Kémia | Anyagtudomány » Kirchfeld Mária - Műszaki anyagok

Kirchfeld Mária MŰSZAKI ANYAGOK Készült a HEFOP 3.31-P-2004-09-0102/10 pályázat támogatásával Szerző: dr. Kirchfeld Mária egyetemi docens Lektor: dr. Havas István tudományos főmunkatárs Kirchfeld Mária, 2007 Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A dokumentum használata Vissza ◄ 3 ► A dokumentum használata Mozgás a dokumentumban A dokumentumban való mozgáshoz a Windows és az Adobe Reader megszokott elemeit és módszereit használhatjuk. Minden lap tetején és alján egy navigációs sor található, itt a megfelelő hivatkozásra kattintva ugorhatunk a használati útmutatóra, a tartalomjegyzékre, valamint a tárgymutatóra. A ◄ és a ► nyilakkal az előző és a következő oldalra léphetünk át, míg a Vissza mező az utoljára megnézett oldalra visz vissza bennünket. Pozícionálás a könyvjelzőablak segítségével A bal oldali könyvjelző ablakban tartalomjegyzékfa található,

amelynek bejegyzéseire kattintva az adott fejezet/alfejezet első oldalára jutunk. Az aktuális pozíciónkat a tartalomjegyzékfában kiemelt bejegyzés mutatja. A tartalomjegyzék használata Ugrás megadott helyre a tartalomjegyzék segítségével Kattintsunk a tartalomjegyzék megfelelő pontjára, ezzel az adott fejezet első oldalára jutunk. Keresés a szövegben A dokumentumban való kereséshez használjuk megszokott módon a Szerkesztés menü Keresés parancsát. Az Adobe Reader az adott pozíciótól kezdve keres a szövegben A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 3 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Tartalomjegyzék Vissza ◄ 4 ► Tartalomjegyzék Bevezetés . 5 Fémes szerkezeti anyagok . 6 1. A vasötvözetek 7 2. Nemvasötvözetek 72 3. A korrózió 90 Nemfémes szerkezeti anyagok . 97 4. Kerámiák 98 5. A műanyagok102 6. Kompozitok133 7. Anyagválasztás,

anyagadatbázisok 138 Funkcionális anyagok . 141 8. Vezetők142 9. Ellenállásanyagok 156 10. Az érintkezők anyagai 164 11. Félvezetők 173 12. Szigetelő és dielektromos anyagok 193 13. Mágneses anyagok209 Irodalomjegyzék .217 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 4 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Bevezetés Vissza ◄ 5 ► Bevezetés A jegyzet elsősorban a gépészetben és járműgépészetben használatos szerkezeti, valamint funkcionális anyagokat tárgyalja. A szerkezeti anyagok, alkatrészek vagy teherviselő szerkezeteket felépítő félkésztermék-elemek alapanyagai. Feladatuk erő és nyomatékátvitel adott üzemi feltételek mellett. Az igénybevételek általában összetettek Az időben állandó vagy változó mechanika terhelések rendszerint adott súrlódási viszonyok között lépnek fel, többnyire hő- és koptató igénybevétellel, valamint

korróziós hatással párosulnak. A megfelelő anyagválasztás döntően befolyásolja az alkatrészek és szerkezetek teherviselő-képességét, élettartamát valamint gazdaságos gyárthatóságát. A műszaki életben rendelkezésre álló szerkezeti anyagok tulajdonságainak, alkalmazhatóságának, az anyagválasztás szempontjainak ismerete a gyakorló mérnök számára elengedhetetlen. A gépészetben és a járműiparban ma már az elektronika és mikroelektronika meghatározó szerepet játszik. A hagyományos konstrukciókat és technológiákat új, területeket átfedő komplex megoldások váltják fel. Az anyagok ismerete a funkcionális anyagok ismeretét is magába foglalja. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 5 ► I. RÉSZ FÉMES SZERKEZETI ANYAGOK Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 7 ► 1. A vasötvözetek A leggyakrabban használt

szerkezeti anyagok a vasötvözetek. A vas (Fe) legfontosabb ötvözője a szén (C). A C < 2% karbon tartalmú ötvözetek, az acélok. Az acélok utólagos kezelés nélkül melegen vagy hidegen alakíthatók A C > 2% szenet tartalmazó anyagok az öntöttvasak Ezek különböző öntészeti eljárással és az ezt követő megmunkálással dolgozhatók fel kész alkatrésszé. hőmérséklet T A4 E A3 S acélok Fe 0,8 öntöttvasak 2,06 karbontartalom C [%] Sűrűség Olvadáspont Rugalmassági tényező Hőtágulási tényező g/cm3 °C N/mm2 10−6/K 7,85 1536 206 000 12,3 1.1 ábra: Az Fe-ötvözetek felosztása A nyersvasgyártás A nyersvas alapanyaga a vasérc. A vasérc, különböző vasoxidok, (pl hematit [Fe2O3], magnetit [Fe3O4]) és egyéb vegyületek elegye. A nyersvas előállítása a vasérc redukciójával történik. A vasoxidok redukciója a vasnál (Fe) az oxigénhez (O2) nagyobb affinitást mutató elemekkel, vegyületekkel lehetséges. Ilyen a

szén (C), a szénmonoxid (CO) vagy a hidrogén (H2 ). A redukciós folyamatok az ércben lévő nem-vasoxid vegyületekben is lejátszódnak. Így kerül a nyersvasba mangán (Mn), szilícium (Si), foszfor (P) és kén (S). A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 7 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 8 ► torok 400°C akna 900-1000°C szénpoha fúvószint nyugvó 1800-2000°C medence nyersvas olvadt salak 1.2 ábra: A nagyolvasztó A nyersvas előállítására a nagyolvasztóban kerül sor. A nagyolvasztó acélszerkezetre épített, tűzálló falazatú kupolókemence Részei a medence, a nyugasz, a szénpoha, az akna és a torok. A nagyolvasztót váltakozva koksz- és érc-adalék elegyanyag réteggel töltik fel. Légfúvókákon keresztül, léghevítőkben előmelegített fúvószelet juttatnak a kemencébe. A koksz (C) a forró szél hatására

elég és biztosítja a redukcióhoz szükséges hőmennyiséget. A karbon (C) közvetlenül (direkt), az égéskor keletkező szénmonoxid (CO) pedig közvetett (indirekt) módon vonja el a vasoxidoktól az oxigént (O). Közvetlen redukció 1000-2000 ºC-on: Fe3O4 Fe2O3 FeO Fe3O4 + 4C = 3Fe + 4CO Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO FeO + C = Fe + CO endoterm endoterm endoterm Közvetett redukció 400-1000 ºC-on: Fe2O3 Fe3O4 FeO 3 Fe2O3 + CO = 2 Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO = 3 FeO + CO FeO + CO = Fe + CO2 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék endoterm endoterm exoterm Vissza ◄ 8 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 9 ► A nagyolvasztóban előállított termék a nyersvas. (A nyersvas minőségek összetételét az MSZ EN 10 001 rögzíti.) 1.1 táblázat: Nyersvas összetételek C Si Mn P S Fehér nyersvas 3,5–4,0 0,2–1,0 1,0–3,5 0,3 0,04 Szürke

nyersvas 3,5–4,2 1,5–3,0 1,0 0,3–2,0 0,06 A fehér nyersvas az acélgyártás alapanyaga. A szén (C), a mangán (Mn), a szilícium (Si), a foszfor (P) és a kén (S) az anyagot rideggé, képlékenyalakításra (kovácsolásra, hengerlésre) alkalmatlanná teszik. Az acélgyártás feladata ezeknek az elemeknek a csökkentése A szürke töretfelületű nyersvas magas szilícium tartalmú. A szilícium az anyag grafitos dermedésének kedvez. Öntöttvasgyártásra használják A vasszivacs előállítása A vasban gazdag finomércek előkészítés nélkül, 800-1000 °C-on befúvatott reakció-gázeleggyel (CO/H2) vasszivaccsá redukálhatók. A redukciót aknás-, forgódobos, vagy retortás kemencében valósítják meg. A vasszivacs 85–95% vasból és meddőkőzetből áll További feldolgozásra, acélgyártásra alkalmas 1 2 8 7 9 3 >800°C 4 12 10 11 13 5 6 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 kompresszor füstgáz torokgáz Redukáló gáz

gázkomprimálás szűrő gázkomprimálás érc Redukáló zóna hűtőgáz mosó hűtőzóna vasszivacs iszap 1.3 ábra: Direktredukciós kemence A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 9 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 10 ► 1.1 Acélok 1.11 Az acélgyártás Az acélgyártás feladata a szén (C) valamint a kísérő elemek (Mn, Si) mennyiségének beállítása, a szennyező anyagok (S, P) lehető legnagyobb mértékű csökkentése. Ez frissítéssel, a frissítés során lejátszódó oxidációs folyamatokkal történik. Ugyanakkor a frissítés, a fémfürdő oxigén (O2), hidrogén (H2), nitrogén (N2) tartalmának növekedését eredményezi Az oldott gázok nagymértékben rontják az acél tulajdonságait Tehát ezeket szintén el kell távolítani, illetve valamilyen formában meg kell kötni őket. A frissítéshez szilárd ércet (Fe2O3,

Fe3O4) vagy gázhalmazállapotú (levegőt, tiszta oxigént) anyagokat használnak A légátfúvatásos illetve az oxigén (O2) ráfúvatásos technológia a szélfrissítéses eljárás. A folyamatot tűzálló falazatú körte alakú konverterben, vagy lapos kádformájú bélelt, acélüstben valósítják meg. Frissítéssel csak azok az elemek távolíthatók el a fémfürdőből, melyek affinitása az oxigénhez (O2) nagyobb, mint a vasé (Fe). Az ón (Sn), molibdén (Mo), kobalt (Co), nikkel (Ni), réz (Cu) nem. Az égési folyamatok során a szén (C) szénmonoxiddá (CO) vagy széndioxiddá (CO2), a kísérő és szennyező elemek oxidokká alakulnak. Ugyanakkor a vas folyékony állapotban a nagyobb oldhatóság következtében oxigént (O2), hidrogént (H2) és nitrogént (N2) vesz fel. 1.2 táblázat: A frissítés során lejátszódó oxidációs folyamatok kísérő, szennyező elem C Mn Si 4P S + + + + + + oxigén O2 O2 O2 O2 O2 ==> ==> ==> ==> ==>

==> oxid CO2 MnO2 SiO2 2P2O5 SO2 Az oxidok jórészt a fémfürdő felületén a salakban gyűlnek össze. A salak a kiégetendő elemek mennyiségétől függően savas (Bessemer eljárás) vagy bázikus (Thomas–Siemens-eljárás) természetű. A foszfor (P) és a kén (S), valamint vegyületeik kémiailag savasan viselkednek. Így a foszfortalanításhoz és kéntelenítéshez bázikus bélésű konvertereket használnak A frissítés eredménye az Fe-C ötvözetlen acél Míg a nyersvasgyártásban az újszerű technológiák ipari alkalmazása elenyésző, addig az acélgyártásban a közel egy évszázadig egyeduralkodó A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 10 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 11 ► eljárásokat, a Bessemer–Thomas-, illetve a Siemens–Martins-eljárást napjainkra teljes mértékben újfajta technológiák váltották fel.

A szinte forradalmi változás az oxigénfúvatásos eljárás kifejlesztésével 1950-ben kezdődött. A technológiát az iparban először az Egyesült Osztrák Acélművek (VÖST; Vereinigte Österreichische Stahlwerke) Linz-i és Donauwitz-i egységeiben vezette be. Az LD eljárás lényege, hogy a konverterben a folyékony olvadék (nyersvas, hulladék vas vagy vasszivacs) felületére, 4-12 bar túlnyomással vízhűtéses fúvókán keresztül tiszta oxigént(O2) fúvatnak be. A billenhető konverterek befogadó képessége 250–400 t. 1.4 ábra: Az LD-eljárás 7 1 6 2 5 8 3 4 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 oxigén lándzsa csapoló nyílás tartógyűrű bélés aljzat védőgyűrű füstgáz elvezető salakgyűjtő öntőüst kocsi Az LDAC-eljárás A technológiát a foszforban dús nyersvas gazdaságos feldolgozására dolgozták ki. Az oxigénnel egyidejűleg salakképző mészkőport juttatnak az olvadék felületre. A foszfor nagyrésze már az első salakadaggal

távozik. Az OBM (Oxygen-Bottom-Blown Maxhütte) eljárás A konverter aljzat különleges kialakítású. Az oxigén befúvatás alulról az aljzatba beépített fúvókákon keresztül történik. A hűtést szénhidrogén-gázzal, (metánnal vagy propánnal) oldják meg. A kombinált eljárások A nyersacélfürdő és a salakanyag intenzív keverésével nő az oxidációs folyamatok sebessége, a fürdő nagymértékben homogénné válik. Ez a tény vezetett a kombinált technológiák kifejlesztéséhez A kombinált technológiák az LD- és OMB-eljárás előnyeit igyekeznek egyesíteni. A fémfürdő felületén oxigénnel (esetleg mészkőporral) frissítenek. Az alul befúvatott öblítő gázok (pl. argon) pedig az ömledéket homogenizálják megfelelő mértékben A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 11 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 12 ►

Az elektroacél-gyártás Az elektroacél-gyártásnál az alapanyag megolvasztásához szükséges energiát elektromos úton (ívvel, indukcióval) állítják elő. A fürdő hőmérséklete 2000 °C körüli. Ez az eljárás az ötvözött és magasan ötvözött acélok beolvasztására is alkalmas A frissítés érccel vagy befúvatott oxigénnel történik. Az előállított acélminőség jó. Bázikus bélésű kemencékben nagyon alacsony foszfor (P) és kén (S) tartalom (~0,01%) érhető el. Az elektroacél-gyártás ívkemencében Az ívkemencében a betét és három szénelektróda között húznak ívet. A kívánt fürdőhőmérsékletet az íváram szabályzásával érik el Jó minőségű nyersvasból és válogatott ócskavasból az eljárással nagyon kis szennyező tartalmú szívós acélt (nemesacél) állítanak elő. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5 1 6 7 2 3 8 9 4 10 feladó kosár kemence csapoló bölcső elektródák kemence fedél portál salak elvezetés

fogasrúd salakgyűjtő 1.5 ábra: Az ívkemence vázlata Elektroacél-gyártás indukciós kemencében Az indukciós kemence egy tégely formájú tartály. Ezt a primer tekercs veszi körbe A szekunder tekercs maga az acélfürdő. A keletkező örvényáramok a fürdőt mintegy 1900 °C-ra melegítik fel. Az eljárás során levegővel, védőgázzal vagy vákuummal frissítenek A legalacsonyabb gáztartalmú acélok vákuumos indukciós kemencékkel állíthatók elő. 1 2 3 ~500Hz 4 5 1 2 3 4 5 fedél folyosó betét tekercs, tűzálló bélés 1.6 ábra: Az ívkemence vázlata A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 12 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 13 ► Az anyagtulajdonságokat illetően a felhasználók igénye egyre nagyobb. Így az acélgyártók az utóbbi évtizedekben új technológiákat fejlesztettek ki, melyekkel a szennyező és

kísérő elemek a megszokottnál nagyobb mértékben csökkenthetők. A kemencéhez kötött „primer” (olvasztás, karbontartalom beállítás, foszfortalanítás), valamint az acélminőséget javító, „szekunder” metallurgiai folyamatokat szétválasztották A szekunder metallurgiai folyamatokra az acél dezoxidálásával egybekötött csapolása után, üstökben kerül sor A dezoxidálás az olvadékban oldott oxigén eltávolítása. Ez az oxigénhez a vasnál(Fe) nagyobb affinitást mutató elemekkel történik Ezek az elemek növekvő affinitási sorrendben a következők: Mn – V – C – Si – B – Zr – Al Dezoxidálószerként stabil oxidképzőket, mangánt (Mn), szilíciumot (Si) és alumíniumot (Al) használnak. A csillapítatlan acélt mangánnal (Mn) dezoxidálják, szilíciumot (Si) csak nyomokban tartalmaz. A félig csillapított acél szilícium tartalma magasabb A csillapítatlan és félig csillapított acélokban dezoxidálás után az oxigén egy

része instabil vasoxid (FeO) formában kötött. A csillapított acélok csak stabil oxidokat tartalmaznak A szekundermetallurgiai eljárások az injekciós, a vákuumos és az átolvasztásos technológiák. Az injekciós eljárással a kéntartalmat csökkentik A módszerrel az acél felhasználás szempontjából fontos tulajdonságait biztosító ötvözők is bejuttathatók az anyagba A vákuum technológia különösen a gázok eltávolítására alkalmas. Az ív- és elektronsugaras kemencében történő átolvasztással a kéntartalom csökken Valamennyi az acél metallurgiai tisztaságát növeli. A kívánt összetételű acélt kokillában tuskóba, vagy folyamatosan bugába öntik. A csillapítatlan acél öntésekor az instabil vasoxid (FeO) az ömledékben a karbonnal (C) reagál. Szénmonoxid gáz keletkezik A keletkező gáz az ömledékből kifele igyekszik. A szennyezőkben dúsabb olvadék a kokilla belsejében dermed. A kén (S) és foszfor (P) tartalom a tuskó

belsejében a felületi koncentráció háromszorosa négyszerese is lehet. A jelenség, a makrodúsulás. A csillapítatlan acél felületi rétege nagy tisztaságú, a mag kevésbé jó minőségű. A csillapítatlan és félig csillapított acélokban, az anyagban rekedt szénmonoxid (CO) a fogyást dermedéskor kiegyenlíti. A gázhólyagok felülete a melegalakítás során összeheged. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 13 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 14 ► A csillapított acéloknál a fogyás erőteljes. Az öntött anyag szerkezete ugyanakkor homogén. Folyamatos öntésre csak csillapított acél alkalmas. a 1 a) csillapítatlan és félig csillapított öntött acél tuskó 1 kis fogyási üreg 2 CO gázhólyag koszorú b 3 4 b) csillapított öntött acél tuskó 3 nagy fogyási üreg 4 Al2O3 alumíniumoxid zárványok 2 1.7 ábra:

