisk struk-<br />
tu r<br />
3) Giver skørt støbegods, når der er mere end ca . 0,1% til stede.<br />
4) Hæmmer ferritdannelsen .<br />
Titan (Ti), op til 0,15%. Visse former for råjern, stålskrot, visse emal-<br />
jer og malinger, ved tilsætning .<br />
Gråt <strong>støbejern</strong><br />
1) Fremmer underafkølet grafit .<br />
2) Fremmer brint-pinholes, når der er aluminium til stede .<br />
3) Går i forbindelse med kvælstof og neutraliserer dettes virkninger .<br />
SG -jer n<br />
1) Kan have en uønsket virkning på grafitformen, når der ikke e r<br />
cerium til stede .<br />
2) Fremmer brint-pinholes, når der er aluminium til stede.<br />
Wolfram (W), op til 0,05% . Værktøjsstål .<br />
Gråt <strong>støbejern</strong><br />
Fremmer perlit<br />
SG-jer n<br />
Fremmer perlit<br />
Vanadium (V), op til 0,08%. Stålskrot, visse former for råjern .<br />
Gråt støbejer n<br />
Danner vanadiumkarbider og fremmer perlit .<br />
SG-jer n<br />
Danner vanadiumkarbider og fremmer perlit .<br />
87
Referencer<br />
1. C.W. Wegst: »Stahlschlüssel«, Verlag Stahlschlüsse l<br />
Wegst GmbH, Tyskland 1989, 15. udgave.<br />
2. DIN Taschenbuch 4 : »Stahl und Eisen Gütenormen 1«,<br />
Beuth Verlag GmbH, Berlin, Tyskland, 1985, 27. oplag .<br />
3. DIN Taschenbuch 155 : »Stahl und Eisen Gütenormen<br />
2«, Beuth Verlag GmbH, Berlin, Tyskland, 1981, 1 . oplag<br />
.<br />
4. Paul Holtzhausen : »Valg af stål til maskinkonstruktioner«,<br />
Teknologisk Instituts Forlag, Danmark, 169 .<br />
5. K. Offer Andersen: »Metallurgi for ingeniører«, Akademisk<br />
Forlag, Danmark, 1984, 5 . udgave .<br />
6. Dansk Standard DS/ISO 630 : »<strong>Konstruktionsstål</strong>«, DS -<br />
tryk, juli 1983.<br />
7. Dansk Standard DS/EN 10020: »Definition og klassifikation<br />
af stål«, DS-tryk, november 1989 .<br />
8. DIN norm DIN/EN 10025 : »Warmgewalzte Erzeugnisse<br />
aus unlegierte Baustählen . Technische Lieferbedingungen«,<br />
januar 1991 .<br />
9. Joachim Danckert og Thorleik Nellemann: »Tyndpladematerialers<br />
egenskaber«, Teknologisk Institut, Tåstrup,<br />
Danmark, 1982 .<br />
10. Marianne Schmidt: »Højstyrkestål«, Teknologisk Institut,<br />
Tåstrup, 1987.<br />
11. Leverandørbrochurer fra Svensk Stål, Hoogoven o g<br />
Thyssen .<br />
12. BCIRA: »Metallurgi og fremstilling af gråt <strong>støbejern</strong>«,<br />
Teknologisk Institut, Tåstrup, 1989.<br />
13. BCIRA: »Metallurgi og fremstilling af SG- jern«, Dansk<br />
Teknologisk Institut, Tåstrup, 1991 .<br />
88
Prøvning 7<br />
I kompendiet »Materialekendskab - generelt« beskrives d e<br />
mest almindelige :<br />
• Mekaniske prøvningsmetode r<br />
• Ikke-destruktive prøvningsmetoder<br />
• Metallografiske prøvningsmetoder<br />
• Kemiske analysemetoder .<br />
Dette kapitel er et supplement til ovennævnte afsnit .<br />
Kapitlet indeholder to tabeller, som giver en oversigt over<br />
mekaniske prøvningsmetoder og ikke-destruktive prøvningsmetoder<br />
.<br />
Kapitlet indeholder endvidere en omtale af hårdhedsmåling<br />
og lagtykkelsemåling med mobilt udstyr, idet begge prøvninger<br />
har stor industriel anvendelse .<br />
Herudover omfatter kapitlet seks praktiske eksempler p å<br />
prøvning af stål og <strong>støbejern</strong> .<br />
Mekaniske prøvningsmetoder 7 . 1<br />
Ved mekanisk prøvning tilvejebringes resultater, der be -<br />
skriver materialets egenskaber (reaktion) ved statiske-, dynamiske<br />
eller slagagtige belastninger.<br />
De mekaniske prøvningsmetoder er for de fleste metoder s<br />
ve<strong>dk</strong>ommende destruktive prøvningsmetoder, hvor der ud -<br />
tages en materialeprøve og tildannes et prøveemne i overensstemmelse<br />
med en prøvningsforskrift f .eks. en standard .<br />
Tabel 7.1 giver en summarisk oversigt over nogle udvalgt e<br />
mekaniske prøvningmetoder .<br />
Ikke-destruktive provningsmetoder 7 .2<br />
Anvendelse<br />
Tabel 7.2 giver en oversigt over de almindeligste ikke-de -<br />
struktive prøvningsmetoder til identifikation af revner og Anvendels e<br />
fremstillings- eller driftsbetingede fejl .<br />
89
Tabel 7 .1 Oversigt over udvalgte mekaniske prøvningsmetoder .<br />
Egenskab Prøvningsmetode Prøveemne Supplerende bem./anvendels e<br />
Brud- Trækprøvestang trækkes til brud. Kraf -<br />
styrke ten hertil måles .<br />
Rmt<br />
0,2- Trækprøvestangen belastes indtil plastis k<br />
spændingen deformation . Sammenhængen mellem<br />
Ro,2 spændingen og tøjningen tegnes op. Fra<br />
0,2% forlængelse på tøjningsaksen trækkes<br />
en linie parallelt med den elastisk e<br />
del på kurven. Den spænding, hvor linien<br />
skærer spændings-tøjningskurven er<br />
0,2-spændingen .<br />
Brudfor- Trækprøvestangen trækkes til brud . De<br />
længelse to bruddele bringes sammen, og måle-<br />
A længdens (Lo) blivende forlængelse (L„ )<br />
måles .<br />
Ind- Trækprøvestangen trækkes til brud . De<br />
snøring to bruddele lægges sammen, dimensio-<br />
(kontrak- nerne på det snævreste tværsnit måle s<br />
tion) (S„) og ændringen i % af de oprindelige<br />
Z areal (So)udregnes .<br />
Størrelsen varierer. Al- Brudstyrken udregnes som forholdet mellem de n<br />
mindeligvis er prøveem- maksimale kraft (Fmt), som skal til at bryde prøven<br />
net en stang med rundt i forhold til det oprindelige tværsnitsareal (So) .<br />
eller retangulært tvær- Fm t<br />
snit . Rmt = S o<br />
Samme som for trækstyr- 0,2-spændingen aflæses som den spænding, der<br />
ke . Prøvningen udføres giver materialet en blivende forlængelse på 0,2% .<br />
almindeligvis samtidig Udnyttes f.eks . når en konstruktionsdels udformhermed<br />
. ving er kritisk for dens anvendelse .<br />
Samme som trækstyrke . Indikerer hvor meget et materiale forlænges før<br />
Prøvningen udføres al- brud. Indgår i vurdering af et materiales duktilitet .<br />
mindeligvis samtidig<br />
hermed .<br />
A =<br />
L - Lo<br />
Lo<br />
Aio og A 5 er hhv. målt på stænger med Lo = 10 x d<br />
og Lo = 5 x d, d = diameter .<br />
Samme som brudstyrke . Indikerer hvor meget et materiale kontraherer fø r<br />
Prøvningen udføres al- brud. Indgår i vurdering af et materiales duktilitet .<br />
mindeligvis samtidig So - S „<br />
hermed . Z = So
Elasticitets- Trækprøvestangen trækkes. Sammen -<br />
modulet hængen mellem spændingen og tøjnin -<br />
E gen tegnes op . Elasticitetsmodulet e r<br />
kurvens hældning i det elastiske område .<br />
Charpy Kærvede prøveemner slås over af en<br />
slag- pendulhammer.<br />
sejheds -<br />
prøvnin g<br />
Rockwell Kugle eller diamant deformerer prøven s<br />
hårdhed overflade . Indtrykkets dybde efter af-<br />
HR lastning af den største kraft bestemme r<br />
hårdheden .<br />
Brinell Kraften overføres via en stålkugle, som<br />
hårdhed deformerer materialets overflade. Ind-<br />
HB trykket diameter lægges til grund for<br />
udregning af hårdheden .<br />
Størrelsen kan variere. Repræsenterer materialets fjederkonstant ved ela -<br />
Typisk større end almin- stisk deformation . Er et mål for hvor meget, et madelige<br />
trækprøvestænger. teriale forlænges under belastning .<br />
Firkantet stang med V/U Den energi der medgår til bruddet udregnes på ba -<br />
eller »keyhole« kærv i sis af den højde som pendulet når, efter at prøven<br />
midten af stangen . er slået over. Resultatet er mere korrelateret til materialets<br />
kærvfølsomhed end til skørheden .<br />
Ubegrænset størrelse Kan f .eks. anvendes som dokumentation for kor -<br />
med tilstrækkelig tykkel- rekt varmebehandling . Kan korreleres med trækse<br />
. (minimum tykkelsen styrken .<br />
afhænger af hårdheden) .<br />
Ubegrænset størrelse Kan f.eks. anvendes som dokumentation for kor -<br />
med tykkelse som min . rekt varmebehandling . Kan korreleres med træker<br />
10 x indtrykkets dyb- styrken .<br />
de . Overflade-finishe n<br />
skal være så fin, at ind -<br />
trykkets kant tydeligt kan<br />
ses .<br />
Tabel 7 .1 fortsættes
Egenskab Prøvningsmetode Prøveemne Supplerende bem . /anvendels e<br />
Vickers Kraften overføres via en diamantpyra -<br />
hårdhed mide, som deformerer materialets over-<br />
HV flade. Indtrykkets diagonaler måles og<br />
lægges til grund for udregning af hårdheden<br />
.<br />
Udmattelses- En belastning påføres gentagne gange<br />
styrke indtil prøveemnet går i stykker eller e t<br />
bestemt antal gange . Testen kan omfatte<br />
træk-, tryk- eller bøjningsbelastninger .<br />
Slidstyrke Prøveblokken presses med en speciere t<br />
(Block-on- kraft mod en roterende ring . Volumen<br />
Ring Test) tabet fra blok og ring måles efter et gi -<br />
vent antal omdrejninger med en given<br />
hastighed .<br />
Slidstyrke Pin med defineret geometri presses mod<br />
Pin-on-disk roterende skive i kammer med lukket<br />
miljø . Belastningen og rotationshastig -<br />
heden defineres . Afslidning af pin måles/vejes<br />
efter defineret sliddistance .<br />
Slidspor på skive måles .<br />
Ubegrænset størrelse Som de øvrige hårdhedsmetoder. Meget små del e<br />
med en tykkelse der er og/eller veldefinerede områder kan testes . Kan korstørre<br />
end 1,5 x diagona- releres med trækstyrken<br />
lens længde. Overflade -<br />
ruheden skal være så fin,<br />
at indtrykkets kant let<br />
kan ses .<br />
Varierende størrelse og Udmattelsesstyrken er den maksimale spænding,<br />
belastningsmetode, al- som kan påføres for et specificeret antal belastmindeligvis<br />
valgt for at ningscykler. Udmattelseslevetiden, antallet af besimulere<br />
praktisk fore- lastningscykler før brud for en specificeret belastkommende<br />
driftbelast- ning eller tøjning .<br />
ninger.<br />
0,620 x 0,400 x 0,250 in . Udtrykker slidbestandigheden for en valgt mateblock/1,377<br />
in . dia. ring. rialekombination. Driftbetingelser kan simulere s<br />
1 in = 25,4 mm . ved anvendelse af smøremidler eller forureninger.<br />
Skive (ring) min . Ø Udtrykker slidbestandigheden for en valgt mate-<br />
25mm . /max. Ø 110 rialekombination . Driftsbetingelser kan simulere s<br />
mm./Pin geometri eks . ved anvendelse af smøremidler eller forureninger.<br />
kugle max. Ø 10 mm./cy -<br />
linder max. Ø 20
Tabel 7 .2 Oversigt over nogle udvalgte ikke destruktive prøvningsmetoder .<br />
Metode Princip Anvendelse Fordele Begrænsninge r<br />
Kapillar -<br />
væske<br />
Kapillarvæske trække s<br />
ind i overfladedefekter<br />
ved hårrørsvirkningen .<br />
Synlig eller flourescen t<br />
farve fremkalder fejlene .<br />
Magnetpulver- Diskontinuieter forvrænprøvning<br />
ger det pålagte magnetiske<br />
felt .<br />
Ultralyd Fejl reflekterer lydbølger,<br />
som sendes ind i materialet<br />
. Den medgåede tid<br />
før ekkoet registreres ud -<br />
nyttes til at lokalisere fej -<br />
len .<br />
Overfladerevner, porøsiteter,<br />
laminering<br />
etc. som ligger i over -<br />
fladen<br />
Revner, inklusioner og<br />
andre diskontinuitete r<br />
på eller nær overfladen,<br />
idet disse områ -<br />
der tiltrækker jernpulver<br />
på overfladen .<br />
Revner, laminering,<br />
bindefejl og lign . med<br />
det primære plan vin -<br />
kelret på ly<strong>dk</strong>ilden .<br />
Billig, transportabel. Meget<br />
følsom . Uafhængig af materialets<br />
magnetiske og elektriske<br />
egenskaber .<br />
Billig . Velegnet til store im -<br />
mobile genstande .<br />
Viser fejlens dybde i materialet<br />
. Inspektion fra en side .<br />
Ingen stråling . Øjeblikkelig e<br />
resultater. Udstyr hvortil der<br />
er knyttet en computer ka n<br />
producere billeder af fejle n<br />
(C-skan) .<br />
Radiografi Metallet absorberer rønt- Støbte materialer, Permanente optagelser so m<br />
genstråling og gammastråling.<br />
Fejl og tynde<br />
tværsnit absorbere r<br />
mindre, hvorfor mer e<br />
stråling optages på filmen<br />
. Fejl ses som mørk e<br />
skygger.<br />
komponenter og<br />
svejsninger med store<br />
fejl og revner med de t<br />
primære plan parallel t<br />
med strålingen .<br />
dokumenterer korrekt fremgangsmåde.<br />
Påviser fejl i alle<br />
dybder .<br />
Defekterne skal ligge i overfladen .<br />
Ikke velegnet til porøse og ru over -<br />
flader. Væsken skal væde overfladen<br />
Følsomheden er stærkt afhængig a f<br />
fejlenes dybde og eventuel coatning.<br />
Det er ofte nødvendigt at udføre<br />
prøvningen i flere retninger .<br />
Tolkning af resultater kræver erfaring/træning<br />
Kan kun udføres af uddannet personale<br />
. Fejl som ligger parallelt me d<br />
ly<strong>dk</strong>ilden kan ikke detekteres . Det<br />
er nødvendigt med referencestandarter.<br />
Forudsætter uddannede teknikere i<br />
prøvningsmetoden og i radioakti v<br />
stråling. De tilstødende områder ska l<br />
afskærmes mod stråling . Tykkelsen<br />
er bestemt af den radioaktive kildes<br />
styrke. Kostbart udstyr og gennemførelse.<br />
Revner vinkelret på strålin -<br />
gen kan være umulige at påvise .<br />
Tabel 7 .2 fortsættes
.o<br />
Metode Princip Anvendelse Fordele Begrænsninge r<br />
Hvirvelstrøm En spole introducerer<br />
strøm i metallet. Samme<br />
spole detekterer strømme<br />
som er bestemt af materialets/konstruktionen<br />
s<br />
elektriske egenskaber.<br />
Akustisk Materialer udsender aku -<br />
emission stisk energi ved revne -<br />
vækst og plastisk defor -<br />
mation . Sensorer registrerer<br />
lydene under be -<br />
lastning.<br />
Replica<br />
Endoskopi<br />
Metallografisk metode .<br />
Der tages et aftryk af materialetsoverfladestruktur.<br />
Visuel inspektion af ind -<br />
re flader ved hjælp af op -<br />
tisk instrument som kan<br />
være stift eller fleksibelt .<br />
Ledende materialer Meget følsom . Ingen kon- Giver respons på alle ændringer i<br />
med konstant tvær- takt med den undersøgte relation til elektrisk og magnetiske<br />
snitsareal . F.eks . ved del. Hurtig nok til kontinu- egenskaber. Fejlindikation kan<br />
rørinspektion . Kan på- ert on-line inspektion. Me- drukne i disse .<br />
vise variationer i me- tallet behøver ikke nødven -<br />
taltype, mikrostruktur digvis at være ferromagne -<br />
samt andre typer fejl tisk .<br />
Trykbeholdere . Fly- Prøvningen udføres under Plastisk deformation opstået ved<br />
konstruktioner. Svejs- drift . Fejl opdages før hava- prøvning er ireversibel, prøven kan<br />
ninger. ri . Alle belastede arealer te- derfor ikke gentages . Ly<strong>dk</strong>ilden kan<br />
stes uafhængigt af sensorer- ikke lokaliseres præcist .<br />
nes placering .<br />
Materialemikrostruktur Undersøgelser muliggøres Kan kun anvendes på ydre overflai<br />
overflade, revnetype- på vanskelig tilgængelige der. Fortolkning af replica kræve r<br />
bestemmelse. Doku- steder. Mikrostrukturen do- erfaring .<br />
mentation af slidspor, kumenteres .<br />
topografi, overvalsning,<br />
bindingsfejl m .v.<br />
Bestemmelse af revne- Inspektionen foretages uden Følsomt udstyr. Tåler ikke høje terndannelse,<br />
korrosion- ressourcekrævende adskil- peraturer og kraftige mekaniske på -<br />
sangreb, forureninger, lelse. Kan foretages under virkninger .<br />
mekaniske beskadigel- vand . Enkel at anvende .<br />
ser, læsegenstande etc .<br />
i afstande op til 30 m .<br />
fra inspektionshullet .
Spektralanalyse! Ved hjælp af en spæn- Kvalitativ og semikva- Med transportabelt udstyr Bestemmelse af stålets kemiske<br />
emission- dingsforsyning trækkes litativ metode til be- som f .eks. Metascopet kan sammensætning sker med større<br />
spektroskopi en gnist mellem en wolf- stemmelse af ståls bestemmelsen udføres mo- usikkerhed end de stationære udramelektrode<br />
og emnets kemiske sammensæt- bilt uden udtagning af styr. Kulstofbestemmelsen er re t<br />
overflade. Udstyret ind- ning . prøver . usikker.<br />
stilles på et bølgelængdeområde,<br />
hvor sammenligning<br />
med spektrallinier<br />
for en kendt referenc e<br />
foretages .
7 .3<br />
I litteraturen og i daglig tale kaldes prøvningsmetoderne<br />
NDT-prøvning eller NDE-prøvning for henholdsvis »Non<br />
Destructive Testing« og »Non Destructive Evaluation« .<br />
Hårdhedsmåling med mobilt udsty r<br />
Stationært udstyr er bedst Når det er muligt, bør man altid udføre prøvning på stationært<br />
udstyr, da man herved kan opnå de mest nøjagtig e<br />
måleresultater .<br />
Begrænsninger Anvendelse af stationære hårdhedsmåleudstyr har dog fler e<br />
begrænsninger f.eks . :<br />
7.4<br />
Forskellige måleprincipper<br />
• Prøveemnets størrels e<br />
• Flytbarhe d<br />
• Geometri .<br />
Hvor det ikke er muligt at anvende stationært udstyr, kan<br />
man undersøge, om der findes mobilt hårdhedsmåleudstyr,<br />
som egner sig til den pågældende måling . Der findes nemlig<br />
mange forskellige typer udstyr på markedet, som hver isæ r<br />
er kendetegnet ved en række fordele og ulemper.<br />
Der findes mobile udstyr af typen Rockwell, Vickers og Brinell,<br />
som er baseret på samme måleprincip, som anført i tabel<br />
7.1. Herudover findes der en række hårdhedsmåleudstyr,<br />
som er baseret på ikke standardiserede måleprincipper.<br />
I foto 7.1 - 7.3 er der vist et enkelt eksempel herpå .<br />
Lagtykkelsesmåling med mobilt udsty r<br />
Varmforzinkning af almindelige konstruktionsstål er meget<br />
almindelig som korrosionsbeskyttelse af stål f .eks. til cykel -<br />
stativer, elmaster, rækværker, ventilationskanaler og lign .<br />
Korrosionsbeskyttelsens levetid er afhængig af flere forhol d<br />
herunder zinkens lagtykkelse, idet levetiden øges med lagtykkelsen<br />
.<br />
Zink på stål er et eksempel på en ikke-magnetisk belægnin g<br />
på et magnetisk materiale . Til måling (kontrol) af sådanne<br />
belægningers lagtykkelse findes der mange typer udstyr p å<br />
markedet .<br />
Måleprincipperne er forskellige . F.eks måler nogle den magnetiske<br />
tiltrækning, som ændres afhængig af belægningen s<br />
lagtykkelse mellem en permanent magnet og stålet . Foto 7. 4<br />
96
97<br />
Fig 7 . 1<br />
Mobilt udstyr til hårdhedsmå -<br />
ling af typen Equotip. Det vist e<br />
udstyr og måleprincip er nemt at<br />
betjene på selv vanskeligt tilgængelige<br />
overflader. Før e n<br />
hårdhedsmåling kontrolleres ud -<br />
styrets stand ved måling på e n<br />
standardblok .<br />
Fig 7 . 2<br />
Målingen udføres med en pe n<br />
som holdes ned mod den overflade,<br />
hvis hårdhed ønskes be -<br />
stemt . Inde i pencilen er der e n<br />
lille stålkugle som skydes ne d<br />
mod overfladen . Kuglens reflekteres<br />
fra overfladen og tilbage -<br />
springet måles elektronisk .)<br />
Fig 7 . 3<br />
På apparatets display aflæses et<br />
mål for kuglens tilbagespring .<br />
Denne værdi er proportiona l<br />
med materialets hårdhed og omsættes<br />
til Brinell eller Vickers<br />
hårdhed ved hjælp af en tabel .<br />
Da kuglens tilbagespring er afhængig<br />
af materialets godstykkelse<br />
kan det viste udstyr ku n<br />
benyttes til hårdhedsmåling p å<br />
materialer over en foreskrevet<br />
minimumværdi for godstykkelsen<br />
.