Csillapítatlan és csillapított öntött acéltuskó szerkezete 1.3 táblázat: Különféle módon öntött acélok tulajdonsága Jellemzők Az öntés módja félig csillapított KU KU KU csillapított Si: 0,1–0,4% Si: 0,1–0,4% Kémiai összetétel Mn: 0,2–0.6% Mn: 0,2–0,6% Alfém > 0,02% FeS+Mn=>MnS+Fe FeO+C=>CO+Fe Lejátszódó FeS+Mn=>MnS+Fe 2FeO+Si=>SiO2+Fe FeS+Mn=>MnS+Fe reakciók 2FeO+Si=>SiO2+Fe 3FeO+2Al=>Al2O3+3Fe FeO+Mn=>MnOFe FeN+Al=>AlN+Fe A dúsulás mértéke erős csekély csekély Fogyási üreg nincs nagy nagy Felületi minőség jó rossz rossz felületi réteg: jó rosszabb rosszabb Alakíthatóság mag: rosszabb, változó egyenletes egyenletes Öregedési hajlam erős kisebb legkisebb felületi réteg: jó Hegeszthetőség jobb legjobb mag: nagyon rossz Ütőmunka csillapítatlan Si: nyomokban Mn: 0,2–0,4% Cmax: 0,250% T T A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék T Vissza ◄ 14 ►

Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 15 ► A tömböket és bugákat félkész termékké dolgozzák fel. kokilla öntés diffúziós izzítás előhengerlés hengerlési hőfok T-beállítása félkésztermék 1.8 ábra: Az acél félkész termék előállítása Az acéliparban ma használatos különböző eljárásokkal gyártott acélok minősége között nincs meghatározó különbség. Így a felhasználó nem kényszerül arra, hogy a gyártónak technológiát írjon elő. Az acélgyártó a gazdaságosságot szem előtt tartva a rendelkezésére álló berendezések, illetve nyersanyag alapján választhat eljárást. Az acélokat minőségük alapján a szabvány MSZ EN 10 020 alap-, minőségi- és nemesacél csoportokba sorolja Az alapacélok szokványos technológiával előállított minőségek. Hengerelt vagy normalizált állapotban kerülnek a kereskedelmi forgalomba Az

alapacélokkal szemben, sem megmunkálhatóságukat, sem egyéb tulajdonságukat illetően különösebb követelmény nincs. A minőségi-acélokkal szemben szigorúbb követelményeket támasztanak (repedésállóság, szemcsenagyság, alakíthatóság). A gyártásuk különös figyelmet igényel A nemesacéloknak legnagyobb a tisztasága. Az acélminőség szempontjából az anyagban lévő kísérő elemek mennyisége és a nem kívánatos szennyező tartalom meghatározó. A minőségjavító utókezelések ugyanakkor növelik az acél előállítási költségét, így az anyagárat is. A megengedett kísérő és szennyező anyag tartalom tehát mindig a felhasználás, az anyaggal szemben állított követelmények függvénye. 1.12 A kísérő és szennyező elemek hatása A szilícium (Si) az ércből és az adalékokból kerül az acélba. Nagy affinitást mutat az oxigénhez Szilíciumoxid (SiO2) vagy egyéb oxidokkal alkotott magas olvadáspontú rideg szilikát

zárványként épül be a fémes alapba Csökkenti az anyag alakíthatóságát, rontja a hegeszthetőséget. A szilikátokból képződő sűrűn folyó kocsonyás réteg megakadályozza a fé- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 15 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 16 ► mes összehegedést. A szilícium (Si) a stabil rendszerben segíti a vasötvözetek dermedését és átkristályosodását A mangán (Mn) szintén az ércből jut az anyagba, de gyakran a kén-, illetve az oxigéntartalom megkötéséhez adják az acélhoz. Vegyületei a fémes alapban nemfémes zárványt képeznek A melegalakításkor képlékenyen alakváltozó mangánszulfid (MnS), illetve mangánoxid (MnO) adja az acél szálelrendeződését, okozza az anizotrópiáját. A mangán (Mn) bizonyos értelemben a szilíciummal (Si) ellentétes hatást fejt ki. Javítja a

hegeszthetőséget és az acél dermedését és átkristályosodását a karbidos rendszerben segíti Szemcsefinomító hatású, így javítja az anyag mechanikai tulajdonságait Az ötvözetlen acélok 0,5–0,8% Mn-t tartalmaznak. A foszfor (P) szintén az ércből és az adalékanyagból származik. A vassal szilárd oldatot képez. Növeli az acél szilárdságát, javítja a korrózióállóságát A szívósságot azonban nagymértékben csökkenti A szerkezeti acélok (MSZ EN 10025-2), valamint a hőkezelésre kerülő minőségi- és nemesacélok (MSZ EN 10083; MSZ EN 10084) foszfortartalma max. 0,045% lehet. Csak néhány kivételben (pl. automataacélok) megengedett a magasabb foszfortartalom. A foszfor erősen dúsulásra hajlamos elem. A hőközben dermedő acél primer dendritágai foszforban és ötvözőkben szegények. A dendritágak közt megszilárduló anyag foszfortartalma magas Melegalakításkor, hengerléskor, kovácsoláskor a krisztallitok az alakítás

irányában nyúlnak. Elsősorban az alacsony és közepes karbon tartalmú ötvözetekben nem kívánatos szövetsorosság alakul ki. A szövetsorosság mikromaratással jól kimutatható A foszforban szegény és gazdag részek különböző mértékben maródnak A szövetsorosság normalizáló hőkezeléssel, a sorosságot kiváltó dúsulás csak költséges diffúziós izzítással szüntethető meg. A mikromaratás alkalmas a melegalakításkor előforduló hibák (szálgyűrődés stb.) kimutatására is 1.1 fénykép: Mikromaratás szövetsorosság, szálelrendeződés A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 16 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 17 ► A kén (S) a szulfidtartalmú ércből illetve a kokszból kerül a nyersvasba, majd az acélba. A vasban csak kis mértékben oldódik Az acélban vasszulfid (FeS) formájában van jelen

Melegalakításkor, 900 °C körül vöröstörékenységet (a vasszulfid rideggé válik), 1200 °C felett melegtörékenységet (az FeS megolvad) okoz Az acélok 1000 °C – 1200 °C közt jól alakíthatók Az acélötvözetek megengedett kéntartalma max 0,045% Az acél dermedésekor a foszforhoz hasonlóan mikrodúsúl. A csillapítatlan öntött acéltuskóban makrodúsúlást mutat Az oxigén (O2) acélgyártáskor a frissítéssel kerül az anyagba és (FeO) vasoxid formájában fordul elő. A vasszulfiddal könnyen olvadó zárványt képez, és vöröstörékenységet okoz. Az oxigéntartalmat az anyagban ezért 0,01% alatt tartják, illetve az oxigénhez nagyon nagy affinitást mutató, magas olvadáspontú, stabil oxidokat képező dezoxidálószerrel (Mn,Si,Al) kötik meg. A nitrogén (N2) az acél öregedését okozza. Az öregedés nem más, mint az acél mechanikai tulajdonságainak változása az idő függvényében. Az öregedés kiválásos folyamatok eredménye.

A ferrit 590 °C-on 0,1% nitrogént old. Szobahőmérsékleten a nitrogén nem oldódik a vasban Az acél gyors hűtésekor, edzéskor a nitrogén atomok az α-rácsban rekednek. Megeresztéskor a nitrogén tűs vasnitrid (Fe4N) formában válik ki. A jelenség a megeresztési ridegség A megeresztési ridegségnél jóval veszélyesebb a hidegalakítás hatására bekövetkező öregedés Az alakítás hatására az anyagban a vonalszerű rácshibák megsokszorozódnak A ferritben oldott nitrogén (Ni) atomok a jobb elférhetőséget biztosító diszlokációkhoz diffundálnak és blokkolják a csúszósíkok elmozdulását. Ezzel nehezítik a további alakváltozást A következmény az anyag magasabb folyáshatára, alacsonyabb nyúlása és a szívósság nagymértékű csökkenése Ez az öregedési folyamat szobahőmérsékleten nagyon lassú. Magasabb hőfokon, 250 °C-ra való felmelegítéskor a diffúziós folyamatok nagyobb sebessége miatt felgyorsul. A hegesztésre

kerülő hidegen alakított lemezek és profilok, a hegesztési zónában, a hegesztéssel bevitt hő hatására öregednek és rideggé válnak. A zsugorodási feszültség ezeken a helyeken törést okozhat A hidrogén (H2) a betétanyag, illetve a gázok nedvességtartalmából kerül az anyagba. A folyékony acélban nagymértékben oldódik Az oldhatósági tényezője a szilárd acélban jóval kisebb Dermedéskor gázbuborék formájában igyekszik kifelé az anyagból. Az egyre nagyobb viszkozitású A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 17 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 18 ► ömledék ezt akadályozza. A hidrogén atomok kis méretükből adódóan az oldatban maradnak. Az üres rácshelyeken molekulává egyesülhetnek Az így keletkezett gázbuborékok nyomása felszakítja a szövetszerkezetet, az anyag pelyhessé válik. Szívóssága

csökken Pelyhesedésre a nagy keresztmetszetű mangán (Mn) és nikkel (Ni) ötvözésű acélok hajlamosak Vákuumöntéssel a hidrogén és az oldott gázok 50%-a eltávolítható az anyagból Gazdasági okokból az eljárást csak ötvözött acélok esetében alkalmazzák A revés darabok pácolásánál (savval történő maratásánál) felszabaduló hidrogén szintén az acélba diffundálhat, így ridegedést okoz, ami az anyag a szívósságának csökkenéséhez vezet. Az acélban lévő nemfémes zárványok nagymértékben meghatározzák az acél szilárdsági és alakíthatósági jellemzőit, szívósságát. A nemfémes zárványok az oxidok, szulfidok, szilikátok soha nem tiszta vegyület (pl. mangánoxid (MnO), mangánszulfid (MnS), vagy szilíciumdioxid (SiO2) formájában fordulnak elő. Így pontos beazonosításuk nehéz és időigényes A gyakorlatban a zárványosság vizsgálat célja a zárványosság mértékének valamint a zárványok eloszlásának

meghatározása. A zárványok erős egyszerűsítéssel megjelenésük szerint, kör- vagy négyszögalakzatú (többnyire kemény és nem alakítható), illetve nyújtott alakítható típusokra oszthatók fel. Közvetlen közelükben terheléskor feszültség- és deformáció csúcsok alakulnak ki A mangánszulfidot (MnS) kivéve, valamennyi zárvány többé-kevésbé rideg. Ily módon a zárványosság a szilárdsági és alakíthatósági tulajdonságok anizotrópiáját, az acél szívósságának romlását eredményezi 1.13 Az ötvözők hatása Az ötvözés célja adott anyag mechanikai, technológiai vagy egyéb, a felhasználás szempontjából fontos tulajdonságainak biztosítása. Semmilyen más anyag jellemzői nem változtathatók ötvözéssel olyan széles skálán, mint az acélé. Az ötvözött acél, a vas (Fe) és karbon (C) mellett általában több ötvözőelemet is tartalmaz. Az acélötvözetek esetében tehát legalább háromkomponensű rendszerről

van szó Miután az ötvözőknek a vas-karbon (Fe-C) alaprendszerre gyakorolt hatása nem összegződik, és az ötvözők egymással is bonyolult kölcsönhatásban állnak, hatásmechanizmusukra csak általános megállapítások tehetők. Az acél ötvözött, amennyiben legalább egy ötvözőelem mennyisége meghaladja a szabványosan (MSZ EN 10020) megállapított küszöbértéket. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 18 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 19 ► 1.4 táblázat: Az ötvözés küszöbértéke Előírt elemek1 Al Alumínium Bi Bizmut B Bór Co Kobalt Cr Króm Cu Réz La Lantaidák (egyenként) Mn Mangán Mo Molibdén Nb Nióbium Ni Nikkel Pb Ólom Se Szelén Si Szilícium Te Tellúr Ti Titán V Vanádium W Volfrám Zr Cirkónium Egyéb elemek (C,P,S,N kivételével) 1 Határérték1 tömegszázalékban 0,10 0,0008 0,10 0,10 0,30 0,40

0,05 1,65 0,08 0,06 0,30 0,40 0,10 0,50 0,10 0,05 0,10 0,10 0,05 0,05 MSZ EN 10 020 alapján A ötvöző tartalom szempontjából a szabvány (MSZ EN 10020) ötvözött és ötvözetlen acélokat különböztet meg. A gyakorlat az ötvözötteket alacsony és magas ötvözésűekre osztja • Az alacsony ötvözésű acélokban egy ötvöző tartalma sem haladja meg az 5%-ot. • A magas ötvözésű acélokban legalább egy ötvöző mennyisége nagyobb, mint 5%. Az alacsony ötvözésű acélok tulajdonságai nagyban megegyeznek a velük azonos C% tartalmú ötvözetlen szénacélok tulajdonságaival. Az alacsony ötvözésű acélok legfontosabb műszaki jellemzője a jobb átedzhetőség. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 19 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 20 ► A magas ötvözés az acélnak olyan különleges tulajdonságot (pl.

korrózióállóság, reve- állóság, hőállóság stb) biztosít, amivel az alacsony ötvözésű acél nem vagy csak kismértékben rendelkezik Az acél fő ötvözői a Mn, Ni, Cr, Mo, V, W, Si, Ti,Ta, Zr, Co és az Al. hőmérséklet T A felsorolt elemek különböző mértékben oldódnak mind a térközepes köbös (TKK), mind a lapközepes köbös (FKK) rácsban. Míg a Ni, a Si és Co atomok csak a színvas (Fe) rácsba épülnek be helyettesítéssel, addig a többi ötvözőelem a ferrittel (α) illetve az ausztenittel (γ) képez különböző mértékben szubsztitúciós szilárd oldatot. Az ötvözők hatása a vas-karbon (Fe-C) fázisdiagram fázishatárait megváltoztatja. (ábra) A4 E A3 S Fe 0,8 2,06 karbontartalom C [ %] 1.9 ábra: Az ötvöző Fe-C diagramra gyakorolt hatása Valamennyi ötvöző kivéve a kobaltot (Co) csökkenti az ausztenit karbonoldó képességét, tehát a P és E pontot a vas-karbon diagramban balra tolja. (ábra) A nemesíthető

acélok ferrit tartalma növekvő ötvöző mennyiséggel csökken. Ezzel edzéskor csökken a lágyfoltosság veszélye. Megfelelő ötvözéssel viszonylag alacsony karbontartalom ledeburitos szövetszerkezet alakul ki Az ötvözött ledeburitos acélok kovácsolhatók A térközepes köbös rácsban jobban oldódó elemek a Cr, Al, Ti, Ta, Si, Mo, V, W, ferritképzők. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 20 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 21 ► hőmérséklet T A4 A4 A3 A3 Fe koncentráció [ %] X Fe koncentráció [ %] X 1.10 ábra: A ferrit stabilizáló ötvözők hatása A lapközepes köbös rácsban (TKK) nagyobb oldékonyságot mutató ötvözők a Ni, C, Co, Mn, ausztenitképzők. A4 hőmérséklet T A4 A3 Fe koncentráció [ %] X A3 Fe X koncentráció [ %] 1.11 ábra: Ausztenit stabilizáló ötvözők hatása Az

ötvözők intermetallikus vegyületet hoznak létre, amennyiben az egymáshoz mutatott affinitásuk nagy. Az intermetallikus vegyületek kemény fázisok Nem kívánatos kiválásuk az anyag ridegedését okozza Megfelelő hőkezeléssel (kiválásos keményítés) szilárdságnövelő hatásuk kihasználható A ferritben oldódó elemek egyben karbidképzők is. Karbidképző hajlamuk a következő sorrendben növekvő: Mn, Cr, Mo, W, Ta, V, Nb, Ti. A mangán (Mn) és a króm (Cr) általában a vaskarbidban (Fe3C) oldódva, vegyeskarbid (Fe,Cr)3C, (Fe,Mn)3C formájában fordul elő. Az erős karbid- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 21 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 22 ► képzők a titán (Ti), a vanádium (V), a molibdén (Mo) magas olvadáspontú, stabil, különösen kemény karbidokat (TiC, VC, Mo2C) képeznek. További vegyületképző