Fig . 7 . 4<br />
Lagtykkelsesmåling med udstyr<br />
af mærket »Elcometer« beståen -<br />
de af en målesonde, som holdes<br />
vinkelret på den elektroforzinkede<br />
overflade . Lagtykkelsen må -<br />
les automatisk og resultatet vise s<br />
i my på displayet .<br />
7 . 5<br />
7.5 .1<br />
viser et eksempel på et simpelt udstyr, som sammen med<br />
dataopsamlingsudstyr repræsenterer en hurtig og pålidelig<br />
metode til lagtykkelsesmåling, men som dog kun kan an -<br />
vendes på relativt plane emner.<br />
Prøvning i praksis — eksemple r<br />
Bestemmelse af en stålplades materialekvalitet (St 44.2 )<br />
Fremstilling af løbehjul til ventilationsanlæg udføres hos e n<br />
underleverandør. Det er overfor underleverandøren specificeret,<br />
at løbehjulet skal tildannes af St . 44-2, DIN 17100<br />
(01 .80) .<br />
Man er meget tilfreds med underleverandørens arbejde,<br />
men på et tidspunkt kommer der flere reklamationer ove r<br />
ovennævnte løbehjul . I forbindelse med behandlingen af<br />
disse reklamationer ønskes det bl.a. kontrolleret, om det<br />
foreskrevne materiale er anvendt .<br />
Standarden foreskriver krav til stålets kemiske sammensæt -<br />
ning (kul, silicium, mangan, fosfor, svovl og kvælstof) og til<br />
trækstyrken, flydespændingen, forlængelsen og kontraktionen<br />
parallelt og vinkelret med valseretningen .<br />
Pladens valseretning bestemmes indledningsvist ved hjæl p<br />
af to metallografiske prøveemner, der viser pladen i to p å<br />
hinanden vinkelrette tværsnit . Herved er det muligt at be -<br />
98
stemme valseretningen, idet slaggerne er valset lange og<br />
tynde parallelt med valseretningen .<br />
Der udtages derefter to materialeprøver, hvoraf der tildannes<br />
flade trækprøvestænger. De mekaniske egenskaber parallelt<br />
og vinkelret på valseretningen bestemmes .<br />
Spektralanalysen giver stålets indhold af kul, silicium, man -<br />
gan, fosfor og svovl . Det er vanskeligt og kostbart at analyse -<br />
re for kvælstof. Derfor begrænses kontrollen af stålets kemiske<br />
sammensætning normalt til en spektralanalyse med<br />
mindre særlige forhold taler for det modsatte (f.eks. havari<br />
ved sprødbrud) .<br />
Stålets kemiske sammensætning og mekaniske egenskabe r<br />
var i overensstemmelse med de foreskrevne krav i DI N<br />
17100, hvorfor de nævnte undersøgelser ikke gav anlednin g<br />
til at klage over det af underleveradøren anvendte materiale .<br />
Kontrol af varme- og overfladebehandlede slagler 7 .5 . 2<br />
Slagler bruges f .eks. til knusning af kridt . Slaglerne slides,<br />
og der fremstilles jævnligt nye til erstatning af de gamle .<br />
Slaglerne tildannes af et stål med moderat kulstof og indsæt -<br />
tes med kul i overfladen for ved hærdning og anløbning at<br />
skabe en hård overflade med en sej kerne .<br />
Hver produktion underkastes en kvalitetskontrol i form af :<br />
• Hårdhedsmåling (Rockwell-C )<br />
• Slagprøvning (ikke standardiseret metode )<br />
• Bestemmelse af opkulningsdybden (ikke standardisere t<br />
metode) .<br />
Go<strong>dk</strong>endelseskriteriet for slaglerne er fastlagt ved test a f<br />
slagler af tilfredsstillende kvalitet .<br />
Slagprøvningen udføres på prøveemner uden kærv, og hær -<br />
dedybden bestemmes ved opmåling på slagsejhedsprøven s<br />
brudflade (i modsætning til hårdhedsmåling på metallografisk<br />
prøveemne) .<br />
Både bestemmelsen af slagsejheden og hærdedybden er af -<br />
ledt af de standardiserede prøvninger, men meget billiger e<br />
p.g.a forenklingerne . Denne fremgangsmåde foretrækkes<br />
99
7 .5 . 3<br />
7 .5 . 4<br />
7 .5 .5<br />
i dette tilfælde, fordi prøvningen kun udnyttes internt i virksomheden,<br />
og fordi erfaringsmaterialet er meget stort .<br />
Kvalitetskontrol af sø m<br />
En importør køber jævnligt varmforzinkede søm fra østen og<br />
ønsker i forbindelse med det videre salg at kunne fremlægg e<br />
dokumentation for sømmenes mekaniske egenskaber .<br />
Med dette formål for øje udføres trækprøvning for bestemmelse<br />
af sømmenes trækstyrke, lagtykkelsesmåling for bestemmelse<br />
af zinkens lagtykkelse samt bøjeprøvning over en<br />
dorn for vurdering af belægningens vedhæftning .<br />
Lagtykkelsesmålingen udføres ved mikroskopimetode, d a<br />
det ikke er muligt at måle med NDT-udstyr .<br />
Kontrol af grafittens mikrostruktur i <strong>støbejern</strong><br />
En virksomhed anvender store mængder støbegods . Støbe -<br />
godset bliver under drift udsat for statisk belastning, me n<br />
under tiden også for slagagtig belastning . Af erfaring ved<br />
man, at <strong>støbejern</strong> med grafit udskilt som type B jvf . DS<br />
10602 (01 .70) også kaldet rosettegrafit ikke kan accepteres .<br />
Der foretages derfor en stikprøvekontrol af modtagne varer<br />
for kontrol af grafittens størrelse, form og fordeling.<br />
Kontrol af <strong>støbejern</strong> kvalitet GG 25 .<br />
Støbejernskvaliteten specificeres almindeligvis efter de øn -<br />
skede styrkeegenskaber .<br />
Således betyder specifikation af GG25 jvf DIN 1691 et <strong>støbejern</strong><br />
med trækstyrke på min. 250 Nlmm målt på en separat<br />
udstøbt trækprøvestang med diameter Ø 30 mm .<br />
En virksomhed, som aftager store mængder støbegods a f<br />
kvaliteten GG25 forlanger en sådan trækprøvestang udstøb t<br />
og leveret med støbegodset .<br />
Da man har haft problemer med <strong>støbejern</strong>skvaliteten ønske r<br />
virksomheden at overvære udstøbningen af trækprøvestangen<br />
og mærkningen heraf, inden den sendes til et prøvningslaboratorium,<br />
som er uafhængigt af støberiet .<br />
100
Kontrol af <strong>støbejern</strong> for fremstillingsfejl<br />
Ved størkning af en metalsmelte er der risiko for, at der ka n<br />
opstå indvendige hulrum i materialet f.eks. som følge af en<br />
uheldig støbeformsudformning, uhensigtsmæssig placering<br />
af indløb og lign . Sådanne støbefejl svækker materialet, hvor<br />
størrelsen og placeringen er afgørende for, hvor kritiske fej -<br />
lene er. En meget anvendt metode til kontrol af støbefejl e r<br />
f.eks. ultralyd, som er en hurtig ikke-destruktiv metode ,<br />
som dog kræver trænet personale .<br />
101<br />
7 .5 .6
8<br />
Enklere at gennemføre kontro l<br />
hos producente n<br />
Certifikater<br />
Et certifikat er et dokument over udført kontrol på et part i<br />
materiale.<br />
Når en køber og en sælger har indgået en aftale om levering<br />
af et parti stål med specificerede egenskaber, skal sælgere n<br />
levere i henhold til specifikationen, og køberen kan herefter<br />
go<strong>dk</strong>ende eller afvise de leverede varer .<br />
Denne kontrol kan køberen udføre ved leveringens modtagelse,<br />
men det er enklere at gennemføre kontrollen hos materialeproducenten<br />
(stålværket) i tilfælde af, at køberen<br />
p.g.a . afvigelser fra specifikationen ønsker at reklamere .<br />
Flere muligheder for kontrol Køberen kan da vælge mellem at lade kontrollen udføre hos<br />
producenten gennem sig egen kontrollant eller lade kontrol -<br />
instansen hos producenten udføre og rapportere resultatet<br />
til køberen .<br />
Krav til Køberen<br />
Den fremgangsmåde køberen vælger, afhænger af :<br />
• Hvilken grad af dokumentation han har brug for (anta l<br />
dokumenterede egen skaber)<br />
• Hvilken sikkerhed han<br />
ønsker for, at de oplyste materialedata er korrekt e<br />
• Eventuelle krav fra myndighederne .<br />
F.eks. forlanger arbejdstilsynet i Danmark, at materialer til<br />
fremstilling af dampkedler, trykbeholdere og rørledninger e r<br />
entydigt mærket og dokumenteret i form af et officielt certifi -<br />
kat, som er underskrevet af en person, som er anerkendt a f<br />
direktoratet for arbejdstilsynet .<br />
Ved in<strong>dk</strong>øbet skal køberen oplyse, hvilken type certifikat de r<br />
ønskes .<br />
Endvidere skal køberen definere :<br />
• Hvilke egenskaber, der skal kontrolleres .<br />
• Antallet af prøvninger.<br />
• Hvilke bestemmelser, der skal<br />
gælde for prøvningsudstyret .<br />
102
• Hvilke prøv ningsmetoder, der skal anvendes .<br />
• Regler for omprøvning .<br />
• Hvornår og af hvem kontrollen skal udføres .<br />
Som udgangspunkt for ovennævnte specifikationer kan køberen<br />
med fordel anvende tilgængelige standarder for almindelige<br />
tekniske leveringsbetingelser, som giver vejledning<br />
for ovennævnte forhold . Som eksempel kan nævnes :<br />
DS/EN 10025 (04 .91) »Tekniske leveringsbetingelser for<br />
varmtvalsede produkter af ulegeret konstruktionsstål« o g<br />
DIN 1690 (05.85) »Tekniske leveringsbetingelser for støbegods«<br />
.<br />
Køberen skal dog være opmærksom på, at standarderne ikke<br />
nødvendigvis omfatter alle de egenskaber, som er interessante<br />
for ham . F.eks. omhandler den tyske standard for <strong>støbejern</strong><br />
med lamelgrafit (DIN 1691 (05 .85)) ikke nogen retningslinier<br />
for grafittens mikrostruktur. I dette tilfælde ka n<br />
det være relevant at anføre supplerende krav med udgangs -<br />
punkt i f .eks DS 10602 (01 .70) »Støbejern, Klassificering a f<br />
grafittens mikrostruktur« for at sikre leverance af kvalitets -<br />
gods .<br />
Et andet eksempel med <strong>støbejern</strong> er f .eks. krav til <strong>støbejern</strong>ets<br />
bearbejdelighed. Specifikation af støbegods kvaliteten<br />
GG 25 i henhold til DIN 1691 garanterer ikke <strong>støbejern</strong> ude n<br />
hårde steadit-udskillelser. Hvis støbegodset skal bearbejdes ,<br />
er det derfor klogt, allerede ved specifikationen af materialet,<br />
at tage højde herfor.<br />
De forskellige former for certifikater findes beskrevet i standerderne<br />
SIS 11011 (11 .85), DIN 50049 (07.82), DS/IS O<br />
404-1983 og euronorm 21-78 . I 1989 er der endvidere udgivet<br />
et forslag til fælleseuropæisk standard PrEN 10204 (07.89) .<br />
SIS 11011 er tilpasset ISO 404 og angiver i lighed hermed 4<br />
certifikattyper. Euronormen og DIN-standarden angiver 5<br />
certifikattyper. Tabel 8.1 giver en sammenlignende oversigt<br />
over certifikattyperne i de nævnte standarder.<br />
Certifikattyperne i det fælles europæiske standardforslag e r<br />
kort præsente ret i tabel 8.2, som er et oversat uddrag a f<br />
standardforslaget .<br />
103<br />
Standarder foreskriver ikke krav<br />
til alle materialeegenskabe r<br />