ötvözők, a bór (B) és a nitrogén (N). A vasban mindkettő interszticiósan oldódik, vegyületeik kemények, kopásállóak. A legfontosabb nitridképző elemek az Al, Cr, Zr, Nb, Ti, és a V. Az ötvöző elemek műszaki szempontból egyik legfontosabb hatása a karbon (C) diffúziós sebességének csökkentése, mind az α-, mind a γ-rácsban. Ez egyben a kritikus lehűlési sebesség csökkenését, és ezzel az acél átedzhetőségének növekedését jelenti. Az ötvözetlen acélok szilárdsági és alakíthatósági jellemzőit a kemény vegyületfázis, a vaskarbid (Fe3C) megjelenési formája, alakja és eloszlása határozza meg. 1.5 táblázat: C45 ötvözetlen szénacél mechanikai jellemzői a szövetszerkezet függvényében (marószer NITAL; nagyítás ×500) C45 normalizált ReH Rm 330 590-740 A 17 ------------------ C45 nemesített ReH Rm A 410 660-800 16 --------------- C45 lágyított ReH Rm Kb.220 360-440 28 207 A HB Az ötvözött acélok

mechanikai tulajdonságai az átedződés és a szilárdoldat képződés mértékétől függnek. Az átedződő szelvényátmérő nagyságát az ötvözés mértéke befolyásolja. Az acélban az ötvöző elemek késleltetik mind a diffúziós, mind a diffúzió nélküli folyamatokat. Az átalakulási diagrammokat jobbra, a martenzites átalakulás kezdő (Ms) és befejező (Mf) hőmérsékletét lefele tolják (ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 22 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék TA Ar3 Ar1 ◄ Vissza 23 ► C<0,9%; Mn; Ni; Mo; Cr hőmérséklet T perlites átalakulás C>0,9% Cr; V; Mo C; Cr; Mn; Ni; Mo bainites átalakulás Ms C; Mn; Cr; Ni; Mo; V martenzites átalakulás Mf idő 1.12 ábra: Az ötvöző elemek hatása az átalakulási diagrammokra hőmérséklet T Növelik az ausztenit-átalakulás időigényét, gátolják a

ferrit-perlitképződést, kedveznek a bainit és a martenzites szövetszerkezet kialakulásának. Tehát kritikus lehűtési sebesség (vk) az ötvözők hatására kisebb lesz. (113 ábra) F P F B a a) b) b1) c) c1) Ms M idő b idő P P K P B B M F ti P B M M b1 idő c idő M c1 idő ötvözetlen acél alacsony ötvözésű acél (a bénites átalakulási tartomány nő) magas ötvözésű acélok (a perlites és bénites átalakulás tartományát a karbidképzők szétválasztják 1.13 ábra: Az ötvöző elemek hatása az ausztenit átalakulására Az ötvözés növekvő mértékével a kritikus lehűtési sebesség (vk) csökken. A gyakorlatban ez az átedződő szelvényátmérő növekedését jelenti, illetve adott darab esetében kevésbé agresszív hűtőközeg alkalmazását teszi lehetővé. (114 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 23 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum

használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 24 ► A vas tagfalú darabok teljesen átedződnek. A darabban a maradó feszültség és a vetemedés mértéke kicsi A vékonyfalú alkatrészek vetemedésmentesen edzhetők. hűtés olajban vízben Vab Vok Vok Vab a levegő Vab martenzit b Vok c 1.14 ábra: Az acél átedzhetőségének mértéke az ötvöző tartalom függvényében. a) Ötvözetlen acél, b) közepes ötvözésű acél, c) magas ötvözésű acél A szilárdsági jellemzőket a szubsztitúciósan oldódó ötvözők 1-2% ötvöző tartalom esetén csak jelentéktelen mértékben növelik. Az interszticiósan oldódó elemek (C, B, Nb, P, Ti,) szilárdságnövelő hatása jóval jelentősebb, de ugyanakkor gyakran meg nem engedett mértékben csökkentik az anyag szívósságát. Ugyanakkor az acélok különböző, műszaki szempontból fontos, különleges tulajdonsága szubsztitúciós szilárdoldat ötvözéssel érhető el. Az

ausztenitképzők kellő mennyiségben ötvözve szobahőmérsékleten is stabilizálják az ausztenitet. (116 ábra) A homogén szövetszerkezetű ausztenites acélok korrózióállók A ferrites korrózióálló acélokban a megfelelő ferritképző tartalom akadályozza az allotróp át-alakulást. (115 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 24 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék S 1500 ◄ Vissza 25 ► S hőmérséklet [°C] 1000 TCurie 1000 FeNi 3 500 0 Fe 20 40 60 Ni [ %] 80 (FeCr) hőmérséklet [ %] 1500 500 100 TCurie 0 20 40 60 Cr [ %] 80 100 1.15 ábra: Az ausztenit és ferritképzők hatása 1.14 Az acélok szabványos jelölése Az acélok jelölésrendszere Európában egységesen szabványosított (MSZ EN 10027). A jelölésrendszer az acélok megkülönböztetésére jel és számrendszert használ Az acélok szabványos

jelölése MSZ EN 10027–1 szerint betűkkel és számokkal történik. A jelölésekben a betűk és számok fontos tartalmat hordoznak. Az acélminőségek jelei két fő csoportra oszthatók: • 1. csoport: A jelölések az acélok felhasználására, mechanikai vagy fizikai tulajdonságaira vonatkozó információkat tartalmaznak Az első csoportba tartozó jelöléssel különböztetik meg azokat az acélokat, melyek mechanikai- technológiai (szilárdság, alakíthatóság), vagy egyéb fizikai (mágneses veszteség) tulajdonságait a gyártó szavatolja, és a felhasználó nem változtatja meg. • 2. csoport: A jelölések az acélok kémiai összetételére utalnak Az acélok összetételétől függően négy alcsoportba tartoznak A hőkezelésre kerülő, vagy ötvözés révén különleges bizonyos tulajdonsággal rendelkező acélok második csoport szerinti jelölést kapnak. Amennyiben az acél öntvény, úgy az acélminőség jele előtt a megkülönböztető G

betű áll. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 25 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 26 ► Az acélok jelölése mechanikai tulajdonság és felhasználás szerint Az acélok első csoport szerinti jelölése fő és járulékos szimbólumokból a következők szerint tevődik össze: FŐ SZIMBÓLUM AZ ACÉL AZ ACÉLTERMÉK JÁRULÉKOS SZIMBÓLUMA JÁRULÉKOS SZIMBÓLUMA A fő szimbólum egy betűjelből (1.6 táblázat) és az ezt követő, a legkisebb termék vastagságra meghatározott a folyáshatárt ReH [N/ mm2]-ben megadó számjelből tevődik össze. 1.6 táblázat: Az acélok első jelölés csoport szerinti jelének fő szimbólumának betűjelei S E P L B Y R H D T M szerkezeti acélok gépacélok acélok csővezetékekhez acélok nyomástartó edényekhez betonacélok acélok előfeszített betonszerkezetekhez sínacél hidegen hengerelt

lapos termékek lapos termék hidegalakításra ónozott lemez és szalag elektrotechnikai acél Az Y jelű előfeszített betonszerkezetek acélminőségeinél, valamint az R sínacéloknál a főszimbólumban feltüntetett számjelek a minimális szakítószilárdságot adják meg. Az elektroacéloknál a számjel a legnagyobb megengedett mágneses veszteség A fő szimbólumot követő ECISS közlemények IC 10 jelölésrendszere szerinti járulékos szimbólumok (1.7 táblázat) az anyagok hegeszthetőségére, szívósságára, felhasználhatóságára illetve az acéltermék tulajdonságára utalnak. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 26 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 27 ► 27 ► 1.7 táblázat: Az acélok első jelölés csoport szerinti jelének néhány járulékos szimbóluma Ütőmunka Hőmérséklet 27J 40J 60J ºC JR KR LR +20 J0 K0

L0 0 J2 K2 L2 -20 J3 K3 L3 -30 J4 K4 L4 -40 J5 K5 L5 -50 J6 K6 L6 -60 M= termomechanikusan hengerelt N= normalizált vagy normalizáltan hengerelt Q= nemesített G= egyéb 1-2 szimbólumból álló járulékos jel (M,N,Q járulékos jel a finomszemcsés acélokra érvényes) Példák: S235JR S 235 JR általános rendeltetésű szerkezeti acél folyáshatár szavatolt ütőmunka 20 °C-on ReH = 235 [N/mm2] KV = 27 [J] gépacél folyáshatár ReH = 360 [N/mm2] E360 E 360 S275J2G3 S 275 J2 G3 általános rendeltetésű szerkezeti acél folyáshatár szavatolt ütőmunka (−20) °C-on csillapított acél ReH = 275 [N/mm2] KV = 27 [J] DC05 D C 05 finomlemez hidegalakításra hidegen hengerelt a szilárdsági jellemzőkre utaló A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 28 ► Az acélok jelölése ötvöző tartalom szerint (2.

csoport) Az acélok kémiai összetétel szerinti jelölése az ötvöző tartalomtól függően betűkkel és számokkal az alábbiak szerint épül fel: • Az ötvözetlen acélok kódjele, (kivéve az automata acélokat), ha a Mn-tartalmuk középértéke 1%-nál kisebb, – C betű, valamint – az előírt karbontartalom százszorosát jelző szám. Példák: Nemesíthető anyagminőségek MSZ EN 10 083 ötvözetlen minőségi acél: C22; C45; ötvözetlen nemesacél: C22E ötvözetlen nemesacél: C45R C22 C45 C22E C45R C [%] ~0,22 ~0,45 ~0,22 ~0,45 P [%] S[%] max. 0, 035 0,025< P [%]<0,035 max. 0,035 0,025< P [%]<0,035 • Az ötvözetlen acélok, ha az Mn-tartalmuk középértéke legalább 1%, az automataacélok és az ötvözött acélok, amennyiben egyik ötvöző mennyisége sem haladja meg az 5%-ot jele, – a közepes karbon tartalom százszorosa, – az ötvözők vegyjele az ötvöző tartalom csökkenő sorrendjében, – az ötvöző elemek

tartalmát jelentő számok. Ezeket kötőjel választja el egymástól A számok az ötvöző mennyiségek és a szabványban az ötvözőkre megadott tényezők szorzata (18 táblázat) 1.8 táblázat: Az alacsony ötvözésű acélok ötvözőinek szabvány szerinti szorzótényezői Ötvözők Cr, Co, Mn, Ni, Si, W Ai, Be, Cu, Mo, Nb, Ta, Ti, V, Zr P, S, N, C, Ce B Szorzótényező 4 10 100 1000 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 28 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 29 ► Példa: 13CrMo4-5 hőálló kazánacél (MSZ EN 10 028) C% ~0,13 % CrMo Cr = króm Mo = molibdén 4-5 Cr = 4/4 ~ 1,0 % Mo = 5/10 ~ 0,5 % • Az ötvöszött acélok kódja(kivéve a gyorsacélokat), amennyiben legalább egy ötvözőelem mennyisége, nagyobb mint 5%, az alábbiak szerint épül fel: – az első helyen X betű áll, – a másodikon a közepes karbontartalom

százszorosa, – a harmadikon az ötvöző elemek vegyjele, – a negyediken az ötvöző elemek tartalmát jelentő szám. A különböző ötvözőkre vonatkozó számokat kötőjel választja el egymástól Példák: X200Cr13 szerszámacél C ~ 2,0 % Cr ~13,0 % X6Cr17 korrózióálló ferrites acél C ~ 0,06 % Cr ~17,0 % X10CrNiTi18-10 korrózióálló ausztenites acél C ~ 0,10 % Cr ~18,0 % Ni ~ 10,0% • A gyorsacélok jelölése – HS (high speed) betűkkel kezdődik, – ezeket követik az ötvöző elemek tartalmát jelző számok a szabvány megadta sorrendben, volfrám(W), molibdén(Mo), vanádium(V), kobalt(Co). Példa: HS6-5-2 Gyorsacél, 6% volfrám, 5% molibdén, 2% vanádium Az MSZ EN 10027–2 jelölési rendszer az acélminőségek jelölésére számozási rendszert határoz meg. A számjelek az MSZ EN 10027–1-ben meghatározott acélminőségi jeleket egészítik ki. A j fémes szerkezeti anyagok szabványos jelölési rendszerének megfelelően az acélok

megkülön- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 29 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 30 ► böztető fő kódja 1. Az ezt követő két számjegy az acélokon belüli alcsoportot jelző kód Az utolsó két számjegy, pedig az alcsoporton belül a konkrét anyagminőségre utaló szám. A zárójelben megadott járulékos számok az acél felhasználhatóságára utalnak. A jelölésrendszer kialakításának elve szerint, egy adott kódszám csak egy acélminőségre vonatkozhat Az acélcsoportokat jelző számok jelentéstartalma az MSZ EN 10027–2ben megtalálható. Példa: 1.0144 1. 01 44 a fő anyagcsoportra utaló szám ACÉL általános rendeltetésű szerkezeti acél MSZ EN 10027-2 szerinti kódszám S275J2G3 a konkrét anyagminőséget megadó szám 1.15 A gyakorlatban leggyakrabban felhasznált acélminőségek Az MSZ EN 10020 az acélokat

ötvöző tartalmuk szerint: • ötvözetlen és • ötvözött (1.13 fejezet), minőségük alapján pedig (amely többnyire a szennyezőanyag tartalom függvénye): • alap-, • minőségi és • nemes acélokra osztja (1.11fejezet) Felhasználhatóság szempontjából az acélok • szerkezeti (általános rendeltetésű acélok, nemesíthető acélok, betétben edzhető acélok, rugóacélok, hőálló acélok, hidegszívós acélok stb.) és • szerszámacélok lehetnek. 1.151 A szerkezeti acélok A szerkezeti acélok legfontosabb tulajdonságai a felhasználástól függően: • a mechanikai tulajdonságok: folyáshatár, szívósság, • a technológiai tulajdonságok: forgácsolhatóság, hidegalakíthatóság, hegeszthetőség, A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 30 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 31 ► • a felhasználás

körülményeitől függő tulajdonságok: korrózióállóság, hidegszívósság, melegszilárdság, hőállóság, • valamint fizikai tulajdonságaik (hővezetőképesség, hőtágulás, mágnesesség). Általános rendeltetésű szerkezeti acélok (MSZ EN 10025–2) Az általános rendeltetésű szerkezeti acélok a világ acéltermelésének 70%át teszik ki. Melegalakított, az alakítást követő normalizált állapotban, vagy hidegalakított formában kerülnek kereskedelmi forgalomba. Szilárdsági jellemzőik, (folyáshatáruk [ReH] és szakítószilárdságuk [Rm]) alapján az építőipar (magas-, mély-, híd- és vízépítés), a járműipar és gépipar többnyire hegesztett szerkezetek gyártásához használja fel őket. Az általános rendeltetésű acélok szabványos jelölése az MSZ EN 10027–1 1 jelölési csoportja, és az ezt kiegészítő ECISS- közlemények IC 10 jelölésrendszere szerint történik. (114 fejezet) Az 1.10 táblázatban feltüntetett

anyagminőségek szakítószilárdsága (Rm) 290 [N/mm2] és 670 [N/mm2], folyáshatáruk (ReH) pedig 175 [N/mm2] és 365 [N/mm2] közé esik. Szövetszerkezetük ferrit-perlites A különböző hengerelt termékek elsősorban hegesztéssel kerülnek feldolgozásra. A velük szembeni legfontosabb követelmény: • a hegeszthetőség, • a ridegtöréssel szembeni ellenálló képesség. Az általános rendeltetésű szerkezeti acélokat hegeszthetőségük és ridegtörési hajlamuk alapján minőségi osztályokba sorolják. A besorolás az anyag szívóssága, számszerűsítve adott vizsgálati hőmérsékleten mért ütőmunka (KV) értéke alapján történik. Az MSZ EN 10025–2 nyolc minőségi osztályt különböztet meg: JR - JRG1 - JRG2 - J0 - J2G3 - J2G4 - K2G3 - K2G4. A fent jelölt sorrendben (JR-től K2-ig) csökkenő átmeneti hőmérséklet mellett az acélok szívóssága növekszik. A hegeszthetőségük javul A számjeggyel kombinált G szimbólum az acél

öntési módjára, illetve szállítási állapotára utal. (G1 = csillapítatlan acél, G2 = csillapítatlan minőség nem megengedett, G3 = csillapított, a lapos termékek normalizálta, G4 = a szállítási állapotot a megrendelő írja elő.) Az acélok szívóssága nagymértében a szennyezőanyag, elsősorban a kén (S) és a foszfortartalom (P) függvénye. A különböző minőségi osztályokban a kén (S) és a foszfor (P) mennyisége maximált A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 31 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 32 ► 1.9 táblázat: Általános rendeltetésű szerkezeti acélok szennyezőanyag-tartalma JRG1 JR,JRG2 J0 J2, K2, P% 0,045 0,045 0,040 0,035 S% 0,045 0,045 0,040 0,035 N% 0,007 0,009 0,009 . A JR minőségi osztályra megengedett értékek érvényesek a gépacélokra E295, E335, E360, valamint az S185-ös anyagminőségre

is. Az S235, S275, S355 anyagminőségek ömlesztő hegesztéssel minden további nélkül hegeszthetők. A gépacélok hegesztésekor gondos előkészítésre, az anyag előmelegítésére, megfelelő hozaganyag kiválasztására, valamint hegesztés után azonnali feszmentesítő hőkezelésre van szükség Hidegen hengerelt lágyacél finomlemezek (MSZ EN 10130, MSZ EN 10142) A hidegen hengerelt lágyacél finomlemezek hidegalakításra szánt (mélyhúzás, nyújtva-húzás, hajlítás) termékek. Felületkezelésre, zománcozásra, festésre, galvanizálásra, műanyag bevona-tolásra egyaránt alkalmasak. A tűzi horganyzott finomlemezekre és szalagokra vonatkozó előírásokat az MSZ EN 10 142 tartalmazza. A hidegen hengerelt finomlemezek elsődleges felhasználója a jármű-, a lemez-, fémáru- valamint az elektrotechnikai cikkeket gyártó ipar. A finomlemezekkel szemben állított legfontosabb követelmény a jó alakíthatóság. A lemezanyagok alakíthatóságát, a

szakítóvizsgálattal meghatározható képlékenységi anizotrópiával (r), valamint a keményedési kitevővel (n) jellemzik. Az anizotrópia a szakító próbatest szélessége, illetve vastagsága irányában mért valódi alakváltozás hányadosa r= ϕ ϕs b A keményedési kitevő az alacsony karbontartalmú lemezanyagok folyásgörbéjének leírására használt Nádai-féle közelítő formula kf=Cφn kitevője. A felhasználók többsége az Erichsen-féle technológiai vizsgálattal meghatározott IE mélyítési értéket nem találja kielégítően jellemzőnek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 32 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 33 ► ◄ 33 ► 1.10 táblázat: Melegen hengerelt általános rendeltetésű ötvözetlen szerkezeti acélok tulajdonságai MSZ EN 10025 alapján C Acélminőség Jelölés EN 10027–1 EN 10027–2

S185 1.0035 S235JR 1.007 S235JRG1 1.0036 S235JRG2 1.0038 S235J0 1.0114 S235J2G3 1.0116 S235J2G4 1.0117 S275JR 1.0044 S275J0 1.0143 S275J2G3 1.0144 S275J2G4 1.0145 S355JR 1.0045 S355J0 1.0553 S355J2G3 1.0570 S355J2G4 1.0577 S355K2G3 1.0595 S355K2G4 1.0596 E295 1.0050 E335 1.0060 E360 1.0070 tetszőleges tetszőleges csillapítatlan nem csillapítatlan nem csillapítatlan csillapított csillapított nem csillapítatlan nem csillapítatlan csillapított csillapított nem csillapítatlan nem csillapítatlan csillapított csillapított csillapított csillapított nem csillapítatlan nem csillapítatlan nem csillapítatlan A A A A M M M A M M M A M M M M M A A A A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ReH Rm vastagság ≥ 16 ≥ 16 ≥ 16 ≥ 40 ≥ 16 ≥100 [%] [N/mm2] [N/mm2] [N/mm2] – 185 175 290–510 A ≥ 3 ≥ 40 [%] 18 0,21 KV ≥ 16 ≥ 150 [J/oC] – 27/20 235 225 340–470 26 0,19 27/0 27/−20 0,24 0,21 275 265 410–560 27/−20