Standarder om certifikater
Tabel 8 .1 Modsvarende certifikattyper i DS/ISO 404-1983, 515 1101 1<br />
(11 .85) og DIN 50049 (02 .82)<br />
DS/ISO 404 DIN 50049 SS 11000 1<br />
5.3 .1 .2 .1 2 . 1<br />
Værkserklæring Werkbescheinigung<br />
5.3 .1 .2 .2<br />
Værksattest<br />
5.3.2 .3 . 1<br />
Inspektionserklæring<br />
A<br />
Inspektionserklæring<br />
B<br />
2 . 2<br />
Werkszeugnis<br />
3 .1 A<br />
Abnahmeprüfzeugnis A<br />
3 .1 B<br />
Abnahmeprüfzeugnis B<br />
1<br />
Identitetsintyg<br />
2<br />
Kvalitetsintyg<br />
3B<br />
Provningsintyg B<br />
3.1 C 3C<br />
Abnahmeprüfzeugnis C Provningsintyg C<br />
3 .2 B<br />
Abnahmeprüfprotokoll B<br />
5.3.2 .3.2 3.2 C 4<br />
Inspektions- Abnahmeprüfprotokoll C Acceptansintyg<br />
attest<br />
Vi skal her begrænse os til at kommentere certifikaterne i<br />
DIN 50049 (07.82), som er den standard, der hyppigst anvendes<br />
i Danmark .<br />
Certifikater ifølge DIN 50049 I DIN 50049 (02 .82) skelnes der mellem 5 certifikattyper,<br />
hvor 2.1-certifikatet er det enkleste og billigste . 2.1 certifika -<br />
tet indeholder ikke nogen kontrolresultater og er i virkelig -<br />
heden kun en skriftlig ordrebekræftelse fra leverandøren .<br />
2.2-certifikatet indeholder kontrolresultater, men ikke nødvendigvis<br />
repræsenterende data fra det leverede parti. De<br />
værdier, der angives på certifikatet er gennemsnitsværdier<br />
for materialekvaliteten og hidrører enten fra den løbend e<br />
kvalitetskontrol eller fra kontrol af andre varer produceret<br />
ved samme metode . For standardmaterialer er det som hovedregel<br />
styrkeegenskaber og kemisk sammensætning, der<br />
kontrolleres løbende . Som hovedregel udstedes 2.2-certifika -<br />
104
Tabel 8.2 Certifikattyper i PrEn 10204 (07 .89)<br />
Standard Dokument Kontrol- Dokumentindhold Leveringsbetingelser Dokumentunderskrive r<br />
betegnelse type<br />
2 .1 Værkserklæring<br />
2.2 Prøvningsrapport<br />
2.3 Specifik prøv -<br />
ningsrapport<br />
Ikke<br />
specifik<br />
Ikke<br />
specifik<br />
Uden angivelse af prøvningsresultate<br />
r<br />
Med angivelse af resultater<br />
af prøvninger, der ikke nød -<br />
vendigvis er udført på d e<br />
faktisk leverede produkter,<br />
men på produkter, der e r<br />
fremstillet med samme pro -<br />
duktionsmetode<br />
I overensstemmelse med betingelserne<br />
i ordren, og hvis dette er e t<br />
krav, også i overensstemmelse<br />
med officielle bestemmelser og d e<br />
tilsvarende tenikske regler<br />
Producen t<br />
3 .1 .A Inspektions- I overensstemmelse med officielle Den inspektør, der er udpege t<br />
attest 3.1 .A<br />
bestemmelser og de tilsvarend e i de officielle bestemmelser<br />
Hvori nævnes resultaterne<br />
tekniske regler<br />
3 .1.B Inspektions- af prøvninger, der er udført I overensstemmelse med specifiattest<br />
3 .1 .B<br />
på de faktisk leverede pro - kationerne i ordren, og hvis dette Producentens bemyndigede<br />
Specifik dukter eller på produkter fra kræves, også i overensstemmelse repræsentant<br />
den inspektionsenhed , med officielle bestemmelser og d e<br />
hvoraf det overdragede er tilsvarende tekniske regler<br />
3 .1.0 Inspektionsen<br />
del<br />
I overensstemmelse med specifi- Købers bemyndigede repræ -<br />
attest 3 .1 .0 kationerne i ordren sentan t<br />
3 .2 Inspektions- Producentens bemyndigede<br />
erklæring 3 .2 repræsentant og købers bemyndigede<br />
repræsentant
ter derfor kun for disse egenskaber . 2 .2-certifikater kan hurtigt<br />
laves og til lave omkostninger.<br />
3 .1 .A; 3 .1.B og 3 .1.C-certifikater indeholder resultatet af af -<br />
talte prøvninger, som er udført på prøveemner udtaget fra<br />
det leverede parti . Forskellen på de 3 certifikater er den underskriftsberettigede<br />
. Det siger sig selv, at disse typer certifikater<br />
er mere tidskrævende at fremstille og derfor dyrere .<br />
3.1 .B og 3.1.0 certifikaterne er almindelige for plade- og rør -<br />
materialer.<br />
3.2: certifikater er dokumenter, der både underskrives af e n<br />
repræsentant for køberen og sælgeren . Bortset herfra er indholdet<br />
i certifikaterne det samme som for 3.1.A - 3.1 .C .<br />
Selve udformningen af certifikatet er ikke standardiseret ,<br />
men i tillægsblade til både ISO, DIN og SS findes vejlednin g<br />
for, hvordan de hensigtsmæssigt kan stilles op .<br />
106
&<br />
d<br />
m<br />
å<br />
SVENSKTSTAL Tg<br />
TUNNPLAT<br />
i1PM./r ya. d .whew<br />
Provningsintyg / Testcertificate<br />
ROVNINGSINTY<br />
9YYVV]Iwy .Y 7oRnr]yc N. veN. al.e<br />
RST 37-2 DIN 17100 34670<br />
.Øa]. .ee. law<br />
09773 0<br />
51.,..~< .a .. l...e t ~ ~ . . .. we. 910226<br />
,a,..,se.<br />
91c•)1 ~~ A<br />
()ANSI( TEKNOLOGISK INSTITU T<br />
ROO"O"a °"<br />
VARMV PLAT<br />
TEKNOLOGIPARKE N<br />
I<br />
DK-8000<br />
q ANMAR K<br />
ARHUS' C<br />
item Charge/Cast eP i<br />
No.<br />
Oimansion<br />
Kg/Kilos St/Pieces *LEV -<br />
TILLS T<br />
3 ;_'0-5954 LD 697061 2500X 1 250X 4 .00 300 3 1<br />
cargo<br />
Cast s Ec C Si Mh P S N Cr NI Cu Mo Al Nb V T I I B Deso.<br />
20- 5 95 4 20 8 1 63 9 14 4 4 5 1 0 62 0 1 0 I 2 A L<br />
~ a 100 . 1000 .100 I h 100 0<br />
100<br />
Prov nr<br />
Test No<br />
♦L I<br />
N/mnia<br />
REH I N/mm '<br />
RM<br />
N/mm'<br />
A%<br />
1-•,O<br />
I<br />
4<br />
A%<br />
mm I<br />
,<br />
I<br />
i<br />
697061 5 306 390 :i 1<br />
j<br />
e ~ e 10000<br />
. ,<br />
, ea.t+orE] ew,hOiE s<br />
VI inlygar harmed att materølet ar<br />
Illlverkat och provat I Overensstammelse<br />
med var ovan angivna order<br />
'Wo hereby certify that the material ha s<br />
been made and tested in accordance with<br />
~D~DO<br />
T .Ilverharens i<br />
marks/<br />
Mark ol the<br />
Manufacturer<br />
F.;1,IkL .~r I IrG: 'i 1 -U3-(/ : :<br />
our the above mentioned order --l .fi I I; @iJ1 .1 V [ ;;T I<br />
S'781 84 BORLANGE<br />
Sweden<br />
Figur 8 . 1<br />
0243.700 0 0<br />
• 45-243 70000<br />
. ,<br />
"0950 r, ssab s<br />
Eksempel på certifikat af typen DIN 50049-3 .1 .B for leverance af stå l<br />
RSt 37-2, DIN 17100 . Certifikatet indeholder oplysninger om producenten,<br />
købsaftalen, leverancen, materialebetegnelsen, de nominell e<br />
mål, kvantiteten, kontrolresultater og udstedelsesdato .<br />
j ,-,oe . lr,<br />
* '• FORK LAPINCAR, SE BAKSIO A<br />
EXPLANATIONS. PLEASE TURN OVE R<br />
ERKLARUNGEN BITTE WENOE N<br />
107<br />
i<br />
N.
9 Fordele/ulempe r<br />
Fig . 9 . 1<br />
Systematisk materialevalg<br />
Når der skal vælges materialer til en konstruktion, gøres det -<br />
te naturligvis ud fra nogle overvejelser af, hvilke påvirkninger,<br />
emnet vil blive udsat for i sin forventede levetid .<br />
I dette afsnit behandles nogle grundelementer i materialevalgsprocessen,<br />
men emnet behandles grundlæggende i<br />
kursusmodul S6 .<br />
Det bedste valg fås, hvis der anvendes en vis systematik ,<br />
f.eks . bestående af de på figur 9.1 viste delprocesser .<br />
Kravprofi l<br />
Egenskabsprofil<br />
Er all e<br />
rav og relevante<br />
egenskaber<br />
ed i informaionerne?<br />
Materialeval g<br />
Prøvning af detaljer<br />
Test af prototyp e<br />
Produktio n<br />
Anvendels e<br />
Skade r<br />
Kravprofil . For alle komponenter startes med en funktions -<br />
analyse med en nøje gennemgang af den samlede konstruktion<br />
og de enkeltdele, som indgår deri .<br />
Analysen skal føre til opstilling af en række krav - en kravprofil<br />
-, som kan karakteriseres som summen af ønskerne til<br />
det færdige produkt .<br />
108
Kravene kan stamme fra funktionsmiljøet, såvel mekanisk ,<br />
kemisk, biologisk, bestrålingsmæssigt som elektrisk/magnetisk,<br />
og der kan indgå ønsker vedrørende design, produktionsteknikker,<br />
levetid og pris. Endelig må konsekvenserne a f<br />
et eventuelt havari overvejes .<br />
Egenskabsprofil . De egenskaber, som er nødvendige for a t<br />
opfylde kravene, (f.eks. styrke, hårdhed og bearbejdelighe d<br />
i relation til det mekaniske miljø), må herefter udregnes/fremskaffes<br />
og listes . Når baggrundsoplysningerne er<br />
tilstrækkelige, kan materialerne til konstruktionen vælges ,<br />
og detaljer og/eller prototyper testes med eventuel efterfølgende<br />
revision af krav- eller egenskabsprofil .<br />
Nu kan delene produceres, og konstruktionen tages i anvendelse<br />
.<br />
En vigtig opfølgning er, at de skader, som måtte opstå, analyseres,<br />
og at resultaterne af havariundersøgelsen bruges ti l<br />
ændring af konstruktion, materialevalg, fremstillingsteknik<br />
eller anvendelsesmåde afhængigt af den fundne årsag .<br />
Ud over de elementer, som direkte indgår i diagrammet (fig .<br />
9.1), må der også fokuseres på følgende punkter :<br />
Virksomhedens teknik . Er der vilje til at indføre nye teknikker<br />
eller gå til underleverandører, hvis materialevalget inde -<br />
bærer dette?<br />
Produktionsmiljø. Bestræbelser i retning af at bedre produktionsmiljøet<br />
kan f .eks. påvirke beslutninger angåend e<br />
overfladebehandling, lodning/svejsning .<br />
Genanvendelighed . Pris alene bør ikke styre et materiale -<br />
valg. Energiforbrug ved produktion og ved genanvendelse a f<br />
et metal er faktorer, som af mere overordnede globale årsager<br />
også må tages i betragtning .<br />
Ressourcer og strategiske forhold er begge forhold, som p å<br />
kort tid kan medføre drastiske prisændringer.<br />
Når konstruktioner trods grundige overvejelser alligevel havarerer,<br />
kan årsagerne være mange forskellige .<br />
109<br />
Krav fra mekanisk, kemisk og bi -<br />
ologisk milj ø
9 . 1<br />
9 .1 . 1<br />
Reparationsfejl<br />
Overbelastningsbru d<br />
En skarp opdeling med udgangspunkt i brudtyper, mekanismer<br />
eller årsager er vanskelig, men for oversigtens skyld<br />
omtales først overbelastningsbrud (seje, kløvning og interkrystallinske)<br />
som en gruppe.<br />
Sejt overbelastningsbru d<br />
Hvis et metal deformeres (strækkes ud over flydespændingen),<br />
før brud indtræffer, opstår sejt overbelastningsbrud ,<br />
som på grund af den plastiske deformation kræver betydeli g<br />
energi for at dannes og forplante sig .<br />
De fleste ståltyper har et sejt og et sprødt brudområde, primært<br />
bestemt af temperaturen, men med indflydelse fra en<br />
række andre faktorer (se pkt . 9 .1 .2) . Hvis temperaturen er<br />