0,27 0,23 27/20 27/0 22 355 345 27/20 27/0 27/−20 490–630 40/−20 – 295 335 360 285 325 355 470–610 570–710 670–830 20 16 11 – Vissza Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 34 ► ◄ 34 ► 1.11 táblázat: Hidegen hengerelt hidegalakításra szánt finomlemezanyagok tulajdonságai MSZ EN 10030, MSZ EN 10042 alapján Acélminőség DC01 DC03 DC04 DC05 DC06 1.0330 1.0347 1.0338 1.0312 1.0873 Acélminőség DX51D+Z DX51D+ZF DX52D+Z DX52D+ZF DX53D+Z DX53D+ZF DX54D+Z DX54D+ZF DX56D+Z DX56D+ZF ReH, Rp0,2, [N/mm2] 280 240 210 180 180 Rm [N/mm2] 270-410 270-370 270-350 270-330 270-350 A80 [%] 28 34 38 40 38 ReH, Rp0,2, [N/mm2 Rm [N/mm2] A80 [%] 270-500 22 1.0226 Felhasználás hidegen alakított lemeztermékek 0,35-3,0 mm vastagságban. Jól hegeszthetők, bevonatolhatók. Felhasználási tulajdonság 1.0350 140-300 270-420 26 alakítható 1.0355 140-260 270-380

30 mélyhúzható 1.0306 140-220 270-350 1.0322 120-180 270-350 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék 36 34 39 37 különlegesen jól mélyhúzható speciális mélyhúzható minőség Vissza Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 35 ► ◄ 35 ► 1.12 táblázat: Nagyszilárdságú hegeszthető finomszemcsés acélok MSZ EN 10028 alapján ReH ACÉLMINŐSÉG C Rm A ≤ 16 > 16 ≤ 40 ≤ 100 EN 10027–1 EN 10027–2 % N/mm2 N/mm2 N/mm2 % Normalizált és normalizáltan hengerelt (MSZ EN 10113–2) helyett MSZ EN 10028–3 S275N 1.490 0,18 275 265 370-510 24 S275NL 1.0491 0,16 S355N 1.0545 0,20 355 345 470-630 22 S355NL 1.0546 0,18 S420N 18902 420 400 520-680 19 S420NL 1.8912 0,20 S460NL 1.8901 460 440 550-720 17 S460NL 1.8903 Termomechanikusan hengerelt (MSZ EN 10113–4) helyett MSZ EN 10028–5 S275M 1.8818 0,13 275 265 350-510 24 S275ML 1.8819 S460M 1.8827

0,16 460 440 500-670 17 S460ML 1.8838 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék KV J 40 47 40 47 40 47 40 47 40 47 40 47 Vissza Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 36 ► ◄ 36 ► 1.12 táblázat: Nagyszilárdságú hegeszthető finomszemcsés acélok (folytatás) ReH ACÉLMINŐSÉG Rm C ≤ 16 > 16 ≤ 40 ≤ 100 EN 10027–1 EN 10027–2 % N/mm2 N/mm2 N/mm2 Nemesített (MSZ EN 10137–2) helyett MSZ EN 10028–6 S460Q 1.8908 460 550-720 S460QL 1.8906 S460QL1 1.8916 S500Q 1.8924 500 590-770 S500SL 1.8909 S500QL1 1.8984 0,20 S620Q 1.8914 620 700-890 S620QL 1.8927 S620QL1 1.8987 S960Q 1.8933 960 980-1150 S960QL 1.8933 S960QL1 1.8988 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A KV % J 17 17 15 10 27 40 50 27 40 60 27 40 50 27 40 50 Vissza Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek

Vissza ◄ 37 ► A csillapítatlan acélok szennyezőkben szegény felületi rétege alakítás után jobb felületi minőséget biztosít, mint a csillapítottaké. Bonyolult illetve nagymértékben alakított darabok csillapított acélminőségből gyárthatók.(DC05, DC06) Az alacsony karbon tartalmú lágyacélok határozott folyáshatárt mutatnak. A lemezanyagok hidegalakításakor ez a lemezfelületen, „narancshéjasodást” okoz A különlegesen alacsony karbon tartalmú (C<0,02%), interszticiósan oldott atomoktól teljesen mentes DC06 lemezanyag-minőség, különlegesen jól mélyhúzható, felülete folyási mintáktól mentes. Nagyszilárdságú hegeszthető finomszemcsés acélok A nagyszilárdságú hegeszthető finomszemcsés acélok: • a finomszemcsés ferrit-perlites acélok (ReH< 500 N/mm2), illetve • a nemesített finomszemcsés szerkezeti acélok (ReH>500 N/mm2). A nagyszilárdságú ferrit-perlites acélok finom szemcseszerkezetét egyrészt

a melegalakítást követő normalizálással vagy normalizáló hengerléssel (az utóhengerlésre közvetlen az ausztenit ferrit-perlites átalakulása előtt kerül sor) (MSZ EN 10028–3), másrészt mikro-ötvözéssel, illetve a mikroötvözött acél termomechanikus hengerlésével biztosítják (MSZ EN 10028–5). A karbidképző mikroötvözők (titán Ti, vanádium V, nióbium Nb), nagyon kis mennyiségben 0,030–0,045%-ban vannak jelen az acélban. A karbidok a melegalakítás során részben már az ausztenit szemcsehatáron ki- válnak (titánkarbid [TiC]), és így akadályozzák az ausztenitszemcsék növekedését. A finomszemcsés ferrit-perlites szövet ferritszemcséiben szegregáló karbidok (vanádiumkarbid [VC]), pedig finom eloszlású vegyületfázisként növelik a szilárdságot A nagyszilárdságú, hegeszthető, nemesített, finomszemcsés anyagminőségek ötvözött acélok. Hőkezelésük közvetlen a hengerlés után történik. Hegesztésük

különös gondosságot és szakértelmet igényel A nemesíthhető acélok (MSZ EN 10083–1, MSZ EN 10083–2) A nemesíthető acélok csillapított gépacélok. Magas szilárdságukat és az ezzel párosuló szívósságukat edzéssel és az edzést követő magas hőmérsékletű megeresztéssel nyerik el. A martenzit keménységét elsősorban a magasabb karbontartalma (C=0,22–0,60%), a megfelelő átedzhetőségét pedig az ötvözők biztosítják. A nemesíthető célok fő ötvözői a mangán A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 37 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 38 ► (Mn), a króm (Cr), a molibdén (Mo) a nikkel (Ni) és a vanádium (V). Az edzési repedések elkerülése érdekében, az ötvözetlen nemesíthető anyagminőségek minőségi vagy nemesacélból, az ötvözöttek pedig kizárólag nemesacélból készülnek. A nemesíthető

acélokat elsősorban a gép- és járműipar alkalmazza dinamikai és fárasztó igénybevételnek kitett alkatrészek gyártására. Az MSZ EN 10083–1 az ötvözetlen és ötvözött nemesacélok, az MSZ EN 10083–2 az ötvözetlen minőségi acélok szállítási állapotára vonatkozó előírásokat tartalmazza. A nemesíthető acélok szilárdsági és szívóssági tulajdonságait: • a kémiai összetétel, • a darab mérete, • és maga a hőkezelés, különösen a megeresztés hőmérséklete befolyásolja. A kémiai összetétel, az ötvözők hatása röviden az alábbiak szerint foglalható össze. Növekvő karbontartalom mellett az acélok szilárdsága nő, ugyanakkor a szívóssága csökken. A C=0,25–0,60% karbontartalmú nemesíthető acélok maximális szilárdsága ~1400[N/mm2] A mangán (Mn) kb. 1%-ig javítja a szívósságot, növeli a szilárdságot Az 1%-nál magasabb mangán tartalom felett nő az acél megeresztési ridegségre való hajlama. A

króm (Cr) jelentősen javítja az acél edzhetőségét. Elősegíti a karbidképződést (a perlit pontot balra tolja, így alacsonyabb karbontartalom mellett nagyobb a karbidtartalom). Kedvezően hat a megereszthetőségre A nikkel (Ni) alacsony hőmérsékleten is biztosítja az acél szívósságát. Finom eloszlású karbidjai és vegyes karbidjai növelik az acél szilárdságát. Ugyanakkor a Ni-ötvözésű nemesíthető acéloknak edzés után magas a maradék ausztenit tartalma, és erős hajlamot mutatnak a megeresztési ridegségre. A molibdén (Mo) javítja az acél edzhetőségét, csökkenti a megeresztési ridegségre való hajlamát. A perlites átalakulással szemben a bainites átalakulásnak kedvez. A nemesíthető acélok általában CrMo- vagy CrMoNi-ötvözésűek. A tiszta molibdén (Mo) ötvözés nagyon ritka A vanádium (V) ugyancsak az átedzhetőségnek kedvez. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 38 ►

Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 39 ► A nemesíthető acélokat az acélminőségek nagy száma miatt az alábbiak szerint szokás csoportosítani: • ötvözetlen acélok, C22E, C22R, C35R, C45E, • (az átedződő átmérőjük max. 10 mm, a szilárdságuk és szívósságuk alacsonyabb) • mangán-ötvözésű acélok 28Mn6, 30MnB5, (az átedzhetőségük valamivel jobb) • króm, króm-vanádium, króm-molibdén-ötvözésű acélok 46Cr2, 50CrMo4, 37Cr4, 25CrMo4, (a mangán-ötvözésűekhez képest nagyobb a szívósságuk), • a króm-nikkel-molibdén-ötvözésű acélok 36CrNiMo4 átedzhetősége a legjobb. Nagy szilárdságuk szívóssággal párosul Az acélok edzhetőségét a véglap edző vizsgálattal, a „Jominy” próbával jellemzik. Az ötvözött acélok esetében a szabvány az adott anyagminőségre megadott Jominy sávot alsó és felső szórási tartományra osztja Ennek

értelmében adott acélminőség a véglapedző vizsgálat eredményétől függően további megkülönböztető jelzést kaphat. 60 keménység [HRC] 50 34Cr4+HL 34Cr+HH 40 30 20 0 5 10 15 20 25 30 35 40 homlokfelülettől mért távolság [mm] 50 1.17 ábra: A 34 Cr4 nemesíthető acél szórástartománya MSZ EN 10083–1 szerint A nemesíthető acélminőségből gyártott daraboknál az anyagválasztás elsősorban a darab mérete és a szilárdsági követelmények alapján történik. A acélminős tulajdonságai adott kémiai összetétel esetén, feltéve, hogy az edzés optimális, kizárólag a megeresztéstől függnek. A növekvő megeresztési hőmérséklettel az acélok szilárdsága csökken, a A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 39 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 40 ► szívóssága alig változik. A nemesített acélból

készült alkatrészek, csak a megeresztési hőmérsékletnél jóval alacsonyabb üzemi hőfokon alkalmazhatók. A nemesíthető acélok fontos tulajdonsága a forgácsolhatóság. A legtöbb nemesíthető acélból készült alkatrészt hőkezelés előtt forgácsolják Az ötvözetlen, 0,45%-nál alacsonyabb széntartalmú acélokat leginkább normalizált állapotban, valamennyi többi acélminőséget „lágyított” állapotban munkálnak meg. Amennyiben a rendkívül finom felületi minőség a cél, a forgácsolás nemesített állapotban is történhet. Az alacsony ötvözésű nemesíthető acélok hideg térfogat alakítással is alakíthatók 100 ütőmunka (DVM próba) [J] nemesített 80 60 40 normalizált melegen hengerelt lágyított 20 0 Rm R p0,2 R m / Rp0,2 730 380 0,52 600 300 0,5 700 415 0,59 800 540 0,68 1.18 ábra: A hőkezelés hatása a 42CrMo4 nemesíthető acélminőség szívósságára A ömlesztő hegesztő eljárással csak 0,35% karbon

tartalom alatti megfelelő előmelegítéssel és utólagos feszmentesítéssel hegeszthetők. Indukciósan és lángedzéssel kérgesíthető acélok A legtöbb nemesíthető acél felülete indukciós- vagy lángedzéssel keményíthető. Ezek a felületkérgesítő eljárások akkor élveznek a betétedzéssel szemben előnyt, ha a kérgesítendő felület nagysága az alkatrész méretéhez képest kicsi, a kívánt kéreg vastagság pedig nagy A részleges felületedzést alkalmaznak pl. tengelyeknél, a csapágyhelyek kialakításánál, vagy vetemedésre hajlamos bonyolult alkatrészeknél. A kérgesített darabok felületi keménysége növekvő karbon tartalommal nő. A C=0,35% mellett (C35, 34Cr4, 34CrMo4) a felületedzést követő 150–180 °C-os megeresztés után, az elérhető keménység 51HRC. A kimondottan indukciósan edzhető acélminőségek karbon- és foszfor tartalma szigorú korlátok közé szorított. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalomjegyzék Vissza ◄ 40 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 41 ► ◄ 41 ► 1.13 táblázat: Nemesíthető acélok MSZ EN 1008–1, MSZ EN 10083–2 szerint Acélminőség MSZ EN C 35E, C22R C60E, C60R 34 Cr 4 25 CrMo 4 34 CrMo 4 50 CrMo 4 34 CrNiMo 6 51 CrV 4 Rp0,2 [N/mm2] Rm [N/mm2] A [%] Z [%] 0,35 C 700 430 17 40 0,60 C 920 580 11 25 0,34 C; 1 Cr 1000 700 12 40 0,25 ; 1 Cr; 0,2 Mo 1000 700 12 50 0,34 C; 1 Cr; 0,2 Mo 1100 800 11 45 0,50 C; 1 Cr; 0,2 Mo 1200 900 9 40 Hajtómű egységek 0,34 C; 1,5 Cr; 1,5 Ni; 0,2 Mo 1300 1000 9 40 0,51 C; 1 Cr; 0,15 V 1200 900 9 40 A repülőgép és járműipar összetett igénybevételű egységei Kémiai összetétel [%] A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Felhasználás Közepes vagy nagy igénybevételű alkatrészek, csavarok Nagy igénybevétel forgattyús tengely

Vissza Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 42 ► ◄ 42 ► Mechanikai tulajdonságok nemesített állapotban az adott d átmérőjű keresztmetszetnél 16mm-től-40mm-ig 40mm-től-100mm-ig Felületi keménység Acélminőség 1.14 táblázat: Indukciósan edzhető acélok MSZ EN 10083–1, MSZ EN 10083–2 szerint Rp0,2 [N/mm2] Rm [N/mm2] A [%] Z [%] KU J Rp0,2 [N/mm2] Rm [N/mm2] A [%] Z [%] KU J HRC C 45G 410 660–720 16 – 25 370 620–760 17 – 25 55 C 53G 430 690–830 14 35 – 400 640–780 15 40 42 57 44Cr2 540 780–930 14 45 42 440 690–830 15 50 42 55 38Cr4 630 830–980 13 45 42 510 740–880 14 50 42 53 – – – – – 690 880–1080 12 50 35 56 49CrMo A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék

| Irodalomjegyzék Vissza ◄ 43 ► ◄ 43 ► 1.15 táblázat: Nitridálható acélok MSZ EN 10085 szerint Anyagjelölés MSZ EN 10027–1 24CrMo13-6 31CrMo12 31CrMoV9 33CrMoV12-9 41CrAlMo7-10 40CrMoV13-9 34CrAlMo5-10 Átmérő [mm] ReH [N/mm2] Rm [N/mm2] A [%] KU [J] ≤ 40 > 40 ≤ 100 ≤ 100 > 100 ≤ 160 800 835 785 735 1000–1200 980–1180 980–1180 930-1130 12 12 11 12 25 25 30 30 ≤ 100 800 1000-1200 10 30 > 100 ≤ 250 650 850-1050 12 40 ≤ 100 850 1050-1250 12 35 > 100 ≤ 250 700 900-1100 13 45 ≤ 70 750 900-1100 13 25 ≤ 100 720 900-1100 13 25 > 100 ≤ 250 ≤ 40 ≤ 70 625 600 600 900-1100 800-1000 800-1000 15 10 14 30 35 34 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Felületi keménység HV 1 – 800 800 + 950 + 900 Vissza Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 44 ► ◄ 44 ► 1.16

táblázat: Rugóacélok MSZ EN 10089 szerint Anyagjelölés MSZ EN 10027-1 38 Si 7 61 SiCr 7 55 Cr 3 51 CrV 4 Rm [N/mm2] 1540 1600 1550 1550 Rp0,2 [N/mm2] 1130 1400 1250 1200 A [%] 8 6 3 6 Felhasználás tányérrugók, laprugók, járműrugók 1.17 táblázat: Betétben edzhető acélok MSZ EN 10084–1, MSZ EN 10084–2 szerint Anyagjelölés MSZ EN 10027–1 C 10E C 15E 17 Cr 3 16 MnCr 5 20 MnCr 5 20 MoCr 4 18 CrNiMo 7-6 ReH [N/mm2] 700 800 900 1050 1250 1050 1300 Rm [N/mm2] 400 450 520 650 750 650 850 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A [%] 13 12 10 9 7 9 7 Z [%] 40 35 35 30 30 35 30 Felhasználás Koptató igénybevételnek kitett közepes szilárdságú alkatrészek Fogaskerekek, csuklók, nagy magszilárdságú tengelyek Nagy igénybevételű fogaskerekek Vissza Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 45 ► A nitridálható acélok (MSZ EN 10085) A

nemesíthető acélok külön csoportját képezik a nitridálható acélok. Nitridképző elemeket elsősorban alumíniumot(Al), krómot (Cr), molibdént (Mo) és vanádiumot (V) tartalmaznak. A nitridálás nitrogént leadó sófürdőben, vagy gázközegben történik. Célja, egy legalább 0,5 mm vastagságú kopásálló felületi réteg kialakítása. A nitridált kéreg egy kb. 50 μm vastagságú vegyületrétegből és az ehhez csatlakozó diffúziós zónából épül fel Keménysége az 1100 HV1-t is elérheti A darabokat nitridálás előtt nemesítik. A nitridálásra kerülő munkadarabot célszerű a kész méretre megmunkálás előtt feszmentesíteni, hogy a nitridálás során ne vetemedjen. A feszmentesítést a nitridálás hőmérsékleténél magasabb hőmérsékleten kell elvégezni A nitridálható acélokat lágyított vagy nemesített állapotban forgácsolják Hegesztésre ezek az acélminőségek nem igazán alkalmasak. A rugóacélok (MSZ EN 10089) A

rugóacélok nemesíthető acélok. Legfontosabb tulajdonságuk hogy meghatározott terhelési tartományban, maradó alakváltozás nélkül terhelhetők. Továbbá kellő alakváltozó képességgel rendelkeznek ahhoz, hogy túlterheléskor ne törjenek el. A rugóacélok karbon tartalma C= 0,35–0,60% közé esik. Megfelelő edzhetőségüket króm (Cr) és molibdén (Mo) ötvözés biztosítja (55Cr3, 50CrMoV49). Az elsősorban hajlító igénybevételnek kitett rugók szilícium(Si) ötvözéssel készülnek (38Si7, 54SiCr6, 60SiCr7). Betétben edzhető acélok (MSZ EN 10084–1, MSZ EN 10084–2) A betétedzés a gép- és járműiparban széles körben alkalmazott hőkezelés. Betétedzéssel az anyag felületi keménysége, kopásállósága, kifáradási határa, magszilárdsága, szívóssága növelhető. A betétben edzhető anyagminőségek a felület karbonban való feldúsítása, a cementálása után különböző technológiákkal hőkezelhetők. A hőkezelés

nehézsége minden esetben a mag (C=0,1–0,3%) és a felület (C=0,8%) eltérő karbon tartalmából adódik. A mag edzési hőmérsékletén (900 °C) a felületen durva martenzites szövet jön létre. A kéreg edzési hőmérsékletén pedig nem történik meg a mag teljes ausztenites átalakulása, így nem érhető el az anyag maximális szilárdsága és szívóssága sem. A legolcsóbb és legkisebb ráfordítást igénylő betétedzési eljárás a direkt edzés Sófürdőben vagy gázközegben történő A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 45 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 46 ► cementálás után alkalmazzák. A betétedzett alkatrészek a hőkezelés után forgácsolással már nem munkálhatók meg. Csak a felületük köszörülhető Direkt edzésre elsősorban a finomszemcsés betétben edzhető acélok 20CrMo4 alkalmasak. Az alumínium