over omslagstemperaturen, og deformationshastigheden er<br />
relativt lav, vil der være mulighed for sejt brud, særligt hvis<br />
spændingstilstanden er forholdsvis ukompliceret .<br />
For at sejt overbelastningsbrud kan fremkomme, skal konstruktionens<br />
kritiske tværsnitsareal belastes ud over materia -<br />
lets flydespænding og trækstyrke. Derfor vil havariårsagerne<br />
typisk være en af følgende :<br />
• uventede driftsbetingelser, som f .eks. pludseligt start/stop,<br />
frost, overtryk eller temperaturgradienter<br />
• materialeforvekslin g<br />
• underdimensionering<br />
• uheldig orientering af valseretning i emnet<br />
• restspændinger fra fremstillingsprocesser<br />
• reparationsfej l<br />
• monteringsfej l<br />
Hvis dele fremstillet i koldtrukket stål eller visse typer høj -<br />
styrkestål repareres f .eks. ved opretning med varme (elle r<br />
svejsning), kan der lokalt forekomme styrkefald, således a t<br />
sejt overbelastningsbrud opstår i den svækkede zone .<br />
Også sejhærdede komponenter, f .eks aksler kan ændre<br />
egenskaber ved opvarmning, der ikke sjældent benyttes ti l<br />
korrektion af små skævheder .<br />
Overbelastning uden brud, d .v.s. plastisk deformation, forekommer<br />
f.eks . i bolte, som strækkes ved tilspænding, eller i<br />
110
fjedre, som sætter sig i utilladelig grad . Årsag kan være underdimensionering,<br />
styrke under den forventede eller, for<br />
ventilfjedre i motorer, højere drifttemperatur end skønne t<br />
ved materialevalget .<br />
Da stålet deformeres før brud, vil denne skadetype ofte ken -<br />
des på, at der er deformation i skadezonen . Her skal man<br />
dog være opmærksom på muligheden for fejlkonkludering i<br />
tilfælde, hvor det seje brud er restbrud for havarier starte t<br />
med f .eks. udmattelses- eller spændingskorrosionsrevner . Et<br />
andet kendetegn er brudfladens mørkegrå udseende me d<br />
en mat, fløjlsagtig karakter.<br />
Ved undersøgelse i scanning elektronmikroskop kan iagttage s<br />
»dimples«, skålformede fordybninger, som er dele af de mikrohul -<br />
rum, som opstår under den plastiske deformation, se fig . 9 .2 . Ori-<br />
enteringen af disse dimples på de sammenhørende brudflader kan i<br />
havariudredningen benyttes til fastlæggelse af belastningssituatio-<br />
nen før brud, se fig . 9 .3 (Ref . 1) .<br />
Kløvningsbru d<br />
Endnu mere uforudseeligt end det seje brud er det sprød e<br />
kløvningsbrud, som kan opstå i de fleste ståltyper . Tendensen<br />
til kløvningsbrud påvirkes af :<br />
• temperatu r<br />
• deformationshastighe d<br />
• spændingskoncentration (kærv )<br />
• kemisk sammensætning<br />
• forbehandling (deformation, bearbejdning og varme -<br />
behandling)<br />
• mikrostruktu r<br />
De fleste stål har en omslagstemperatur (fig . 9.4), over hvilken<br />
slagsejheden ligger på eet niveau . Omkring omslags -<br />
temperaturen falder slagsejheden brat (ved afkøling) til e t<br />
meget lavere niveau .<br />
Ved sprøde brud (altså også kløvningsbrud) er der ingen ad -<br />
111<br />
Sejt overbelastningsbrud sker efter<br />
deformation<br />
Mat, mørk brudflad e<br />
Fig . 9 . 2<br />
Skematisk fremstilling af dimples-dannels<br />
e<br />
9 .1 . 2
a. Ligeakslede dimples (træk) 5300 x<br />
b. Aflange dimples (forskydning )<br />
Detail B<br />
5400 x<br />
c . Aflange dimples (tensile tearing) 6500 x<br />
A max<br />
timax<br />
Fotos optaget i transmissionselektronmikrosko<br />
p<br />
Fig . 9 . 3<br />
Orientering af dimples ved sejt overbelastningsbrud ved forskellig e<br />
spændingstilstande .<br />
Kløvningsbrud sker uden defor- varsel før brud i form af deformation eller begyndende rev -<br />
mation nedannelse. Revnevæksthastigheden er ekstremt høj, o g<br />
energiforbruget meget lavt, dvs relativt små mekaniske på -<br />
virkninger kan udløse store brud .<br />
Ved konstruktioner, der skal fungere i frysehuse eller under<br />
arktiske forhold, er det nærliggende at vælge et materiale<br />
med garanteret slagsejhedsværdi ved eller under anvendelsestemperaturen,<br />
men mange andre dele kan få sprødbrud<br />
med alvorlige konsekvenser, eksempelvis anhængertræk ,<br />
krandele og beholdere .<br />
112
J<br />
16 0<br />
140<br />
12 0<br />
10 0<br />
8 0<br />
6 0<br />
L 4 0<br />
~ 2 0<br />
Omslagskurve for i Omslags- I Sejt bru d<br />
varmvalset uberoliget områd e<br />
kulstofstål . I<br />
Sprødt brud<br />
-20 -10 0 +10 °C<br />
Temperatur<br />
Styrkeforøgelse vil ofte være knyttet til stigning i omslags -<br />
temperatur. Dette gælder ved forøgelse af kulstofindhol d<br />
(både opløst og i form af perlit), deformationshærdning o g<br />
udskillelseshærdning . Forbedrede slagsejhedsegenskaber<br />
(lavere omslagstemperatur) fås ved kornforfining og tillege -<br />
ring af mangan og nikkel .<br />
Brududseendet ved rene (eller overvejende) kløvningsbrud<br />
er ofte glinsende . Det glinsende skyldes lysreflektion fra d e<br />
plane kløvningsflader, som dannes, når revnen løber gen -<br />
nem de enkelte korn (transkrystallinsk) .<br />
Makroskopisk ses ofte et pilmønster, såkaldt »chevron«-mønster, o g<br />
i scanning elektronmikroskop ses de enkelte krystalplaner med så -<br />
kaldt flodliniemønster (fig . 9.5), som fremkommer, fordi kløvninge n<br />
sker i flere parallelle planer. Sammenløbet af de forskellige fronte r<br />
danner steps af varierende højde.<br />
Både flodlinie- og chevronmønster kan benyttes til fastlæggelse a f<br />
revnevækstretning .<br />
Meget ofte ses flere brudtyper repræsenteret på samm e<br />
brudflade, og sejt/kløvning ses hyppigt i kombination .<br />
t<br />
113<br />
Fig . 9 . 4<br />
Slagsejhed som funktion af<br />
prøvningstemperatu r<br />
Glinsende brud ved kløvnin g
Fig . 9 . 5<br />
Kløvningsbrud fotograferet i<br />
scanning elektronmikroskop ,<br />
1000 x<br />
9 .2<br />
Udmattelsesbru d<br />
Erfaringerne viser, at over 80% af de brud, som konstateres i<br />
maskinkomponenter, skyldes udmattelse, dvs revnedannel-<br />
Udmattelsesbrud er knyttet til sen er forårsaget af pulserende belastninger . Af disse er det<br />
pulserende belastning kun omkring 5%, der kan tilskrives materialefejl som pri -<br />
mær årsag .<br />
Konstatering af, at et brud skyldes udmattelse, er ikke en<br />
forklaring af årsagen til bruddet, men blot en fastlæggelse a f<br />
brudtypen . Dette faktum alene kan ikke bruges til forebyggelse<br />
af lignende skader, men ved en undersøgelse af brud -<br />
dets forskellige karakteristika kan indhentes oplysninger o m<br />
revnestartsted, graden af kærvvirkning i startområdet, be -<br />
lastningens art og relative størrelse .<br />
Udmattelsesstyrken hænger mere eller mindre direkte sammen<br />
med trækstyrken, men påvirkes i høj grad af overfladetilstanden<br />
.<br />
For varmvalset stål i maskinbearbejdet tilstand er udmattelsesgrænsen<br />
ca. 40% af trækstyrken, mens rå valsede eller<br />
114
smedede prøver vil have lavere styrker på grund af afkulning,<br />
stor ruhed eller andre overfladedefekter, som giver lo -<br />
kal spændingskoncentration .<br />
Derfor er det ved konstruktion af emner, der udsættes fo r<br />
pulserende belastninger, vigtigt at fastlægge, i hvilket områd e<br />
af delen de største spændinger findes, så de ved bearbejdning,<br />
design med videre kan bringes ned på et passend e<br />
niveau . For hærdede stål er der kun en sammenhæng, so m<br />
den ovenfor nævnte op til en vis styrke, hvorefter spredningen<br />
i udmattelsesgrænse bliver meget stor, se fig . 9 .6 .<br />
N/mm z<br />
1000<br />
800<br />
a<br />
•<br />
~ ••• •• •<br />
AISI betegnelse<br />
• 4140 H4053 .406 3<br />
20 30 40 50 60 7 0<br />
Rockwell C hårdhed<br />
Udmattelsesstyrken afhænger også af mikrostrukturen . Styrken fal -<br />
der med faldende martensitandel (for samme hårdhed), og en sfæroidiseret<br />
struktur giver bedre udmattelsesegenskaber end en perlitisk<br />
(ved samme trækstyrkeniveau) .<br />
Udmattelsesrevner vokser kun, hvis den pulserende spæn -<br />
ding ligger i trækområdet i en del af eller hele sin spændingscyklus<br />
. Derfor kan udmattelsesstyrken øges, hvis der<br />
kan introduceres trykspændinger i overfladen, hvor revne n<br />
jo oftest initieres . Hvis der indbygges en »forspænding« i<br />
trykområdet, nedsættes størrelsen af den pulserende træk -<br />
spænding og dermed risikoen for initiering af udmattelses -<br />
revner .<br />
115<br />
Fig . 9 . 6<br />
Udmattelsesgrænse som funktion<br />
af hårdhed og kulstofindhol d<br />
i sejhærdningsstål . Ref. 2
Fig . 9 . 7<br />
S-N-kurver for sej hærdet bolt<br />
uden og med ruining af gevindet<br />
N/mm 2<br />
50 B 40 bolte, ø 16m m<br />
Gevind rullet efte r<br />
varmebehandling<br />
0.01 0.1 1 10 0.01 0.1 1 1 0<br />
Antal svingninger før brud i millioner .<br />
Metoder til dette er f .eks. indsatshærdning, nitrering, shotpeening,<br />
ruining og deformation, og fig . 9.7 viser et eksempel<br />
i form af sejhærdede bolte med og uden rulning .<br />
Ved ændret materialevalg bør Ved overgang fra almindeligt blødt stål til <strong>højstyrkestål</strong> i e n<br />
design revideres konstruktion skal det tages med i overvejelser omkring ud -<br />
formning, at stivheden mindskes og nedbøjning øges, hvi s<br />
man blot reducerer godstykkelse uden designændringer. En<br />
anden konsekvens kan være nedsat udmattelsesstyrke, hvi s<br />
udformningen ikke ændres med øgede radier og placering<br />
af svejsninger i områder med lav spænding .<br />
Hensigtsmæssigt design ka n<br />
hindre initiering af udmattelsesrevner<br />
Hyppigste årsag til udmattelsesrevners initiering er no k<br />
uhensigtsmæssig kontruktiv udformning med deraf følgen -<br />
de spændingskoncentration, som der ikke er taget højde fo r<br />
i beregningerne .<br />
Typiske eksempler er dimensionsovergange, skarpe hjørner,<br />
huller, noter, overgang mellem hoved og skaft på bolte samt<br />
gevind .<br />
Første gevindbund i en udformning som vist på fig. 9.8, b<br />
giver lige så stor spændingskoncentration som enkeltkærven<br />
a, hvor en udformning som c er langt bedre .<br />
116
Endnu bedre er det at udforme bolten med et glat skaft me d<br />
mindre diameter end gevindets, men effekten er betinget a f<br />
glat og stor rundingsradius .<br />
Spændingskoncentration og restspændinger kan også opst å<br />