(Al), titán (Ti) és nióbium (Nb) (mikroötvözők) tartalmuk megakadályozza az ausztenit szemcsedurvulását Nagy felületi keménység mellett biztosított a megfelelő magszilárdság és szívósság. Az ötvözetlen betétben edzhető acéloknál C10, C15 is alkalmazható a direktedzés, amennyiben az alkatrészek csak koptató igénybevételnek vannak kitéve A cementálás után egyébként az acél finom szemcseszerkezetét szobahőmérsékletre történő lassú hűtéssel biztosítják Az ezt követő edzés, az ötvözetlen és alacsony ötvözésű 17Cr3 anyagminőségeknél a kéreg, az ötvözött anyagminőségeknél pedig a mag ausztenitesítési hőmérsékletéről történik. Az ötvözetlen betétben edzhető acélok hűtőközege a víz, az ötvözötteké rendszerint olaj Különösen kíméletes, vetemedés mentes edzés meleg sófürdővel biztosítható. Az edzést minden esetben 150–210 °C-os megeresztés követi. Egyedül a Mo ötvözésű betétben

edzhető acélok megeresztése történik 300 °C-on. Az elérhető felületi keménységük 56HRC. A többi acélminőség esetében ezen a hőmérsékleten megeresztési ridegség lép fel. A betétben edzhető acélok forgácsolhatósága a szövetszerkezetük függvénye. Lágyított állapotban gyakran kenődnek, az így kapott felület minősége rossz. Célszerű normalizált vagy izotermikusan lágyított állapotban megmunkálni őket A betétben edzhető acélok hegeszthetősége nem elsődleges jelentőségű. Az ötvözetlen anyagminőségek izzított állapotban ömlesztő hegesztéssel minden további nélkül, az ötvözöttek pedig előmelegítéssel és utólagos feszmentesítéssel jól hegeszthetők. Az anyagválasztás éppúgy, mint a nemesíthető acéloknál alkatrész méretfüggő. Az anyagminőség választásánál a magszilárdság meghatározó Az ötvözetlen minőségek 10mm-es átmérőig jöhetnek szóba Az ötvözöttek 20MnCr5, 20MoCr4, 21NICrMo2 80

mm-es átmérőig edzhetőek. Automata acélok (MSZ EN 10087) Az automata acélok jól forgácsolható, rövid forgácsot adó anyagminőségek. Lehetnek: • általános rendeltetésű (hőkezelésre nem kerülő), • betétben edzhető és • nemesíthető acélok. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 46 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 47 ► ◄ 47 ► 1.18 táblázat: Automata acélok MSZ EN 10084–1, MSZ EN 10087–2 szerint Anyagjelölés MSZ EN 10027–1 11SMn30 11SMnPb30 11SMn37 11SMnPb37 10S20 10SPb20 15SMn13 35S20 35SPb20 38SMn28 38SMnPb28 44SMn28 44SMnPb28 46S20 46SPb20 Keménység HB ReH [N/mm2] Rm [N/mm2] A [%] 112169 380570 – – 112169 380570 – – 107156 360530 – – 128178 430600 – – 146195 490660 600750 – 380 – 16 156207 530700 700850 – 420 – 15 187238 630800 700850 – 420 – 1

175225 590760 650800 – 430 – 13 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Tulajdonságok Hőkezelésre nem alkalmas Kis méretű, kis igénybevételű darabok, tengelyek, csapszegek, csapok, csavarok Automata betétben edzhető acélok Kopásálló, kis igénybevételű tengelyek, csapok, csapszegek Nemesíthető automata acélok Nagyobb méretű, nagyobb igénybevételű alkatrészek Vissza Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 48 ► Az automata betétben edzhető és nemesíthető acélok(C=0,1–0,6%) kéntartalma 0,15–0,40% foszfortartalma pedig 0,07–0,10%. A kén (S) a mangánnal (Mn) (az automata acélok Mn tartalma a betétben edzhető és nemesíthető acélminőségek mangán tartalmánál magasabb), mangánszulfid (MnS) zárványt alkot. A zárványok megszakítják a fémes alapot, a megmunkáláskor leváló forgács törik A foszfor rideggé teszi az anyagot,

ami ugyancsak a forgács töréséhez vezet. Melegszilárd és hőálló acélok (MSZ EN 10028–2, MSZ EN 102016–2, MSZ EN 10302) Az acélok magas hőmérsékleten történő, hosszú ideig tartó alkalmazásánál gyakorlati szempontból három hőmérséklethatár (400 °C, 500 °C és 600 °C) jelentős. • A kúszás 400 °C-ig olyan kis mértékű, hogy az ötvözetlen Mn-acélok minden további nélkül alkalmazhatók. Ebben a hőmérséklettartományban üzemelő hegesztett szerkezetekhez (tartályok, kazánok) növelt tartósfolyáshatárú hegeszthető acélokat fejlesztettek ki Ide tartoznak az Mn, Ni, Mo ötvözőket tartalmazó finomszemcsés acélok, pl. 20 MnMoNi5-5 • A 400 °C – 550 °C-os hőmérséklettartományban a tartós hőigénybevételnek kitett acéloknak a kúszással szemben nagy ellenállást kell tanúsítania. Ebben a hőmérséklettartományban az alacsony ötvözésű acélok 15Mo3, 13CrMo4-4, 21CrMoV5-7 váltak be (MSZ EN 10028–2). Az 550

°C-nál az ötvözetlen illetve alacsony ötvözésű acélok revésednek. A reveállóságot Cr ötvözéssel l biztosítják (A krómtartalom általában kisebb mint 12%) Az anyagok szövetszerkezete levegőn történő hűtés után martenzites. A megfelelő szívósságot magas hőmérsékletű megeresztés biztosítja (pl. X20CrMoV 12) (MSZ EN 10216–2) • A 600 °C feletti hőmérséklettartományban a TKK-térben középpontos köbös rácsszerkezetű anyagok kúszással szembeni ellenállása nem elégséges. Így csak a drága hőálló ausztenites acélok jöhetnek szóba pl. X6CrNiWNb16-16 A magas tartós folyáshatárt ezekben az acélokban az ausztenites alapban finoman eloszló második vegyület fázis biztosítja (MSZ EN 10302). A melegszilárd acélok vegyipari berendezésekben, gázturbinákban, kazánokban kerülnek beépítésre. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 48 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 49 ► Hidegszívós acélok (MSZ EN 10028–3, NSZ EN 10088) Hidegszívós acélokat a hűtőipar használja fel, valamint szállítótartályok és egyéb alacsony hőfokon működő berendezések készülnek belőlük (−50től −270 ºC-ig). A hőmérséklet csökkenésével az acélok szilárdsága nő, a szívósságuk (nyúlás, kontrakció, ütőmunka) csökken. Tönkremenetelüket alacsony hőmérsékleten ridegedésük okozza. Így a hidegszívós acélokkal szemben a legfontosabb követelmény a megfelelően alacsony átmeneti hőmérséklet. Elsősorban hegesztéssel dolgozzák fel őket, elengedhetetlen tulajdonságuk a jó hegeszthetőség. Felhasználhatóságuk szerint három fő csoportjukat különböztetjük meg: • Az ötvözetlen és alacsony ötvözésű finom szemcsés acélok normalizált állapotban −50 °C-ig, nemesített állapotban pedig −80 °C-ig alkalmazhatók. A fő ötvözőjük

a mangán (Mn<2%) A mangán csökkenti az ausztenites átalakulás kezdő hőmérsékletét, és ezzel szemcsefinomító hatású. • A nikkel (Ni) – mangán (Mn) ötvözésű normalizált (13MnNi6-3) és a nikkel (Ni=1,5%–9%) nemesíthető acélokat a (−80)–(−200) ºC hőmérséklet tartományban használják. A nikkel az acél szívósságát legnagyobb mértékben javító ötvöző • A króm (Cr) – nikkel (Ni) ausztenites acélok abszolút nulla fokon is szívósak. Átmeneti hőmérséklet T [ºC] – KU [J] görbéik nem mutatnak éles változást Az acélok szívósságának feltétele az ausztenit stabilitása Az ausztenit martenzites átalakulását az anyag képlékeny alakváltozása is kiválthatja Ezeknél az acéloknál az esetleges maradó deformációikat kerülni kell A korrózióálló acélok (MSZ EN 10088) A szokásos ötvözetlen és ötvözött acélminőségek nem korrózióállóak. Korrózióállóságuk csak magas ötvözéssel

biztosítható. Oxidáló közegben 12% feletti króm (Cr) tartalom, az acélfelületen tömör, szívós jól tapadó oxidfilmet (kb. 5 nm), továbbá adszorpciósan kötött oxidréteget eredményez Az acél passziválódik Korrózióállóságának alapja a tömör, homogén felületi oxid/oxigénréteg jelenléte. A homogén passzív felület kialakulásának feltétele az acél homogén szövetszerkezete, továbbá az ötvözők egyenletes eloszlása. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 49 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 50 ► Kémiai összetételüket és szövetszerkezetük szerint a korrózióálló acélok lehetnek: • martenzites (C=0,20–1,20%, Cr =12–18%), • ferrites (C < 0,20%, Cr =12–30 %), • ferrit-ausztenites (C≤0,10%, Cr=14–30%, Ni=6–36%, kis mennyiségű Mo) • ausztenites acélok(C≤0,10%, Cr=14–30%, Ni=6–36%.

Az alacsony karbontartalmú korrózióálló acélok interkrisztallin korrózióra hajlamosak. A kristályközi korrózió krómkarbidok kiválásra vezethető vissza. Ez különösen magas hőfokon üzemelő illetve hegesztett szerkezetekre igaz Cr~65% t1 t2 t3 Cr 0 Cr Re szemcsehatáron krómkarbid kiválás < t1 t < t2 t t t> 3 t 1< t < t2 t2< t < t3 t t> 3 1.19 ábra: Ferrites és ausztenites acélok interkrisztallin korróziójának mechanizmusa Az interkrisztallin korróziós hajlam magasabb króm (Cr)-tartalommal, vagy stabil karbidképzők titán (Ti), nióbium (Nb), tantál (Ta) ötvözéssel védhető ki. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 50 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 51 ► 1.19 táblázat: Korrózióálló acélok MSZ EN 1008 szerint Anyagjelölés MSZ EN 10027-1 Martenzites (perlites) Cr-acélok

X12Cr13 X20Cr13 X46Cr13 X90CrMoV18 X105CrMo17 Félferrites Ferrites Cr-acélok X6Cr13 X6Cr17 X6CrMoS17 X6CrAl17 Ausztenit-ferrites Cr-Ni duplex acélok X2CrTi17 X2crMoTi17-1 X2CrMoTiS18 X2CrTiNb18 X3CrNb17 X3CrNiMoN27-5-2 X2CrNiMoN22-5-3 X3CrNiMoN27-5-2 X2CrNiN23-4 X2CrNiMoCuN25-6-3 Ausztenites stabil Ausztenites instabil Ausztenites Cr-Ni acélok X5CrNi18-10 X6CrNiT18-10 X2CrNiMoN17-13-3 X2CrNiMo17-12-3 X12CrMnNiN17-7-5 X1CrNiMoN25-12-2 ausztenit ausztenit +10% δ- ferrit Szövetszerkezet perlit vagy martenzit 90% ferrit rossz feltételes nemesített Rp0,2 Rm 400–800 550–1100 tiszta ferrit 230–430 400–750 50% ferrit +50% ausztenit Hegeszthetőség jó nagyon, jó Az anyag hőkezelhetőségi állapota lágyított Szilárdsági jellemzők [N/mm2] 320–450 380–650 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék 400–550 600–1000 jó, nagyon jó 190–350 470–950 Vissza ◄ 51 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 52 ► 1.152 Szerszámacélok A szerszámacélokból fémes és nem fémes anyagok megmunkáló szerszámai és mérőeszközök készülnek. A megmunkált anyagok, valamint a megmunkálási technológiák különbözősége a szerszámanyagokkal szemben a legkülönbözőbb igényt támasztja. A legfontosabbak: • • • • • a keménység, a szilárdság, az edzhetőség, a kopásállóság, a nyomószilárdság, az él- és mérettartósság. A szerszámacélok három fő csoportja: • a hidegalakító szerszámacélok (A megmunkáló műveletek során, a súrlódás következtében felületükön a hőmérséklet nem magasabb, mint 200 °C.), • a melegalakító szerszámacélok (200 °C-nál magasabb hőfokon alkalmazzák őket, a szövetszerkezetükben nem történhet változás), • és a gyorsacélok. (Kémiai összetételük magas hőmérsékleten is keménység tartósságot és a megeresztés

állóságot biztosít 600 °C-os igénybevételig forgácsoló és alakító szerszámok készülnek belőlük.) A szerszámacélok felhasználásuk szerint is csoportosíthatók. Így lehetnek • alakadó szerszámanyagok (műanyag fröccsöntő szerszám, nyomásos öntőszerszám), • képlékenyen alakító szerszámanyagok (kovács szerszám, sajtolószerszám, mélyhúzó szerszám), • leválasztó szerszámanyagok (forgácsoló-, vágószerszám), • és vegyes igénybevételnek kitett anyagok (kéziszerszámok) A keménység a szerszámacélok egyik fontos tulajdonsága. A szerszámanyag keménysége mindig a megmunkálandó anyag keménységéhez viszonyítottan nagy A szerszámacélok keménységét a megfelelő karbontartalmú C>0,6%, alacsony hőmérsékleten megeresztett martenzites szövet biztosítja. A martenzites keménység karbid illetve nitridképző elemek ötvözésével növelhető A dinamikus ütő igénybevételnek kitett szerszámoknak nemcsak

keménynek, de szívósnak is kell lenniük (vésők, légkalapácsok stb.) A szívós- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 52 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 53 ► ság alacsonyabb karbontartalmmal, vagy nagyobb széntartalom esetén az acél magasabb hőmérsékletű megeresztésével biztosítható. 1000 hidegalakítás hidegfolyatás a szerszám keménysége [HV] 800 marás esztergálás fúrás hengerlés 600 melegalakítás 400 műanyagalakító szerszám 200 0 0 100 200 300 400 a munkadarab keménysége [HV] 500 1.20 ábra: Adott anyagminőség megmunkálásához szükséges keménység kerámia molibdén ötvözet 1000 hőmérséklet T [°C] keményfém melegszilárd ötvözetek 500 melegalakító acélok gyorsacél hidegalakító szerszámacél műanyag szerszámacél 1.21 ábra: Szerszámanyagok alkalmazhatóságának

hőmérséklettartománya A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 53 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 54 ► A szerszámanyagok további fontos jellemzője az üzemi hőmérsékleten mutatott keménységtartósság. A hidegalakító szerszámok keménysége nagy, de 200 °C fölött lecsökken. A melegalakító szerszámok keménysége jóval kisebb, de a hőmérséklettől függetlenül állandó. A gyorsacélok keménysége magas, 600 °C alatt szinte alig csökken A melegalakító szerszám és a gyorsacélok keménységtartóssága a stabil karbid- és nitridképző ötvözésnek köszönhető. • Az ötvözetlen szerszámacélok nagytisztaságú, kismértékben zárványos nemesacélok. A kritikus hűtési sebességük nagy Az edzett szerszámok felülete kemény, magjuk szívós Ez a tulajdonságuk indokolja a felhasználhatóságukat. A mag

szívóssága a magszövet szemcsefinomságának függvénye Szemcsedurvulásra a C<0,9% ötvözetlen szerszámacélok hajlamosak. A C>0,9% karbontartalmú minőségeket AC1+50 °C-ról edzik. A szekunder karbidok megakadályozzák az ausztenit szemcsék növekedését. Az alacsony edzési hőmérséklet nemcsak a finomszemcsés magszövet kialakulásának kedvez Csökkenti az edzési vetemedést és a repedési érzékenységet. • Az ötvözött hidegalakító szerszámacélok edzhetősége és kopásállósága az ötvözetleneknél sokkal jobb. Az edzhetőségük mértékét növelő ötvözők, a mangán (Mn) a króm (Cr), a molibdén (Mo) és a nikkel (Ni) Az ötvözés mértékétől függően meleg sófürdőben, olajban vagy levegőn edzhetők. A kémiai összetételük az alkalmazás sokfélesége miatt rendkívül széles határok között mozog, ezért az acélminőségeket célszerű a felhasználásuk szerint áttekinteni A műanyagipari szerszámanyagok betétben

edzhető acélminőségek. A karbontartalmuk C=006–0,22% között mozog A szerszámok kopásálló felülete szívós maggal párosul (21MnCr5). A tartósan ütésszerű dinamikai igénybevételnek kitett szerszámok karbontartalma max. C=0,7% lehet. Ez a határ biztosítja az anyagok megfelelő szívósságát A kopásállóságokat karbidképző elemek pl króm (Cr), volfrám (W), vanádium (V) ötvözésével biztosítják (60WCrV8). A sajtoló szerszámok karbontartalma 0,90% fölötti A magas szénszázalék kopásállóságuk, ötvözéssel elért átedződésük, mérettartósságuk és magas nyomószilárdságuk alapja (100Cr6) A vágószerszámok magas karbontartalmú C=0,9–1,6%, karbidképzőkkel ötvözött acélok. Növekvő karbid mennyiséggel nő a kopásállóságuk és éltartósságuk (105WCr6). A koptató igénybevételnek leginkább ellenálló minőségek a magas króm A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 54 ►

Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 55 ► Cr~12% és karbontartalmú C=1,65–2,1% acélok. A karbidtartalmuk a 30%-ot is meghaladja. Nagy igénybevételű vágó és mélyhúzó szerszámok készülnek belőlük A hidegalakító szerszámacélok hőkezelése nagy gondosságot igényel. A forgácsoló megmunkálásuk lágyított állapotban történik A durva karbidos szövetszerkezet illetve a karbidsorosság idő előtti tönkremenetelt okozhat A magas szén- és ötvöző tartalmú acélok ausztenitesítsét a rossz hővezető-képességük miatt célszerű több lépésben elvégezni Az edzés utáni megeresztésük mindig alacsony hőfokon történik. • A melegalakító szerszámacélok egyidejű mechanikus és termikus terhelésnek vannak kitéve. A karbontartalmuk C=0,3–0,6% A melegszilárdságukat volfrám (W), molibdén (Mo) és szemcsefinomító hatású vanádium (V) ötvözéssel érik el. A

megeresztés-állóságukat a króm (Cr), az edzhetőségüket a krómmal (Cr) együtt a molibdén- (Mo), a nikkel- (Ni) és a mangán- (Mn) ötvözés biztosítja. A melegalakító szerszámacélok kopásállósága és melegszilárdsága a „martenzitkeménység” valamint a karbidosság függvénye. A magas ötvözésű acélok edzési hőmérséklete nagyon magas. Ausztenitesítésük több lépcsőben történik Megeresztési hőmérsékletük ideális esetben az üzemi hőmérséklet +100 °C. A felületük kopásállóságát keménykrómozással vagy nitridálással javítják • A gyorsacélokat nagysebességű forgácsoló szerszámok anyagai. Ötvözés és hőkezelés eredménye, hogy a keménységüket magas hőmérsékleten is megtartják Ezt a tulajdonságukat a magas karbidtartalom biztosítja A karbontartalmuk minimum 0,8% Fő ötvözőik a króm (Cr), a molibdén (Mo), a vanádium (V) és a kobalt (Co). A volfrám (W) és a molibdén (Mo) kemény karbidjai a

melegkeménységet és a megeresztés állóságot javítják. A króm az átedzhetőséget biztosítja, a nagyméretű szerszámok alacsonyabb hűtési sebesség esetén is edződnek. A vanádium-karbidok a kopásállóságot javítják A kobalt (Co) megakadályozza a szekunder keményedés eredményeként kivált finom eloszlású karbidok összeállását. Így javítja a megeresztés-állóságot és a melegkeménységet A gyorsacélok szövetszerkezete edzés után 70% martenzit, 10% karbid és 20% maradék ausztenit. Megeresztésük 550 °C-on történik A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 55 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 56 ► ◄ 56 ► 1.20 táblázat: Szerszámacélok MSZ EN ISO 4957 szerint Acélcsoport Ötvözetlen hidegalakító szerszámacél Ötvözött hidegalakító szerszámacél Melegalakító Gyorsascél Acélminőség C 70 C

105 60 WCrV 8 90 MnCrV 8 X 210 CrW 12 X 155 CrVMo12-1 55 NiCrMoV 7 32 CrMoV 5-1 X 40 CrMoV 5-1 HS 6-5-2 HS 10-4-3-2-10 Edzési hőmérséklet T [ºC] 810 780 890 800 Megeresztési hőmérséklet T[ºC] 180 180 180 180 Keménység megeresztés után HRC 52 60 57 58 960 1030 850 1040 1030 1210 1230 180 180 500 550 550 560 560 60 59 44 47 51 64 66 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Alkalmazás kéziszerszám menetvágó lemezvágó olló mélyhúzószerszám, bélyeg, vágószerszám fúvóka, sajtolószerszám süllyeszték nyomásos öntvényforma spirálfúró, maró, menetvágó esztergakés Vissza Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 57 ► 70 65 keménysége [HRC] 60 55 50 1 45 40 35 30 2 3 1 hidegalakító szerszámacél 2 melegalakító szerszámacél 3 gyorsacél 200 400 600 hőmérséklet [°C] 800 1.22 ábra: Szerszámacélok megeresztési görbéi

1.153 Acélöntvények Az acélöntvények csillapított acélminőségből készülnek, méretre munkálásuk forgácsolással történik. Az öntött acél szövete jellegzetesen durva, benne az ötvözők eloszlása egyenlőtlen. Az öntvényben a hűlés során jelentős feszültségek is keletkeznek. Az acélöntvény mechanikai tulajdonságai rosszak A finomszemcsés szövetszerkezetet, szilárdságát és szívósságát utólagos hőkezeléssel normalizálással vagy nemesítéssel nyeri el Az ötvözött acélokban a dúsulás olyan nagy mértékű lehet, hogy diffúziós vagy homogenizáló izzításra van szükség. Acélöntvény megoldásként akkor jön szóba, amennyiben: • a szürke vagy temperöntvény szilárdsága nem kielégítő. • a munkadarab alakja olyan bonyolult, vagy a mérete olyan nagy, hogy csak öntéssel gyártható le gazdaságosan. • az acél ötvözőtartalma és karbontartalma egyaránt magas, és így melegalakításra igazán nem alkalmas. Az

acélöntvény szilárdsága nagyobb, mint a szürke öntvényé. Normalizált és nemesített állapotban melegen és hidegen egyaránt alakítható. A szakadási nyúlása az ötvözéstől függően 8% és 25% között van A fárasztó és dinamikai igénybevételt egyaránt jól bírja. Ugyanakkor rossz a formakitöltő képessége (csak d>5,0 mm falvastagságú acélöntvény készíthető), nagy A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 57 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 58 ► a fogyása (az ötvözetlen acélé 2,0–2,5%, az ötvözötté 3%) és ezzel a fogyási üreg és öntési repedés képződés veszélye is nagy. A szürke és temperöntvényhez képest drága 1.21 táblázat: Acélöntvények MSZ EN 10293(tervezet) szerint Anyagminőség Anyagminőség 10027-1 10027-2 GE200 1.0420 GS200 1.0446 GS240 1.0552 GE300 1.0558 Rm [N/mm2] 380 450

520 600 Rp0,2 [N/mm2] 200 230 260 300 A [%] 25 22 18 15 KV [J] Az általános felhasználásra kerülő acélöntvényekre az MSZ EN 10293-as szabvány vonatkozik. A megkülönböztető G jelzést kivéve az acélöntvény szabványos anyagjelölése megegyezik a megfelelő szabványos acélminőség jelölésével. Az ötvözők hatása is azonos A nagyobb igénybevételnek kitett munkadarabok nemesíthető anyagminőségből készülnek. Az általános felhasználásra szánt acélöntvények 400 °C-ig alkalmazhatók. Magasabb hőmérséklet tartományban melegszilárd és hőálló acélöntvény minőségeket alkalmaznak. A korrózióálló acélöntvény minőségek az MSZ EN 10283 a korrózióálló acélminőségekkel egyeznek meg. Az acélöntvények öntvényhibáit, fogyási üregeket, repedéseket, felületi hibákat hegesztéssel javítják. A javított részek minősége az öntvényminőséggel azonos Ezt megfelelő hozaganyag és hegesztési technológia biztosítja

A C<0,2% karbontartalmú acélöntvényeket bázikus elektródával hegesztik. Az acélöntvények csak normalizált állapotban hegeszthetők Az öntvények javító illetve karbantartó hegesztése hasonló módon történik. 1.154 Porkohászati acélminőségek Napjainkban egyre gyakrabban helyettesítik a hagyományos technológiákkal gyártott alkatrészeket porkohászati termékek. A porkohászati acél készítmények tulajdonságai és üzembiztonsága megfelelnek a klasszikus termékekkel szemben állított követelményeknek Ugyanakkor méretpontosak, a felületük kiváló A technológia mind az anyagkihasználást, mind az energiafelhasználást illetően nagyon gazdaságos. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 58 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék öntés 90 85 75.80 40.50 100 75 50 25 0 nyersanyag kihasználás [%] ◄ 59 ► 30.38 porkohászat

95 Vissza 29 hideg vagy meleg folyatás 41 süllyesztékes kovácsolás 46.49 forgácsoló megmunkálás 66.82 0 25 50 75 100 energia szükséglet [MJ/kg] 1.22 ábra: Különböző alakadó technológiák energiaszükségletének és anyagfelhasználásának összehasonlítása A porkohászati acéltermékek alakadása is az anyag formázásával történik, mint a legtöbb porkohászati gyártmányé. A nyersanyag kizárólag a vasérc redukciójával nyert vasszivacs-por, valamint adott olvadékból nagynyomású vízzel vagy inert-gázzal porlasztott alappor. Az ötvözőket elem (C-grafit; Cu, Ni, Mo, fémpor alakban), vagy vegyület, többnyire oxidok(NiO, MoO3, CuO,) formájában keverik a nyersvasporhoz. Az ötvözést a redukció követi A redukálószer (komplex karbid (M7C3, M6C, M3C) előötvözet (Fe-C, Cr, Mn, Mo) vagy valamely porkohászati acélminőség. Az alakadás többnyire hidegen, ritkábban melegsajtolással vagy porfröccsöntéssel történik. A

formázást zsugorégetés, az elő-gyártmányoknál azt megelőzően kovácsolás követi. A porkohászati acéltermékek tulajdonságai az alapanyag összetételén kívül a termék porozitásától függnek, így a gyártástechnológiával messzemenően befolyásolhatók az anyagtulajdonságok. A sajtolt temékek méretének préselési erő és a termék sűrűsége szab korlátot. A sajtolás általában p=300–800 [MPa] nyomással történik A zsugorégetés hőmérséklete 1100–1250 °C. Az alapanyag C<1% karbont, ötvözőként rezet (Cu), nikkelt (Ni) és molibdént (Mo) tartalmaz (többnyire 5% alatti mennyiségben). A réz egyrészt biztosítja az anyag hőkezelhetőségét, másrészt az Fe-Cu szilárd oldatképződés csökkenti a fogyás mértékét, 2% réz ötvözéssel már nagy méretpontosság biztosítható A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 59 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék 1. SAJTOLÁS ZSUGORÉGETÉS Vissza ◄ 60 ► 2. 3. 4. 5. SAJTOLÁS ELŐSAJTOLÁS ELŐSAJTOLÁS ELŐSAJTOLÁS ZSUGORÉGETÉS ÁTITATÁS ÉGETÉS ÉGETÉS ÉGETÉS KALIBRÁLÁS SAJTOLÁS SAJTOLÁS SAJTOLÁS ZSUGORÉGETÉS ZSUGORÉGETÉS ZSUGORÉGETÉS ÁTITATÁS KALIBRÁLÁS KALIBRÁSLÁS HŐKEZELÉS 1.24 ábra: Sajtolt porkohászati acél termékek gyártástechnológiai lehetőségei A nagyon kis porozitást eredményező eljárások (melegsajtolás, izosztatikus melegsajtolás, por extrudálás) közül a porkovácsolás terjedt el a gyakorlatban. A sajtolt és zsugorégetett előgyártmány zártsüllyesztékes precíziós kovácsolásra kiválóan alkalmas. Nagy méretpontossága kismértékű sorjaképződést eredményez Az alakítás kevesebb lépcsőben, kisebb erőkkel történik, mint a hagyományos kovácsolásnál. A porkovácsolt és hagyományos technológiákkal előállított darabok között szignifikáns

különbség nincs. Porkovácsolt gyártmányok elsődleges felhasználója a járműipar Főleg erőátvivő darabok, hajtómű fogaskerék, hajtórúd, hátsóhíd, kardáncsukló, kerékagy készül porkohászati termékként. A műanyagiparból kölcsönvett porfröccsöntő technológiával vékonyfalú, kisméretű gyártmányok készülnek. A fröccsöntött termék alapanyagába 10-20% kötőanyagot (nagymolekulájú polietilén) kevernek 1.22 táblázat: Porkohászati acélminőségek Sint-A00 Sint-A20 Sint-B00 Sint-C20 Sint-F00 Sint-F31 HB >25 >40 >30 >60 >140 >180 Rm >60 >150 >80 >300 >600 >700 Kémiai összetétel C<0,3% Cu<1% C<0,3% Cu>5% C<0,3% Cu<5% C<0,3% Cu>5% C-,és Mn-,tartalmú C-, Ni-, Mn-, Mo- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 60 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 61 ►

A porkohászati anyagminőségek anyagjelölésében: Sint megkülönböztető jelzés a porkohászati anyagminőségre utal, az ezt követő betűjelzés az anyagminőséget jelzi, Jelzés: AF Porozitás: <73% A B C D E F 75±2,5 80±2,5 85±2,5 90±2,5 94±1,5 >95,5 az első számkód a kémiai összetételre (1.23 táblázat), a második számkód további megkülönböztető jel. 1.2 Az öntöttvas Az öntöttvas karbontartalma nagyobb mint 2%, utókezelés nélkül nem kovácsolható. A gyakorlati öntöttvasak 2,0–4,5% szenet tartalmaznak, karbonegyenértékük eutektikus összetétel közeli. Olvadáspontjuk alacsony 1150–1250 °C. Ömledékük hígfolyós A formakitöltő képességük jó Fogyásuk az acélöntvények fogyásához képest kicsi, 1%. A vékonyfalú öntvények sűrűsége 7,2 [g/cm3], a vastagfalúaké 7,4 [g/cm3] Az ötvözetlen, közönséges öntöttvas a karbonon kívül szilíciumot (Si), foszfort (P), mangánt (Mn) és ként (S)

tartalmaz. A kísérő elemek hatását az öntöttvas karbonegyenértéke fejezi ki: CE = C% . 4,23 − 0,31Si % − 0,33P% + 0,07 Mn% A CE=1 karbonegyenérték eutektikus összetételnek felel meg. Az eutektikus és az eutektikus összetétel közeli öntöttvasak szövetszerkezete finomszemcsés globulitos. Dermedésük és átkristályosodásuk módját elsősorban a karbon (C) és szilícium (Si) tartalom határozza meg. Mindkét elem a grafitkiválásnak kedvez. A C% és Si% együttes hatását a Maurer-diagram jellemzi. A diagramot az eutektikus pontban C=4,3% összefutó egyenesek három fő tartományra osztják: • I tartomány: fehér töretű öntöttvas, • II tartomány: perlit-grafitos szürkeöntvény, • III tartomány: ferrit-grafitos szürkeöntvény. Az átmeneti mezőkben a szövetszerkezet vegyes.A IIa tartományba a ledeburit-perlit-grafitos, a IIb-be pedig a perlit-ferrit-grafitos öntöttvasak tartoznak. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalomjegyzék Vissza ◄ 61 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 62 ► C [%] 5 4 3 I 1 0 II IIa 2 1 2 III IIb 3 4 5 7 6 Si [%] 1.25 ábra: Maurer diagram Az öntöttvasak szilárdsága (Rm) és keménysége (HB) csökkenő karbonés szilíciumtartalom mellet nő. A jó minőségű öntvények összetétele az egyes tartományok alsó bal részébe esik. A Maurer diagram nem veszi figyelembe a lehűlési viszonyokat. Értékei csak a 30mm átlag átmérőjü száraz formában öntött öntvényekre érvényesek. A Greiner-Kligenstein diagram az öntvényfalvastagság függvényében ábrázolja a karbon- és szilíciumtartalom együttes hatását a grafitkiválásra. A tartományok jelölése a Maurer digram jelölésével azonos. A felső határoló egyenesek töréspontja jelzi, hogy a (C+Si) % értéke kisebb, mint 5,5%. A két diagram együtt jó áttekintést ad az

öntöttvas szövetszrkezet kialakulásáról. A szürkeöntvények mechanikai tulajdonságait az alapszövet minősége mellett a grafit formája, mérete és eloszlása határozza meg. 7 % Cr+Si 6 5 1 2 0 0 3 4 10 20 30 40 50 falvastagság [mm] 5 60 1.26 ábra: A Greiner- Klingenstein diagram A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 62 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 63 ► Az öntöttvasak szabványos jelölése Az öntöttvasak szabványos jelölése az MSZ EN 1560 szerint történik. Valamennyi anyagminőség kezdő azonosító betűkódja EN-GJ (guss ironöntöttvas). Ezt további legalább egy betűjel követi Az első járulékos kód a grafit alakjára utal: • • • • • L=lemezgrafitos, M=temperöntvény(m=melleable=alakítható), N=fehértöretű, S=gömbgrafitos(s=spherical=szferolitos), V=vermikulár grafit. A második az