ved strukturkærve. Hvis mikrostrukturen lokalt afviger fra<br />
det omliggende, kan udmattelsesrevner initieres i et sådant<br />
område. Praktiske eksempler er pletter med uanløbet martensit<br />
opstået på hærdbare stål i forbindelse med magnetofluxrevneundersøgelse<br />
af krumtapaksel, eller elektrodestrei f<br />
fremkommet ved reparation .<br />
Ingen spændingskoncentration<br />
Høj nominel spænding<br />
Svag spændings -<br />
koncentration<br />
i• Momentant opstået restbrud<br />
Fig . 9 . 8<br />
Spændingskoncentration ve d<br />
gevind . Ref. 3<br />
Lav nominel spænding<br />
Stor spændings- Ingen spændings- Svag spændings -<br />
koncentration koncentration koncentration<br />
Fig . 9 . 9<br />
Skematisk præsentation af brududseende for udmattelsesbrud (Ref . 1 )<br />
117<br />
Stor spændingskoncentratio<br />
n<br />
(c )<br />
Kærv med spændingskoncentratio n
Hvis et overfladelag på et emne har lavere udmattelsesstyrke<br />
end materialet generelt, kan dette føre til revneinitierin g<br />
ved lavere belastninger end forventet . Revnen vil fortsætte<br />
ind i det sunde materiale, hvis spændingskoncentratione n<br />
ved revnefronten er stor nok. Skader med denne årsag ses i<br />
støbte emner med afvigende overfladestruktur (større ferrit -<br />
andel) og i varmebehandlet gods, som er blevet afkullet i<br />
overfladen. Fjederstål kan være leveret uhærdet med denne<br />
fejl på grund af afkulning ved varmvalsning .<br />
Shot-peening kan i nogen grad råde bod på problemet .<br />
Brududseendet på et udmattelsesbrud kan, som nævnt, giv e<br />
en række informationer .<br />
Fig. 9 .9 viser, hvorledes spændingskoncentration, spændingsniveau<br />
og belastningsart giver varierende brududseende<br />
.<br />
Glat brudflade ofte med linie- Udmattelsesdelen af brudfladen er ofte glattere end restmønster<br />
bruddet, og der ses hvilelinier, hvis spændingsniveauet ha r<br />
varieret. Hvilelinierne svarer til brudfronter på forskellige<br />
tidspunkter, se fig. 9 .10 .<br />
Fig . 9 .1 0<br />
Udmattelsesbrud<br />
I scanning elektronmikroskop ses parallelle linier, såkaldte striations-<br />
linier, hvis indbyrdes afstand svarer til revnevæksten under een pul-<br />
sationscyklus, se fig . 9 .11 .<br />
118
Fig . 9 .1 1<br />
Sprodhedsformer 9 .3<br />
En af de mest kendte sprødhedstyper er brintskørhed . Skør -<br />
heden resulterer i nedsat duktilitet (brudforlængelse) og for -<br />
sinket brud ved statisk belastning .<br />
Forekomsten er knyttet til diffunderende brint stammend e<br />
fra f.eks. overfladebehandling eller korrosionsprocesser, og<br />
skaderne opstår under spænding, som kan være restspændinger<br />
eller pålagt belastning . Revnerne starter ofte fra<br />
punkter under overfladen .<br />
Følsomhed har stål med styrker over et vist niveau . Ved<br />
trækstyrke under 700 N/mmz optræder fænomenet yderst<br />
sjældent, ved styrker over 1 .000 N/mmz praktisk taget altid .<br />
Hvor brintkilden er kendt, kan sprødheden undgås ved e n<br />
varmebehandling umiddelbart efter den behandling, so m<br />
giver mulighed for brintoptagelse .<br />
Bruddet er ofte interkrystallinsk, men kan også være transkrystallinsk<br />
kløvning eller blandet .<br />
Andre sprodhedsformer, der er knyttet til diffusion i stålet ,<br />
er :<br />
119<br />
Udmattelsesbrud fotograferet i<br />
scanning elektronmikroskop ,<br />
3000 x
9.4<br />
Krybning kan forventes ved temperaturer<br />
lidt over legeringen s<br />
rekrystallisationstemperatur<br />
• anløbningssprødhed, som fremkommer ved varmebehandling<br />
ved 200-600°C i Mn-,<br />
Cr-, Cr-Mn- og Cr-Ni-legered e<br />
stål .<br />
• blåskørhed, som opstår, når stål deformeres i<br />
temperaturområdet 200-300°C .<br />
• deformationsældning, som forekommer i uberoliget stål<br />
efter deformation og opvarmning<br />
til 200-300°C .<br />
Et sprødhedsfænomen i en gruppe for sig selv er LME (liquid-me -<br />
tal-embrittlement), flydende-metal-indtrængning, som forårsage r<br />
nedsat styrke og sejhed . Mekanismen er knyttet til kontakt melle m<br />
specifikke metaller og metalsmelter .<br />
Stål er følsomt overfor messing, aluminiumbronze, kobber, zink, blytinlod<br />
og cadmium, mens andre metalliske konstruktionsmaterialer<br />
er følsomme over for andre specifikke flydende metaller.<br />
Voldsomme konsekvenser ses f .eks. ved afbrændte lejer på krumtap -<br />
aksler, hvor det varme lejemetal kan trænge flere mm ind i stålet . E n<br />
renovering fjerner måske kun et par tiendedele, og det svækked e<br />
område danner hurtigt udgangspunkt for udmattelsesrevner. En sådan<br />
skade kunne forebygges ved revneundersøgelse med magneto -<br />
flux efter renoveringsslibningen .<br />
Krybning<br />
Ved forhøjet drifttemperatur kan levetiden af et metal, so m<br />
belastes pulserende eller statisk, være begrænset, selv o m<br />
spændingen er under flydespændingen for metallet .<br />
Spænding sammen med forhøjet temperatur kan resultere i<br />
en kontinuert deformation i materialet, dvs krybning . Efter<br />
en tidsperiode kan krybningen resultere i brud (krybebrud) .<br />
De kombinationer af betingelser, der er nødvendige for at<br />
krybning sker, afhænger af legeringstypen, men generelt<br />
kan man forvente krybning ved temperaturer lidt over lege -<br />
ringens rekrystallisationstemperatur .<br />
Forhøjet temperatur kan for aluminium begynde ved 200°C ,<br />
120
for lavt legeret stål ved 370°C og for nikkel- eller kobolt-baserede<br />
højtemperaturlegeringer ved 650°C .<br />
Det er altså nødvendigt før materialevalget at have nøje<br />
kendskab til de betingelser, der vil herske i drift med forhøj -<br />
et temperatur, også selv om belastningerne umiddelbart ser<br />
ud til at være meget små .<br />
Et brud opstået ved krybning kan være sejt med dimples ,<br />
men der er også mulighed for interkrystallinsk eller kløvningsbrud,<br />
så ved brudanalyse vil det være nødvendigt at se<br />
på andre forhold end de rent mikrofraktografiske . I øvrigt<br />
kan der være andre medvirkende faktorer ved krybebrud,<br />
nemlig pulserende belastning, oxydation, korrosion og erosion<br />
.<br />
Slid 9 . 5<br />
En måde at opdele slid efter er gruppering efter slidbetingelser,<br />
dvs. efter arten af det medium, metallet er i kontak t<br />
med, se fig . 9 .12 .<br />
En anden måde er at opdele efter slidtype, hvor følgende er<br />
de almindeligste :<br />
• abrasivt slid<br />
• adhæsivt slid<br />
• pittin g<br />
• fretting<br />
Abrasivt slid forekommer oftest ved betingelser, hvor meta l<br />
er i kontakt med ikke-metal .<br />
Ved abrasivt slid ridses metallet eller mikrospåntages, og stå- Abrasivt slid er mikrospåntag -<br />
lets hårdhed er derfor afgørende for slidhastigheden . Også din g<br />
mikrostrukturen spiller en rolle ; således er perlit mere slidbestandigt<br />
end bainit og anløbet martensit, når der sammenlignes<br />
prøver med samme hårdhed og kulstofindhold .<br />
Imidlertid er martensit anløbet ved lave temperaturer (me d<br />
deraf følgende stor hårdhed) de øvrige strukturer overlegen .<br />
Hårde indeslutninger i stålet f.eks . karbider øger slidstyr -<br />
ken, men virkningen er afhængig af form, størrelse og fordeling<br />
af karbiderne, ligesom matrixens hårdhed er vigtig .<br />
121
Fig . 9 .1 2<br />
Slidbetingelser og eksempler Metal i Bevægelse Omgivelser Eksempel<br />
kontakt med<br />
Ikke metal<br />
eller<br />
Glidende<br />
Vådt<br />
Tørt<br />
Vådsands -<br />
transportør<br />
Plovskær<br />
slidmateriale<br />
Rullende<br />
Vådt Kuglemølle<br />
Tørt Knusevalser<br />
Metal<br />
Væske eller<br />
damp<br />
Slagagtig<br />
Glidende<br />
Rullende<br />
Vådt Graveudstyr<br />
Tørt Sandblæsning<br />
Smurt Aksel i lej e<br />
Ikke smurt Bremse<br />
Smurt Rulleleje<br />
Ikke smurt<br />
Hjul på<br />
jernbanespor<br />
Våddamp Turbine<br />
Forbrændings- Gasturbine<br />
gas ventil<br />
Abrasivt slid kan også forekomme ved metal-metal-kontakt unde r<br />
smurte betingelser og er så oftest forårsaget af urenheder, slidmate -<br />
riale eller f .eks. kernesand . Sliddet fører til matte eller ridsede over -<br />
flader. Hvis den ene metalflade kan optage slidpartiklerne (f .eks . lejemetal),<br />
kan dette begrænse sliddet. Figur 9 .13 viser relativ slidbe -<br />
standighed af en række stål og <strong>støbejern</strong> testet ved rubber-wheel -<br />
abrasion-test .<br />
Adhæsivt slid skyldes lokal kontakt mellem de to metalfla-<br />
Adhæsivt slid skyldes sammen- der, som i mikrozoner trykker sig ind i hinanden, så de nær -<br />
svejsning af mikrozoner mest svejser sammen . Når de rives fra hinanden igen, flyttes<br />
materiale, og denne slidtype kan føre til meget hurtig<br />
nedslidning. Hvis materialerne er meget forskellige og uopløselige<br />
i hinanden, mindskes tendensen til sammensvejsning.<br />
Pitting er lokal overfladeudmattelse<br />
Pitting er overfladeudmattelse, hvor forskydnings- elle r<br />
trækspændinger initierer revner ved overfladen eller unde r<br />
denne, som kan medføre udfald af metalstykker . Skadety-<br />
122
cm 3<br />
1 . 0<br />
0. 1 -<br />
=<br />
'2<br />
ö<br />
L<br />
c<br />
ö<br />
—<br />
-<br />
-<br />
-<br />
0.01 _<br />
=<br />
_<br />
-<br />
a<br />
L<br />
-a<br />
ö c<br />
~<br />
Y<br />
c<br />
`y<br />
w -<br />
~ ,C<br />
m<br />
L<br />
-a<br />
a— y<br />
E a<br />
c c<br />
.n<br />
m<br />
`w - v<br />
v a<br />
-—<br />
—<br />
—<br />
—<br />
-<br />
-<br />
- m —<br />
_<br />
.2<br />
c, c<br />
c v ~ tg L ~ O<br />
y<br />
=<br />
E<br />
-O .aW<br />
L "c' ~ > ~ V<br />
><br />
O<br />
—_ L ~ L L 0 L -<br />
-<br />
N<br />
— a<br />
- ~<br />
~<br />
~<br />
-o<br />
m<br />
.76<br />
g<br />
O l<br />
O<br />
Y<br />
9<br />
u<br />
c<br />
a,<br />
m<br />
U<br />
O<br />
rv<br />
V<br />
pN<br />
m<br />
V<br />
ul ~<br />
-^-<br />
V<br />
m<br />
y<br />
E<br />
_<br />
-<br />
.,o<br />
2<br />
J ~ U N Z<br />
Stigende slidbestandighe d<br />
pen ses ofte i tandhjul og kan skyldes fejl i tandudformning,<br />
finish eller opretning, som giver for højt lokalt tandtryk og<br />
mulighed for gennembrydning af den oliefilm, som skal hol-<br />
de fladerne adskilte .<br />
Fretting opstår, når to sammenpressede overflader udsættes<br />
for vibrationer og en deraf følgende lille relativ bevægelse .<br />
Slidmaterialet oxyderer, og fænomenet kaldes derforogså pas-<br />
ningsrust . Det ses i boltesamlinger, ved påkrympede kuglelej-<br />
er og kraftoverføring generelt, og en konsekvens af frettin g<br />
kan være udmattelsesrevner. Forebyggelse er fjernelse af re-<br />
lativ bevægelse (ved fjernelse af vibrationerne eller ændring<br />
af overfladekvalitet ved overfladebehandling) eller smøring .<br />
Ved slid under smurte betingelser (metal mod metal) er det<br />
faktorer som hårdhed, mikrostruktur, styrke, sejhed og over-<br />
fladens ruhed, der er afgørende for levetiden. Overfladekva-<br />
liteten er vigtig, fordi den afgør, hvor tykt et olielag, der skal<br />
til for at holde fladerne adskilte uden lokal kontakt .<br />
Korrosionsformer 9 . 6<br />
Et korrosionsangreb kan ske ved meget forskelligartede me-<br />
kanismer, og korrosionsbilledet kan være så karakteristisk ,<br />
at det afslører årsagen til angrebet .<br />
123<br />
Fig . 9 .1 3<br />
Slidbestandighed af forskellig e<br />
materialer sammenlignet ve d<br />
»rubber-wheel-abrasion test«<br />
Fretting skyldes vibrationer o g<br />
lille relativ bevægels e
Fladetærin g<br />
Et ensartet angreb viser, at de korrosive delprocesse r<br />
(katode- og anodeprocesserne) foregår på alle dele af overfladen,<br />
og denne korrosionsform ses på metaller, som ikk e<br />
let passiveres (danner beskyttende oxydoverfladelag) .<br />
Grubetæring (pitting )<br />
Gruber opstår, når en beskyttelse (f .eks. fornikling eller passivering)<br />
er utilstrækkelig, eller omkring ædlere urenheder i<br />
mindre ædle metaller. Ses ofte på rustfrit stål i kloridholdig t<br />
miljø .<br />
Selektiv korrosio n<br />
Hvis strukturbestanddelene i en legering angribes med for -<br />
skellig hastighed, kan korrosionsangreb medføre, at den<br />
mest bestandige fase står tilbage, så delen ikke har ændre t<br />
geometri. Ses i form af afzinkning i messing og grafitering a f<br />
<strong>støbejern</strong>, hvor grafitten står tilbage .<br />
Spændingskorrosio n<br />
Ved specifikke kombinationer af legering og korrosivt medium<br />
kan der, hvis der samtidig er trækspænding i emnet, op -<br />
stå revnedannelse, som enten kan være trans-eller interkrystallinsk<br />
.<br />
Forekommer i rustfrit stål under påvirkning af klorid unde r<br />
inddampning og i blødt stål i koncentreret lud .<br />
Tildækningskorrosio n<br />
Hvis der på grund af aflejringer af slam eller spalter i konstruktionen<br />
ved samlinger kan dannes koncentrationselementer<br />
i den væske, der dækker metallet, vil angrebshastigheden<br />
øges ekstremt i det tildækkede areal .<br />
Galvanisk tærin g<br />
Hvis forskellige metaller (eller forskellige passiveringstilstan -<br />
de af samme metal), som er elektrisk forbundne, neddyppe s<br />
i en fælles elektrolyt, vil det mindst ædle metal blive angre -<br />
bet kraftigere, end hvis det havde været i væsken alene ,<br />
124
mens det mest ædle metal vil angribes mindre end forven -<br />
tet .<br />
Desto større forskel, der er i metallernes ædelhed (potential e<br />
i given væske), jo større vil det galvaniske angreb være .<br />
Spændingsrækken i havvand er :<br />
Uædel ende Magnesium<br />
Zink<br />
Aluminium<br />
Cadmium<br />
Blødt stål<br />
Støbejern<br />
Ni-resist (<strong>støbejern</strong> )<br />
Ferritisk rustfrit stål (aktivt)<br />
Loddetin<br />
Austenitisk rustfrit stål (aktivt )<br />
Bly, tin<br />
Messinglegeringe r<br />
Nikkel (aktivt )<br />
Messinglegeringer, kobber<br />
Nikkel (passivt)<br />
Mone l<br />
Rustfrit stål (passivt )<br />
Sølv<br />
Titan<br />
Grafit<br />
Guld<br />
Ædel ende Platin<br />
Udover arealforholdet mellem de to metaller, som er i kon -<br />
takt med hinanden, influerer også metallets evne til at pas -<br />
sivere på angrebshastigheden .<br />
Referencer<br />
1. Metals Handbook, vol . 9, 8th edition, ASM 1974<br />
2. Metals Handbook, vol . 1, 8th edition, ASM 1961<br />
3. Metalliske materialer, fejl og skader, årsaker og botemidler.<br />
Det Norske Veritas<br />
125
1 0<br />
10 .1<br />
Hurtigste måde at få stål p å<br />
Stor leveringssikkerhe d<br />
10 .2<br />
Direkte fra værk til kunde n<br />
Der skal aftages en minimummængd<br />
e<br />
10 . 3<br />
Større ordre opdeles i mindre<br />
mængder<br />
Leveringsformer<br />
Der findes 3 hovedtyper af leveringsformer :<br />
1) Lager<br />
2) Forskrivnin g<br />
3) Rammeaftaler (JIT )<br />
Lager<br />
Levering fra lager er den hurtigste måde at få stål på (ofte fra<br />
dag til dag) . Levering fra lager giver nogle begrænsninger,<br />
idet de materialer man får herfra, kun opfylder de krav de<br />
forskellige standarder (DIN, SIS osv.) stiller til materialerne.<br />
Fordelen ved lagerleverancer er en stor leveringssikkerhed ,<br />
samt små mængder.<br />
Forskrivnin g<br />
Forskrivningsordre er materialer, der leveres direkte fra værk<br />
til kunden. Dette giver nogle muligheder for at stille specielle<br />
krav til materialet f .eks. optimering af tykkelsen, snævere<br />
tolerancer. Ulempen ved forskrivning er, at man ikke er sik -<br />
ker på leveringstiden samt på de antal tons, der leveres . En<br />
leveringsdato kan nemt svinge op til 4 uger . Når man køber<br />
materiale direkte fra værk, er der en minimumsmængde ,<br />
man skal aftages før værkerne vil fremstille en kvalitet .<br />
Rammeaftaler<br />
Der er mulighed for at lave en leveringsaftale. Dette giver<br />
mulighed for at få en større special ordre delt op i mindr e<br />
mængder (JIT) . Man er så sikker på at få den rigtige kvalitet<br />
til rette tid .<br />
Stålprodukter deles op i 6 hovedgrupper :<br />
• Plader<br />
• Stangstål<br />
• Bygningsstål<br />
• Rør<br />
• Åbne koldtvalsedeprofiler<br />
• Blankstål<br />
126
Inden for hver af disse hovedgrupper findes der en lan g<br />
række kvaliteter og dimensioner. Det er ikke muligt at give<br />
nogle klare retningslinier for, hvad der er muligt at få inde n<br />
for hver hovedgruppe . Det skyldes, at der er stor forskel på ,<br />
hvilket dimensionsområde de forskellige værker kan producere<br />
sammenholdt med at flere værker specialiserer sig i at<br />
fremstille specialkvaliteter. Man skal derimod henvende sig<br />
til en af de danske grossister, der har specialister siddend e<br />
indenfor hver produktområde .<br />
Det har vist sig, at hvis man inddrager produktspecialister i<br />
et udviklingssamarbejde, kan der spares en hel del penge .<br />
Det er derfor meget vigtigt, at man i en udviklingsfase alle -<br />
rede fra starten inddrager en specialist som samarbejdspartner.<br />
127<br />
Ingen klare retningslinier for di-<br />
mensioner på stålprodukte r
1 1<br />
Prisforhold<br />
Afhængig af markedsforholde- Prisen på stål er meget afhængig af markedsforholdene i de<br />
n e<br />
enkelte lande, det vil sige udbud og efterspørgsel .<br />
Salgspris, plader<br />
Stålprodukterne deles op i 6 hovedgrupper :<br />
• Plade r<br />
• Stangstål<br />
• Bygningsstål<br />
• Rør<br />
• Åbne koldtvalsedeprofiler<br />
• Blankstål<br />
I det følgende beskrives prisfastsættelse af disse 6 hoved -<br />
grupper.<br />
Plader<br />
Salgsprisen udregnes ud fra en basispris plus en række til -<br />
læg på følgende måde :<br />
1) Basispris :<br />
2) Kvalitet :<br />
3) Tykkelse/bredde :<br />
4) Tykkelse/længde :<br />
5) Kvantum :<br />
6) Certifikat :<br />
7) Emballage :<br />
8) Total :<br />
9) Total x omregningskurs :<br />
10) Bearbejdning (klip/spalt) :<br />
11) Arbejdsmarkedsbidrag :<br />
Avance :<br />
xxxx .xx<br />
xx.xx<br />
xx.xx<br />
xx.xx<br />
xx.xx<br />
xx.xx<br />
xx.xx<br />
xxxx.xx<br />
YYYY•YY<br />
YY . YY<br />
YY•YY<br />
YY•YY<br />
Salgspris : YYYY . YY<br />
Ad 1) Basispris .<br />
Indenfor plader er basisprisen forskellig indenfor følgende<br />
områder :<br />
128<br />
• Finplader<br />
• Varmtgalvaniserede plade r
Koldred. finplader<br />
Pristren d<br />
12 0<br />
11 5<br />
11 0<br />
105<br />
10 0<br />
9 5<br />
9 0<br />
85<br />
x 80<br />
a,<br />
.S.75<br />
1 I I 1111 I I I<br />
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1<br />
Kvarta l<br />
86 87 88<br />
• Varmtvalsede båndplader<br />
• Quarto-valsede plader<br />
Fig . 11 .1 viser prisudviklingen på finplader i perioden .<br />
Basisprisen er ofte fast for et kvartal af gangen .<br />
Ad 2) Kvalitet .<br />
Prisen stiger, jo højere kvalitet man anvender .<br />
Ad 3) Tykkelse/bredde .<br />
Dette er et tillæg, der afhænger af tykkelsen sam t<br />
bredden på pladen . Tillægget stiger med faldend e<br />
tykkelse og bredde .<br />
Ad 4) Tykkelse/længde .<br />
Er et tillæg for længdeklip .<br />
I I 11111 1<br />
2 3 4 1 2 3 4<br />
89 I 90<br />
Fig . 11 . 1<br />
Udvikling af basisprisen på<br />
koldtvalsedeplader<br />
Ad 5) Kvantum .<br />
Dette tillæg afhænger af, hvor mange tons man kø- Tillæg bestemmes af antal ind -<br />
ber, mindre mængde = >større tillæg . Der er nogle købte ton s<br />
minimumsmængder, man skal aftage for de flest e<br />
værker, 18 x båndbredden, gælder for :<br />
129
• Koldtreducerede plader, herunder overfladebelagt<br />
plader.<br />
• Varmtvalsede båndplader .<br />
Ad 6) Certifikat .<br />
Her betaler man en overpris for nogle af certifikattyperne<br />
.<br />
Ad 7) Emballage .<br />
Ad 8-9) Total .<br />
Købes i udenlandsk valuta Priserne 1-6 købes i udenlandsk valuta . Disse skal omregnes<br />
til Dkk. Følgende produkter handles i følgende valuta :<br />
• Koldtreducerede plader HFL pr. ton s<br />
• Varmtgalvaniserede plader DM pr. tons<br />
• El-galvaniserede plader DM pr. ton s<br />
• Varmtvalsede plader DM pr. ton s<br />
Ad 10) Arbejdsmarkedsbidrag .<br />
Tillæg, der skal lægges på alt Arbejdsmarkedsbidrag er et tillæg, der skal lægges<br />
materiale<br />
på alt materiale, der indføres til Danmark, og som<br />
direkte går i statskassen .<br />
Ad 11) Bearbejdning .<br />
De fleste plader klippes på de danske servicecentre<br />
Mulighed for snævere tolerancer (op til 15 mm), hvor der er mulighed for, at få snævere<br />
tolerancer end der er specificeret i normerne .<br />
130<br />
Selvom prisen stiger på pladerne for bedre kvalitet<br />
og tyndere plader, kan det alligevel være en fordel at<br />
anvende bedre kvaliteter i en konstruktion . Fig . 2 viser<br />
index for flydespænding og pris på de svensk e<br />
højstyrkekvaliteter (Domex) . Index 100 er lig med St .<br />
37.2 .