öntvény szövetszerkezetére: • A=ausztenites, • B=fekete, • W=fehér. A betűje kódot követő szám a szakítószilárdság Rm[MPa] vagy a kémiai összetétel. Rövid formában az EN jelölés elhagyható Példák: EN-GJL-300 GJL 300 lemezgrafitos szürkeöntvény Rm=300[N/mm2]szakítószilárdság d=30mm-es falvastagságra EN-GJS-350-22 GJS 350 22 gömbgrafitos szürkeöntvény Rm=350[N/mm2] A=22% szakadási nyúlás GJV-350 GJV 350 vermikulár grafitos szürkeöntvény Rm=350-425[N/mm2] EN jelölés elmarad, még nem szabványosított anyagminőség EN-GJMW-400-5 GJMW 400 5 Fehér temperöntvény Rm=400[N/mm2] A= 5% szakadási nyúlás 12mm-es falvastagságnál EN-GJLA-XNiMn13-7 GJLA ausztenites lemezgrafitos öntöttvas Ni 13% Mn 7% A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 63 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 64 ► A fehértöretű

öntöttvas Az öntöttvasak C =2,2–3,0%, Si=0,3–0,8% karbon és szilícium tartalom mellett karbidosan dermednek. A karbidosan dermedt öntöttvas keménysége, kopásállósága nagy Ugyanakkor rideg, törékeny, szilárdsága pedig nem éri el a martenzites acélöntvény szilárdságát. A teljes keresztmetszetben fehértöretű öntvények szinte kizárólag csak hőkezelt formában nyernek alkalmazást Gyakorlati szempontból nagyobb a jelentősége a kéregöntvénynek. Az öntvény lehűlési viszonyait úgy alakítják, hogy a darab felületétől a darab belseje felé haladva, az anyag lehűlési sebesség csökken. A felület közvetlen közelében a szövetszerkezet ledeburitos. A felülettől a mag felé haladva a karbidos alapszövet mellett megjelennek a grafit fészkek. A darab belseje pedig, már teljesen perlit-grafitos A grafit az olvadék kezelésétől függően lemez illetve gömbgrafit formájában kristályosodhat A kéregöntvény szövetszerkezete tehát

három tartományból áll: • a nagy keménységet és kopásállóságot biztosító fehértöretű kéregből, • az átmeneti zónából és • a viszonylag lágy, szürketöretű magból. Az öntvény felülete kemény kopásálló a magja pedig kevésbé rideg. (Hengermű-hengerek, vasúti kerekek, lemezalakító szerszámok [bélyeg-matrica] – példák a kéregöntvény alkalmazására.) A szürke töretű öntöttvas A szürkeöntvények 2,5–5,0% karbont és 0,8–3,0% szilíciumot tartalmaznak. Lassú hűtés esetén az ilyen összetételű anyag a grafitos rendszerben dermed. A szürkeöntvényekben, a grafit formájában dermedő szén, az acélok szövetéhez hasonló alapszövetbe ágyazódik. A grafit megszakítja a fémes alapot, szilárdságcsökkentő hatású. Az öntöttvas összetétele és az öntvényméret befolyásolják a grafitkiválás módját. A vékonyfalú öntvények gyorsan hűlnek A grafitkiválás mértéke kisebb, a grafit eloszlása finom és

egyenletes A nagyméretű darabok lehűlése lassabb A kedvezőbb diffúziós feltételek mellett durvább és egyenlőtlenebb a grafiteloszlás. Az öntvény lehűlésekor az ausztenit átalakulása részben vagy egészen a karbidos rendszerben történik. A keletkező ferrit mennyisége az anyag szilícium tartalmának, és a lehűlési sebességnek a függvénye. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 64 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 65 ► A szürkeöntvény tulajdonságait: • a fémes alapszövet, valamint • a grafitképződés határozza meg. A perlites alapszövetű öntöttvas szilárdsága magasabb, mint a ferrites alapszövetű öntöttvasé. Az alapszövet mechanikai tulajdonságait nemcsak a kivált grafit mennyisége, hanem a grafit alakja mérete és eloszlása is nagymértékben befolyásolja. A hexagonális rácsszerkezetű grafit

rétegesen lemezformában kristályosodik. A fémes alapszövet folytonosságát megszakítja, feszültséggyűjtő helyként működik A grafit kedvezőbb megjelenési formája (gömb, vermikuláris) az öntöttvas mechanikai tulajdonságait javítja. A grafitkiválás alakjától független, a durva kiválás hatása jóval kedvezőtlenebb, mint a finomé. Az öntöttvasak grafit minősítése az EN ISO 945 szerint történik lemez vermikuláris gömb 1.2 fénykép: MSZ EN ISO 945 szerinti grafit kiválási formák Lemezgrafitos öntöttvas A lemezgrafitos öntöttvas röviden szürkeöntvény alapanyagát (nyersvas,acél és öntöttvas hulladék, valamint további adalékok elegye) kúpoló kemencében olvasztják, általában utókezelés nélkül öntik. A szürkeöntvényre az MSZ EN 1561 vonatkozik. A szabvány az anyagokat szilárdságuk, illetve a keménységük alapján minősíti A szilárdsággal megadott anyagminőségek (EN-GJL-100 – EN-GJL-350) nagy

közelítéssel megfelelnek a keménységgel megadott minőségeknek (EN-GJ-LHB155 – EN-GJL-HB255) A szilárdság- és keménységértékek közt az összefüggés sztochasztikus. A szürkeöntvény szilárdsága és keménysége erősen függ az öntvény falvastagságától. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 65 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 66 ► A lemezgrafitos szürkeöntvény szakítószilárdsága alacsony Rm=100350 [N/mm2]. A nyúlása kisebb, mint 1% A nyomószilárdsága viszont magas Rny=(3,0–4,5) Rm [N/mm2]. A szürke-öntvény húzó és nyomó igénybevétellel szembeni eltérő viselkedése, a rugalmassági modulus E [N/mm2] értékére is hatással van. A rugalmassági modulus függ a szürkeöntvény szilárdságától és az igénybevétel mértékétől A szürkeöntvényeknél a Hook-törvény érvényét veszti A

lemezgrafitos szürkeöntvény 400 °C-ig hőálló. Ennél magasabb hőmérsékleten a fémes alapszövet vaskarbidja bomlásnak indul Ez az öntvényben térfogat növekedéshez, a szövetszerkezet fellazulásához vezet A felületről a fellazult szövetbe könnyen bediffundáló oxigén 550 °C felett, a szövetszerkezet az Fe- és Si tartalmú fázisainak revésedését okozza. feszültség húzás törés nyúlás nyomás 1.27 ábra: Szürkeöntvény elvi feszültség-nyúlás diagramja A negatív jellemzők mellett a szürkeöntvény számos előnnyel rendelkezik. Általánosan használt jól bevált szerkezeti anyag. A szürkeöntvény konstrukcióknál az éles bemetszések feszültséggyűjtő hatása, az anyagszerkezetben kialakuló feszültségcsúcsoknak köszönhetően kevésbé érvényesül A szürkeöntvény nagyon jó csillapítású és kopásállóságú. A grafitlemezek az anyagnak önkenést biztosítanak. Jó forgácsolhatósága szintén a lemezgrafit

súrlódáscsökkentő hatásának tudható be A lemezgrafitos szürkeöntvény forgácsa töredezett A magas karbontartalom miatt nehezen hegeszthető Javító hegesztése az öntvénnyel azonos de legalábbis közeli (meleg hegesztés), vagy eltérő összetételű hozaganyaggal (hideg hegesztés) történik. A lemezgrafitos öntvény gépalapzat, hajtóműház, hengerblokk stb anyaga. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 66 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A vasötvözetek Vissza ◄ 67 ► A gömbgrafitos szürkeöntvény A gömbgrafitos szürkeöntvény 3,2–3,8% szenet, 2,4–2,8% szilíciumot és 0,5%-nál kevesebb mangánt tartalmaz. Fémes alapszövete a lemezgrafitos szürkeöntvényhez hasonlóan ferrites, ferrit-perlites, vagy perlites. A grafit gömbösödését 0,5% cérium (Ce), 0,5% magnézium (Mg), finom kiválását ferroszilícium ötvözés biztosítja. A

gömbalakzat kedvező felület/térfogat arányának és kis feszültséggyűjtő hatásának köszönhetően a gömbgrafitos szürkeöntvény mechanikai tulajdonságai megközelítik az acélöntvények mechanikai tulajdonságait. A gömbgrafitos öntvényekre az MSZ EN 1564 vonatkozik. A szabványos anyagminőségek szilárdsága 350–1400 [N/mm2] között van Az EN-GJS-350-22 és az EN-GJS-400-18 anyagminőségek a járulékos RT, LT betűjele a normál illetve alacsony hőmérsékleten szavatolt ütőmunkára utalhatnak. A gömbgrafitos szürkeöntvény kedvező mechanikai tulajdonságait (Rm=900[N/mm2]; A=22%) a grafit alakja biztosítja A nyomószilárdsága a lemezgrafitos szürkeöntvény szilárdságának a fele Szakítódiagramja határozott rugalmas tartományt mutat Lengő-, hajlító és dinamikai igénybevétellel szemben egyaránt ellenálló. Mechanikai tulajdonságai hőkezeléssel javíthatók Nemesítéssel egyidejűleg nagy szilárdság és szívósság érhető

el, azonban az anyagköltség is jelentősen nő. A gömbgrafitos szürke öntvény kopás-, korrózió- és reveállósága jobb, mint a lemezgrafitos öntvényé. Hidegen korlátozott mértékben, melegen alakítható Jól forgácsolható Megmunkálásnál a forgácsleválás folyamatos Hegeszthető. A szerkezeti acél- gömbgrafitos öntöttvas hegesztett szerkezetek dörzs vagy ívfényes hegesztő eljárással készülnek. Gömbgrafitos szürkeöntvényből kis és nagyméretű darabokat egyaránt gyártanak (forgattyús tengely, digattyú, szelepek, hidegen hajlítható csövek stb.) A féreggrafitos (vermikuláris) szürkeöntvény A gömbgrafitos szürkeöntvénnyel azonos összetételű alapanyag ötvözőként 0,1% magnéziumot (Mg) és titánt (Ti) vagy alumíniumot (Al) tartalmaz. A grafit a lemez és gömbforma közé eső alakzatot vesz fel A féreggrafitos szürkeöntvény szilárdsága 50%-kal magasabb, mint a lemezgrafitos öntvényé. Az alakváltozó képessége

jelentősen, a rugalmassági modulusa 30%-kal nagyobb Szilárdsága a lemezgrafitos szürkeöntvény szilárdságánál kevésbé falvastagság függő A termikus stabilitása is jobb. A gömbgrafitos szürkeöntvénnyel szembeni előnye a jobb önthetősége és a nagyobb csillapítókészsége A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 67 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 68 ► 1.3 fénykép: Féreggrafitos szürkeöntvény szövetszerkezete (marószer NITAL) A kedvező tulajdonságok elsősorban a gépjárműiparban tették általánosan alkalmazott anyaggá. Motorblokkok, hengerfejek, hajtóműház, kipufogócsonk stb készül féreggrafitos öntvényből A temperöntvény Az MSZ EN 1562 definíciója szerint, olyan Fe-C-ötvözet, amely az öntőformában grafitmentesen, ledeburitosan dermed. A nyers temperöntvény olvadáspontja 1300–1450 °C. Az

ömledék hígfolyós, a formakitöltő képessége jó, a fogyása 1-2% A teljes keresztmetszetű grafitmentes dermedés maximum 40,0 mm-es falvastagságú A temperöntvények mérete a szürke- és acélöntvényekhez képest korlátozott. Az öntést követő hőkezelés egyenletes szövetszerkezetet egyenletes falsvastagságú daraboknál biztosít A temperöntvény jellegzetes tulajdonságait a temperálás biztosítja A tulajdonságok a nyersöntvény összetételétől és a hőkezelés módjától függnek. A hőkezelt darabok töretük alapján fehér és fekete temperöntvények 1200 1 1000 2 hőmérséklet [°C] 800 600 400 200 0 0 20 40 60 idő [h] 80 100 1.28 ábra: A temperálás idő-hőmérséklet diagramja A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 68 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 69 ► A fehér temperöntvény 2,9–3,4% karbont és

általában 0,3–0,8% szilíciumot tartalmaz.(az együttes karbon és szilícium tartalom nem haladhatja meg a 3,8%-ot). A nyersöntvényt kb 1000 °C-on (128 ábra, 1görbe), gyengén oxidáló szabályozott összetételű gázközegben izzítják. Az izzítás és az oxigén együttes hatására a darab felületén a vaskarbid (Fe3C) bomlásnak indul Fe3C + O2 => 3Fe + CO2. A folyamat előrehaladtával a karbon a felületről kiég CO2 +C => 2CO. A dekarbonizáció mértéke a hőkezelés idejének (a darab falvastagságától függően 2-6 nap is lehet) függvénye. Vékonyfalú öntvények (d<5,0mm) szövetszerkezete teljes keresztmetszetben ferrites. A nagyobb falvastagságú öntvény szövetszerkezete a darab szélén ferrites, az átmeneti zónában ferrit-perlites, a magban pedig ferrit-perlit-temperszenes. Az öntvény szilárdsága tehát, a falvastagságtól függ A fehértöretű temperöntvényekre az MSZ EN 1562 vonatkozik. mag: perlit+(ferrit)+temperszén

átmeneti tartomány: perlit+ferrit+temperszén perem: ferrit 1.29 ábra: A fehértöretű temperöntvény ékpróbája MSZ EN 1562 alapján A fehértöretű temperöntvény tulajdonságai alapján a szürke- és acélöntvény között foglal helyet. A vékony falú öntvények jól a vastag falúak a perlit tartalom miatt nehezebben forgácsolhatók. A fehér temperöntvény 10 mm-es falvastagságig minden további nélkül hegeszthető (d~5-6 mm A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 69 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 70 ► mélységben C=0,3%). Jórészt vékony falú darabok, kulcsok, csőcsatlakozók, hüvelyek,stb készülnek belőle A fekete temperöntvény hőkezelése két lépcsőben (1.28 ábra, 2 görbe) semleges atmoszférában történik. Az első lépcsőn, ~950 °C-on, a ledeburitos karbid ausztenitre és elemi grafitra bomlik. A lassú

hűtést követő második lépcsőn (~700 °C) az ausztenit grafitosan alakul át A végeredmény egy teljes keresztmetszetben azonos szerkezet, ferrites alapban egyenletes eloszlású temperszén. Amennyiben a temperálásnál a második lépcső elmarad a temperöntvény fémes alapszövete perlit. A fekete temperöntvény jelentősége napjainkban elenyésző. ferrit+temperszén perlit+temperszén 1.4 fénykép: Fekete temperöntvény szövetszerkezete (marószer NITAL) Az öntött vasak különleges tulajdonságait ötvözéssel biztosítják. A kopásálló öntöttvasak alapösszetétele a kéregöntvény összetételével megegyező. Ötvözői a króm (Cr), nikkel (Ni) és a molibdén (Mo) Szövetszerkezete martenzit-karbidos Az 1000 °C-ig hőálló öntöttvasak krómot (karbidképző) és alumíniumot (oxidképző) tartalmaznak. A korrózióálló öntöttvasak magas szilícium ötvözésűek. Az hő és korrózióálló öntött vasak ausztenites szövetszerkezetét a

magas nikkel (Ni) tartalom mellett szilícium (Si), króm (Cr) mangán (Mn) és réz (Cu) ötvözéssel érik el. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 70 ► Műszaki anyagok A vasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 71 ► Vissza ◄ 71 ► 1.23 táblázat: Szabványos öntöttvas minőségek MSZ EN 1561, 1562, 1563 szerint Öntöttvas GJL-100 (GG-10) GJL-350 (GG-35) GJS-400 (GGG-40) GJS-800 (GGG-80) GJMB-350 (GTS-35) GJMB-650 (GTS-65) GGL-NiCr 20-3 GGG-NiCr 20-3 G-X 300 CrMo 27-1 Szövetszerkezet F+CL P+CL F+CG P+CG F+CT P+CT A+CL A+CG M+Carbide Rm [ N/mm2 100 350 400 800 350 650 180 400 1000 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ] [ Rp0,2 N/mm2 – – 250 500 200 430 – 220 – ] A % <1 <1 15 2 12 3 <1 6 <1 Alkalmazás gépállvány, dugattyúgyűrű, ház forgattyústengely, fogaskerék, megvezető szánok, armatúrák kar,

ház, dugattyú szelepek, bütykök Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 72 ► 2. Nemvasötvözetek 2.1 Az alumínium és alumíniumötvözetek Az alumínium a földkéreg harmadik legnagyobb mennyiségben előforduló eleme, ipari méretű előállítása azonban csak a múlt században valósult meg. A színalumíniumot bauxitból nyerik. A bauxit összetétele: 55–65% Al2O3, 28% Fe2O3, 7% SiO2, 12–30% H2O. Első lépésben a bauxitból alumíniumoxidot (Al2O3) – timföldet állítanak elő Bayer eljárással. A bauxitot nátronlúggal (NaOH) kezelik, az alumíniumoxidot (Al2O3) nátriumalumináttá (NaAlO2) alakítják A nem oldódó vasoxidot (Fe2O3) és szilíciumoxidot (SiO2) szűréssel különítik el A vastartalmú vörös-iszapot a nyersvasgyártás használja fel. A nátriumaluminát oldatból az alumíniumot alumíniumhidroxid Al(OH)3 formájában kikristályosítják, mossák, és

forgókemencében szárítják. A víz eltávolítása után alumíniumoxid (Al2O3) marad vissza. Az alumíniumoxidból (Al2O3) elektrolízissel állítják elő a színalumíniumot. Al 2 O3 oldódik az olvadékban anód anyag ömledék alumínium kád a kriolit nem bomlik 2.1 ábra: Az alumínium elektrolízise A folyamathoz a nagy olvadáspontú (2000 °C) alumíniumoxidot (Al2O3) kriolitban oldják. Így 950 °C-on folyékony állapotban tartható Az ömledékből az alumínium (Al) a katódon kiválik A kriolit változatlan formában, a fürdőben marad Az eljárással 99,8% tisztaságú alumíniumot (Al 99,8) nyernek. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 72 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 73 ► A színalumínium kiváló vezetőképességű, természetes körülmények között nagy korrózió-állóságú anyag. Korrózióállóságát a

felületén kialakuló természetes oxidréteg biztosítja Sűrűség Olvadáspont Rugalmassági tényező Hőtágulási tényező Elektromos vezetőképesség Szakítószilárdság1 Szakadási nyúlás1 1 g/cm3 °C N/mm2 10−6/K m/Ωmm2 N/mm2 % 2,7 660 66 600 25,0 37,6 40–180 40–50 az anyag állapotának függvénye Szerkezeti anyagként csak ötvözött alumínium jön szóba. Az alumínium fő ötvözői a mangán (Mn), a magnézium (Mg), a szilícium (Si), és a réz (Cu). Kedvező tulajdonságok érhetők el lítium (Li) ötvözéssel is Valamennyi ötvöző kis mértékben oldódik az alumíniumban Az oldhatósági határ felett az ötvözők az alapfémmel intersztíciós vegyületet képeznek. A fémes alapban második, kemény, rideg vegyületfázisként válnak ki. A szilícium (Si) az alumíniummal eutektikus rendszert alkot Az alumíniumötvözetek az ötvözéstől függően képlékenyen alakítható vagy öntészeti anyagminőségek. Mind a képlékenyen

alakítható, mind az öntészeti ötvözetek lehetnek kiválásosan keményíthetők és nem keményíthetők (mesterségesen öregíthetők és nem öregíthetők), azaz nemesíthetők és nem nemesíthetők. 2.1 táblázat: Alumínium ötvözetek Képlékenyen alakítható Al-ötvözetek Kiválásosan keményíthetők Al-Cu-Mg Al-Zn-Mg Al-Mg-Si Al-Zn-Mg-Cu Kiválásosan nem keményíthetők Al-Mg Al-Mn Al-Mn-Mg Al-Mn-Cu Öntészeti Al-ötvözetek Kiválásosan keményíthetők Al-Si Mg Al-Si-Cu-Mg A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Kiválásosan nem keményíthetők Al-Si Al-Mg Vissza ◄ 73 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 74 ► A kiválásos keményítés az anyag mechanikai tulajdonságait javítja. A fémes alapban, finom eloszlásban megjelenő kemény vegyület fázis az anyag szilárdságát javítja az alakíthatóság egyidejű megőrzésével.