Index (St 37 = 100)<br />
350_<br />
300 _<br />
250_<br />
200 _<br />
150 _<br />
100 _<br />
50 _<br />
0<br />
Flydespændin g<br />
® Pris YPB<br />
Pris XPB<br />
St37 220 280 310 350 390 420 490 590 640 690<br />
Kvalitet<br />
Fig . 11 . 2<br />
Index for flydespænding og pri s<br />
Stangstå l<br />
1) Basispris :<br />
2) Kvalitet :<br />
3) Dimension :<br />
4) Certifikat :<br />
5) Små bundter :<br />
Total :<br />
Total x omregningskurs :<br />
Arbejdsmarkedsbidrag :<br />
Leveringsomkostninger :<br />
Avance :<br />
xxxx.xx<br />
xx.x x<br />
xx.x x<br />
xx.x x<br />
xx.x x<br />
YYYY •Y Y<br />
YYYY<br />
YYYY<br />
YY . Y Y<br />
Salgspris : YYYY • YY<br />
131<br />
11 .2<br />
Salgspris, stangstå l
Ad 1) Basispri s<br />
5 forskellige basispriser For stangstål findes der 5 forskellige basispriser afhængig<br />
af profilstørrelsen .<br />
Ad 2) Kvalitet .<br />
Se under plader.<br />
Ad 3) Dimension .<br />
Se under plader.<br />
Ad 4) Certifikat .<br />
Se under plader.<br />
11 .3 Bygningsstål<br />
Prisfastsættelsen på bygningsstål følger udregningen for<br />
Salgspris bygningsstål stangstål. Der er 8 forskellige basispriser afhængig af størrelsen<br />
på bjælkerne .<br />
11 .4 Rør<br />
Salgspris, rør 1) Pris :<br />
2) Pris x omregningskurs :<br />
3) Arbejdsmarkedsbidrag :<br />
4) Leveringsomkostninger :<br />
5) Avance :<br />
xxxx.x x<br />
YYYY•YY<br />
YY•Y Y<br />
YY•YY<br />
YY•YY<br />
Salgspris : YYYY•Y Y<br />
Ad 1) Pris .<br />
Fra værkerne får man opgivet en effektiv meterpris .<br />
11 .5 Åbne koldtvalsede profile r<br />
Salgspris, åbne koldtvalsede Prisfastsættelsen på åbne koldtvalsede profiler følger udregprofiler<br />
vingen for rør .<br />
11 .6 Blankstå l<br />
Salgspris, blankstål Prisfastsættelsen på blankstål følger udregningen for rør .<br />
11 .7 Prissammenligning<br />
De opgivne priser var gældende for lagerleverancer unde r<br />
100 kg, fra april-maj 1991 og forstås pr. 100 kg . Pristillæg<br />
ved udstedelse af certifikat kr. 100,00 .<br />
132
Koldtreducerde finplade r<br />
St 12 .0 3<br />
0,50x1000x2000 724,50 kr .<br />
1,00x1000x2000 673,00 kr .<br />
2,00x1000x2000 667,00 kr .<br />
2,99x1000x2000 665,00 kr .<br />
Overfladebelagte plade r<br />
Tillæg for andre kvaliteter<br />
St 12,05 19,00 kr .<br />
St 14,03 19,00 kr .<br />
Varmtgalvaniserede Aluzink finplader - AZ 150 :<br />
finplader 0,50x1000x2000 959,00 kr .<br />
0,50x1000x2000 939,00 kr . 1,00x1000x2000 846,50 kr .<br />
1,00x1000x2000 831,50 kr . 2,00x1000x2000 807,50 kr .<br />
2,00xl000x2000 792,50 kr .<br />
3,00x1000x2000 774,50 kr .<br />
Varmtvalsede plade r<br />
St. W 22, decaperede plader Kvalitet R St. 37-2<br />
5x1000x2000 636,50 kr . 5x1000x2000 582,00 kr .<br />
6x1000x2000 636,50 kr . 6x1000x2000 582,00 kr .<br />
8x1000x2000 691,50 kr . 8x1000x2000 588,00 kr .<br />
10x1000x2000 688,50 kr . 10x1000x2000 585,00 kr .<br />
Kvalitet R St. 53-3<br />
5x1000x2000 679,50 kr .<br />
8x1000x2000 682,50 kr .<br />
10x1000x2000 676,50 kr .<br />
Domex 390 X PB Domex 690 X PD<br />
5x1500x3000 755,00 kr . 6x1500x3000 795,00 kr .<br />
8x1500x3000 795,00 kr .<br />
Fladstål, kvalitet R St . 37-2<br />
5x16<br />
706,50 kr .<br />
6x16 706,50 kr .<br />
12x20 645,00 kr .<br />
15x25 663,50 kr .<br />
13 3
Rundstål, kvalitet R St . 37- 2<br />
8 669,50 kr .<br />
10 616,00 kr .<br />
20 596,50 kr .<br />
80 578,00 kr .<br />
Ligesidet vinkelstål, kvalitet R St . 37-2<br />
Run<strong>dk</strong>antet Skarpkante t<br />
25x3 1188,00 kr . 25x3 1118,00 kr .<br />
40x4 651,50 kr . 40x4 770,00 kr .<br />
50x5 645,00 kr . 50x5 764,00 kr .<br />
Blank stål, rundt :<br />
Kvalitet St 37K Kvalitet St. 50K<br />
14 772,50 kr . 14 881,00 kr .<br />
20 769,50 kr . 20 878,00 kr .<br />
45 771,00 kr . 45 879,50 kr .<br />
60 769,00 kr .<br />
Kvalitet St . 60 K<br />
45 1029,50 kr .<br />
60 1028,00 kr .<br />
Koldformede U-profiler :<br />
15x15x15x1,5 850,00 kr .<br />
25x25x25x1,5 850,00 kr .<br />
40x30x40x2,0 800,00 kr .<br />
40x40x40x2,0 800,00 kr .<br />
Hulprofiler :<br />
RHP Kvalitet R St . 44-3 RHS Kvalitet R St . 44, 3<br />
(Cert . DIN 50049/2 .2) (Cert . DIN 50049/3 .1.B )<br />
30x30x2,5 16,00 kr . pr. m . 30x30x2,5 16,75 kr . pr. m .<br />
40x40x3,0 25,75 kr . pr. m . 40x40x3,0 27,00 kr . pr. m .<br />
90x90x5,0 99,30 kr . pr. m . 90x90x5,0 104,05 kr . pr. m .<br />
Dette er et lille udsnit af, hvad de danske grossister lagerfører,<br />
hvor der lagerføres forskellige kvaliteter er der angivet<br />
samme dimension for forskellige kvaliteter .<br />
134
Stikord<br />
Abrasivt slid 121 DIN 17210 (09.86) 65 HSLA-stål 28, 67<br />
Adhæsivt slid 121, 122 DIN 17211 (04 .87) 65 Hvidt <strong>støbejern</strong> 20,37<br />
Aducerjern 37 DIN 17212 (08 .72) 67 Hvilelinier 118<br />
Almene konstruktions- DIN 17221 (12 .88) 66 Hypereutektoidt stål 25<br />
stål 60 DIN 17222 (08 .79) 66 Hypoeutektoidt stål 2 5<br />
Almindelige konstruktions - DIN 17223 Teil 1 (12 .84) 66 Høj styrkestål 15, 2 8<br />
stål DS/EN 10025 14 DIN 17223 Teil 2 (09 .90 ) 66 Højtlegeret stål 25<br />
Anisotropi 70 DIN 17224 (02.82) 66 Hårdhed 5 3<br />
Anløbningssprødhed 120 DIN 17230 (09 .80) 66 Hårdhedsmåleudstyr 96<br />
Austenitisk <strong>støbejern</strong> 78 DIN 17480 (08 .84) 67 Ikke-jernlegeringer 12<br />
Automatstål 18, 65 DIN/EN 10025 (01 .91) 60 Indsætningsstål 17, 65<br />
Avance 128, 131, 132 DP-stål 29, 33, 67, 71 Intermediær forbindelse 2 2<br />
Bainithærdet SG-jern DS/EN 10025 60 Jernkarbid 2 2<br />
(ADI) 80 DS/ISO 630 (07.83) 60 Jernlegeringer 1 2<br />
Bake-hardening 35,72 Dual-phase stål 68, 71 Kedel- og beholderstål 1 6<br />
Basispris 128 Egenskabsprofil 109 Kløvningsbrud 11 1<br />
Blåskørhed 120 Emballage 128 Koldseje stål 1 6<br />
Borlegerede stål 17 Eutektisk 39 <strong>Konstruktionsstål</strong> 14, 26, 5 9<br />
Brinell 96 Eutektoid 41 Kornforfining 24, 33, 67<br />
Brintskørhed 119<br />
Eutektoidt stål 25<br />
Korrosionsformer 12 3<br />
Brudforlængelse 53<br />
Ferrit 22, 4 5<br />
Kravprofil 108<br />
Bygningsstål 26, 5 9 Finkornsstål 61, 67 Krybebrud 120<br />
Cementit 22, 47<br />
Fjederstål 18, 26, 6 6 Krybning 120<br />
Certifikat 102<br />
Fladetæring 12 4<br />
Kuglelejestål 19, 6 6<br />
Certifikattyper 10 3 Flodliniemønster 113 Kulstofækvivalent 39, 74<br />
Chevron-mønster 113 Flydende-metal-<br />
Kærvvirkning 11 4<br />
Deforrhationsindtrængning<br />
12 0<br />
Lager 126<br />
ældning 35, 120<br />
Flydespænding<br />
Lagtykkelse 9 6<br />
Deformationshærdning 24 (0,2-spændingen) 5 3 Lagtykkelsesmåling 98<br />
Den specifikke<br />
Flydespæn dingsforøgel sen Lavtlegeret stål 25, 61<br />
modstand 56<br />
ved fast opløsning 30 LME 12 0<br />
Destruktive prøvnings - Forskrivning 126 Magnetiserbarheden 56<br />
metoder 89 Fosfideutektikum 47 Mangansulfid 49<br />
Dimples 111 Fretting 121, 123 Mar-aging stål 19, 61<br />
DIN 1651 (04 .88) 65 Fysiske egenskaber 56 Martensit 2 4<br />
DIN 1654 Teil 1-5 (10 .89) 67 Galvanisk tæring 124 Martensitindholdet 7 1<br />
DIN 17102 (10 .83) 61, 73 Garskumsgrafit 40, 42 Martensitisk <strong>støbejern</strong> 79<br />
DIN 17155 (10.83) 61 Gråt <strong>støbejern</strong> 20, 36 Maskinbygningsstål 26, 5 9<br />
DIN 17175 (05.79) 61 Grubetæring 124 Maskinstål 14, 16, 26, 5 9<br />
DIN 17200 (03 .87) 64 Hovedelementer 50 Massefylden 56<br />
135
Materialevalg 10 8<br />
Mekaniske egenskaber 5 3<br />
Metallernes ædelhed 125<br />
Mikrolegeret stål 25, 61, 67<br />
Modning 3 5<br />
Modul 76<br />
Murakami 48<br />
NDE-prøvning 9 6<br />
NDT-prøvning 96<br />
Ni-resist 7 8<br />
Nitreringsstål 17<br />
Nitrerstål 6 5<br />
Omslagstemperatur<br />
29, 32, 110, 11 1<br />
Overbelastningsbrud 110<br />
Overeutektisk 3 9<br />
Overfladehærdbare stål 67<br />
Overfladeudmattelse 122<br />
Pasningsrust 123<br />
Perlit 22, 46<br />
Pitting 121, 122<br />
Prisfastsættelse 12 8<br />
Prøvestænger 50<br />
Pulserend e<br />
belastninger 11 4<br />
Rammeaftale 126<br />
Refosforiserede stå l<br />
(P-stål) 69,70<br />
Restbrud 111, 118<br />
Restmagnesiumindhold 39<br />
Rockwell 9 6<br />
Rosetter 41<br />
Rustfrie stål 2 6<br />
Sejhærdningsstål 16,64<br />
Sejt overbelastnings -<br />
brud 11 0<br />
Selektiv korrosion 124<br />
SG-jern 20, 37, 74<br />
Shotpeening 116<br />
Slagsejhed 53<br />
Slid 121<br />
Slip 54<br />
Slidbetingelser 121<br />
Slidstål 17<br />
Små bundter 131<br />
Sporelementer 81<br />
Sprøde brud 11 1<br />
Sprødhedsformer 119<br />
Spændingskoncentration<br />
111, 115, 118<br />
Spændingskorrosion 124<br />
Spændingsrækken 125<br />
Steadit 47<br />
Striationslinier 118<br />
Styrkeklasse 27,6 0<br />
Støbejern 25, 36, 74<br />
Stål til koldflydepresning<br />
67<br />
Svejsbare finkornstål 15,73<br />
Svejsbarhed 68<br />
Svovlindeslutninger 68<br />
Tekniske leveringsbetingelser<br />
10 2<br />
Temperkul 37<br />
Tildækningskorrosion 124<br />
Tilstandsdiagram 22<br />
Transkrystallinsk 11 3<br />
Trykspændinger 11 5<br />
Trækstyrke 5 3<br />
Udmattelsesbrud 114<br />
Udskillelseshærdning 31<br />
Ulegeret stål 25<br />
Undereutektisk 39<br />
Varmebehandling 2 4<br />
Varmefylden 5 6<br />
Varmeledningsevnen 56<br />
Varmeudvidelseskoefficienten<br />
5 6<br />
Vejrbestandige stål 1 5<br />
Ventilstål 67<br />
Vickers 9 6<br />
Vægtstangsreglen 22<br />
Værktøjsstål 26<br />
Ældning 35<br />
136