hőmérséklet L +L 1 1 2 3 3 2 idő Rm Mg2Si idő 2.2 ábra: Az alumínium kiválásos keményítése 1. Az ötvözet lassú lehűlésekor a vegyületfázis durva formában jelenik meg. A kiválásokat több órás, oldó izzítással (T=500±10 ºC sófürdő, vagy kemence) oldatba viszik. 2. A homogén szerkezetű anyagot vízben hűtik Így nincs lehetőség szekunder kiválásra A diffúziós folyamatok elmaradnak A szilárd oldat szobahőmérsékleten, túltelített marad. Az ötvözet szilárdsága alacsony 3. Az anyag pihentetése 20–100 °C-on, a természetes öregítés A diffúziós folyamatok, ötvözőkben gazdagabb, úgynevezett GP (Gunier– Preston)-zónákat hoznak létre. A kisméretű, mikroszkópi képen nem észlelhető tartományok gátolják a diszlokációk mozgását, ily módon növelik a folyáshatárt. A mesterséges öregítés, 150–300 °C-on történő hőntartás. Ebben a hőmérséklet tartományban a diffúziós folyamatok gyorsabbak. A

túltelített szilárdoldatból a szilárdság növelő vegyületek válnak ki finom diszperz eloszlásban. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 74 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 75 ► A képlékenyen alakítható alumíniumötvözetek A kiválásosan nem keményíthető alumínium-mangán (AlMn) és alumínium-magnézium (AlMg) ötvözetek hidegen jól alakíthatók és fényesíthetők (polírozhatók). Különösen jó felületi minőség érhető el az alacsonyabb szilárdságú színalumínium-bázisú szabványos anyagminőségeknél. Az egyes ötvözetek szilárdsági és alakíthatósági jellemzőikben, valamint korrózióállóságukban térnek el egymástól. Al3Mg2 660°C L 600 hőmérséklet [°C] L+ 500 L+ 451°C 15,35% 34,5% 400 300 200 0 Al 10 20 30 40 magnézium [%] 50 2.3 ábra: Az alumínium (Al) – magnézium (Mg)

egyensúlyi rendszer A kiválásosan keményíthető, képlékenyen alakítható alumínium ötvözetek nagy előnye, a szilárdság és a sűrűség kedvező aránya. Négy csoportba sorolhatók A csoportok az alábbiak szerint jellemezhetők: • Az AlCuMg-ötvözetek szilárdsága Rm=450 [MPa], egyezményes folyáshatára Rp0,2= 290 [MPa] körüli érték. Az ötvözetek mind mesterségesen, mind természetesen öregíthetők A magnézium (Mg) gyorsítja a kiválásos keményedés folyamatait. Az ötvözetek a magas réztartalom miatt mérsékelten korrózióállóak Ez a hátrány színalumíniummal történő plattírozással kiküszöbölhető (az éleket kivéve). • Az AlMgSi-ötvözetek szilárdsága közepes Rm=320 [MPa], a mesterségesen öregített anyagok folyáshatára az Rp0,2=240 [MPa], a természete- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 75 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék

| Irodalomjegyzék Vissza ◄ 76 ► sen öregítetteké pedig Rp0,2=110 [MPa]. Az ötvözetek korrózióállósága jó. Azonban csak feltételesen hegeszthetők • Az AlZnMg-ötvözetek szilárdsága az AlCuMg-ötvözetek szilárdsága alatt marad (kb. 350 [MPa]) A korróziónak jól ellenállnak, megfelelően hegeszthetők. • Az AlZnMgCu-ötvözetek szilárdsága Rm=520[MPa], valamennyi ötvözet között a legnagyobb. A korrózióállóságuk nem jó A képlékenyen alakítható alumínium ötvözetekre az MSZ EN 573, MSZ EN 754, MSZ EN 755, valamint az MSZ EN 1301 szabványok vonatkoznak. Öntészeti alumíniumötvözetek Az öntészeti alumíniumok alapja az Al-Si eutektikus rendszer, a legtöbb Al-öntészeti ötvözet szilícium tartalma az eutektikus összetétel közeli. 1000 hőmérséklet [°C] L 800 L+Si 660°C 577°C 600 L+ 11,7% +Si 400 Al 10 20 30 40 szilícium [%] 50 2.4 ábra: Az alumínium Al – szilícium Si egyensúlyi rendszer A dokumentum

használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 76 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 77 ► ◄ 77 ► 2.2 táblázat: Képlékenyen alakítható alumínium ötvözetek ReH A Rm [N/mm2] [N/mm2] [%] Képlékenyen alakítható alumínium ötvözetek Alkalmazás elektrotechnika, tartályok, sajtolt, mélyhúzott termékek EN AW Al 99,5 (EN AW-1050) l 70 25 50 EN AW AlMn1 (EN AW-3103) l 100 40 22 EN AW AlMg3 (EN AW-5754) l 180 80 17 EN AW AlMg4,5Mn0,7 (EN AW-5083) l 180 80 17 EN AW AlMgSi1 (EN AW-6060) mö 320 260 10 EN AW AlZnMg1 (EN AW-7020) mö 360 280 10 építőipar, járműipar, gépipar, élelmiszeripar járműipar, gépipar EN AW AlCuMg1 (EN AW-2024) tö 430 280 10 repülőgépipar, gépipar EN AW AlZnMgCu1,5 (EN AW-7075) mö 520 460 6 repülőgépipar, járműipar, gépipar készülék, hajó, járműipar, építőipar,

élelmiszeripar l: lágy, m: mesterségesen öregített, t: természetesen öregített A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 78 ► ◄ 78 ► 2.3 táblázat: Öntészeti alumínium ötvözetek MSZ EN 1706 alapján Rm [N/mm2] Öntészeti alumínium ötvözetek EN AC-AlSi12 ReH A [N/mm2] [%] ö 180 85 8 EN AC -AlSi10Mg (EN AC-43000) mö 260 220 1 EN AC -AlCu4TiMg (EN AC-21000) mö 320 200 8 ö 160 90 6 EN AC -AlMg5 (EN AC-51300) EN AC -AlSi12CuNiMg mö 70 Rp0,2 /1000 h /200oC)melegszilárdság Alkalmazás bonyolult öntvények, gépipar nagyszilárdságú öntvények, repülőgépipar, járműipar egyszerűbb öntvények, hajógyártás, építőipar motordugattyú ö: öntött, mö: mesterségesen öregített A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza Műszaki anyagok A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Nemvasötvözetek Vissza ◄ 79 ► Az ötvözetek jó önthetősége azonban gyakran a nemfémes szilícium durva vagy tűszerű kiválása miatt előnytelen mechanikai tulajdonságokkal párosul. Ez a hátrány a szövetszerkezet finomításával kiküszöbölhető Amennyiben közvetlen az öntés előtt az ömledékhez nátriumot (Na) adagolnak fém vagy só formájában, úgy a szilícium egyenletes finom eloszlásban dermed. A szövetszerkezet ily módon történő finomítása és egyben a mechanikai tulajdonságok javítása az öntészeti alumíniumok „nemesítése”. • Az eutektikus összetételű Al-Si ötvözetekből többnyire vékonyfalú nyomásálló öntvények készülnek. • Az eutektikus alumínium (Al) – szilícium (Si) – magnézium (Mg) ötvözetek kiválásosan keményíthetők. Önthetőségük a szilícium tartalom csökkenésével romlik. A homokformában öntött öntvények jól, a

kokilla öntvények korlátozottan, a nyomásos öntvények pedig nem hegeszthetők. • Az alumínium (Al) – szilícium (Si) – réz (Cu) ötvözetek szintén kiválásosan keményíthetők. Az önthetőségük csökkenő szilícium (Si) és növekvő réz (Cu) tartalommal romlik. Nemesített állapotban a folyáshatáruk az Rp0,2=200 [MPa] értéket is eléri • A belsőégésű motorok alumínium dugattyúanyagai hipereutektikus összetételűek. Az eutektikus összetételű öntvények közepes hőtágulási tényezője (20 °C és 200 °C fok között 20·10−6 /K), az öntöttvas henger ill. motorblokk hőtágulási tényezőjéhez (12·10−6 /K) képest nagyobb A szilícium (Si) tartalom növelése a hőtágulási tényező csökkenését eredményezi Az ötvözetek melegszilárdságát réz (Cu) és nikkel (Ni) ötvözéssel biztosítják. A dugattyúk méretpontosságát az öntvények hőkezelésével, a maradó feszültségek leépítésével érik el A képlékenyen

alakítható ötvözetek valamennyi meleg- és hidegalakítási technológiával feldolgozhatók. Különösen figyelemre méltó az extrudálással előállított profilok sokfélesége Az ötvözetek lágyított és oldó izzítással hőkezelt állapotban jól, a nagyszilárdságú nemesített anyagok nehezen forgácsolhatók. Az alumínium (Al) – szilícium (Si) öntvények nagy keménységű szilícium krisztallitjai erősen koptató hatásúak. A hegesztésnél felmerülő nehézségek az anyagok • repedés érzékenységének, valamint • a felületen kialakult természetes oxidrétegnek a következménye. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 79 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 80 ► Az alumínium és alumínium ötvözetek hegeszthetőségét nagymértékben befolyásolja: • az alapanyag, • a hozaganyag, • és a kialakult hegfürdő

kémiai összetétele. Az alumínium (Al) – magnézium (Mg) ötvözetek hegeszthetősége növekvő magnézium tartalommal romlik. Az AlMg3 és AlMg5 anyagminőségek hegeszthetősége függ a szilícium (Si) és vas (Fe) kísérőelem tartalomtól is. Az eutektikus összetételű Al-Si ötvözetek jól hegeszthetők. A több komponensű nemesíthető anyagminőségek AlCuMg, AlMgSi, AlZnMg hegesztése során az estleges fáziskiválás problémát okozhat. 2.2 A magnézium és ötvözetei A magnézium a leggyakrabban előforduló elemek egyike. A magnézium előállítás két fontos alapanyaga a kálium bányákban előforduló „karnallit”(magnézium [Mg] – kálium [K] – klorid [Cl2]), valamint a tengervíz, amely 0,15% magnéziumot tartalmaz. A világ magnézium termelésének 75%-át elektrolízissel, 25%-át desztillációval nyerik. A magnézium rácsszerkezete hexagonális. Szobahőmérsékleten a polikristályos anyag alakváltozó képessége nagyon kicsi. Magasabb

hőfokon 220 °C felett az anyag alakíthatósága javul Az oxigénhez rendkívül nagy affinitást mutat, így a felületén kialakuló oxidréteg ellenére rendkívül korrózió érzékeny. A színmagnéziumnak, mint szerkezeti anyagnak egyáltalán nincs jelentősége 2.4 táblázat: A magnézium fizikai és mechanikai tulajdonságai 20 °C-on Sűrűség Olvadáspont Rugalmassági tényező Hőtágulási tényező Elektromos vezetőképesség Szakítószilárdság 1 Szakadási nyúlás 1 1 g/cm3 ºC N/mm2 10-6/K m/Ωmm2 N/mm2 % 1,74 649 45 000 25,0 37,6 80–180 1–12 az anyag állapotának függvénye A magnézium fő ötvözői az alumínium (Al) és a cink (Zn). A mangán (Mn) az ötvözetek korrózióállóságát javítja. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 80 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 81 ► L 600 L+ L+ 500 Al3Mg3 Al2Mg3

650°C hőmérséklet [°C] 436°C 400 12,1% 32% 300 200 0 Mg 10 20 30 alumínium [%] 40 50 2.5 ábra: A magnézium (Mg) – alumínium (Al) egyensúlyi rendszer Az magnézium (Mg) – alumínium (Al)-ötvözetek szobahőmérsékleten homogén szilárd oldatból és intermetallikus vegyületekből (Al2Mg3, Al3Mg4) épülnek fel. Az anyagok mechanikai tulajdonságai, szilárdsági és alakíthatósági jellemzői hőkezeléssel, a vegyület fázis finom egyenletes eloszlásának megvalósításával javíthatók. Az ötvözetek hidegalakítása számtalan problémát vet fel. Jelenleg elsősorban öntött, illetve melegalakított félkész termékből forgácsolt alkatrészeket gyártanak Az öntés homokformában, kokillában vagy nyomásos technológiával történik Valamennyi öntészeti eljáráshoz megfelelő ötvözetet fejlesztettek ki. A MgAl és MgAlZn (MSZ EN 1753) öntészeti ötvözeteket vastégelyben, védőgáz alatt olvasztják Az ömledéket 850–900 °C-ra

melegítik, majd szintén védőgáz (pl. argon) alatt öntik formába A túlhevített olvadékból a nagy kristályosodási képességnek köszönhetően finomszerkezetű öntött szövet alakul ki. A magnézium a legkönnyebben forgácsolható fémes szerkezeti anyag. A megmunkált felületek rendkívül finomak. Utólagos csiszolásra, polírozásra nincs szükség A technológiai paraméterek és a megmunkáló szerszám megválasztásakor ügyelni kell arra, hogy a leváló forgács ne legyen túl finom. Ugyanis az könnyen gyullad A magnéziumötvözetek WIG-, MIG-, valamint lézeres eljárással jól hegeszthetők, kivéve a nyomásos öntvényt. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 81 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 82 ► 2.5 táblázat: A magnézium ötvözetek mechanikai tulajdonságai MSZ EN 1753 alapján Rp0,2 [N/mm2] Rm [N/mm2] A [%] EN

MC-MgAl6 80–110 180–240 8–12 EN MC-MgAl6D 120–150 190–230 4–8 EN MC-MgAl8Zn1 90–120 160–220 2–5 EN MC-MgAl8Zn1D 140–160 200–240 1–3 EN MC-MgAl9Zn1 90–120 160–220 2–5 EN MC-MgAl9Zn1D 150–170 200–250 0,5–3 Anyagminőség 2.3 A titán és titánötvözetek A titán ilmenit (vastitanát FeTiO3) és rutil (titánoxid TiO2) érc formában fordul elő. Az ércet klór (Cl2) gázzal tárják fel A folyamat eredménye folyékony titánklorid (TiCl4) Ebből a szennyezőket desztillációval távolítják el. A színfém előállítása a Kroll-eljárással történik A titánkloridot (TiCl4) folyékony magnéziummal (Mg) vagy nátriummal (Na) argon (Ar) védőgázas atmoszférában redukálják. A szivacsos szerkezetű titánból a magnézium maradványt vákuumos desztillációval távolítják el A tömör titán tömböket átolvasztással nyerik. Az átolvasztást vákuumos ívkemencében végzik. Sűrűség Olvadáspont

Rugalmassági tényező Hőtágulási tényező [g/cm3] [°C] [N/mm2] [10−6/K] 4,5 1 670 110 000 9,0 Az ötvözetlen titán szobahőmérsékleten hexagonális rácsszerkezetű (αfázis), így csak kismértékben alakítható. A rácsszerkezet 882 °C felett térben középpontos köbös (ß-fázis), ötvözéssel a fázis szobahőmérsékleten stabilizálható. A titán korrózióállósága kiváló, a szennyezők, mint például az oxigén (O2) növelik a szilárdságát, ugyanakkor csökkentik a korrózióállóságát. Alkalmazására a vegyiparban és az olajiparban lehet példákat találni. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 82 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 83 ► 2.5 táblázat: Műszaki titánanyagok Kémiai összetétel [%] Jelölés Ti1 Ti2 Ti3 Ti4 Mechanikai jellemzők H max. O max. C max. Fe max. Rp0,2 Rm A HB [%] [%]

[%] [%] [MPa] [MPa] [%] HB 0,15 0,20 0,25 0,30 180 250 320 390 290–410 390–540 460–590 540–740 30 22 18 16 120 150 170 200 0,013 0,12 0,18 0, 25 0,30 0,06 A titán fő ötvözői az alumínium (Al), oxigén (O2), az ón (Sn), a vanádium (V), a króm (Cr) és a vas (Fe). Az első három az α-fázis, míg az utolsó három a ß-fázis képződésének kedvez. A gyakorlati titánötvözetek hexagonális α, térben középpontos ß vagy többfázisú (α+ß) szerkezetű anyagok • Az α-ötvözetek korlátozott mértékben alakíthatók. Előnyük, hogy nagymértékben akadályozzák az öregedést (az anyag ridegedését) okozó elemek, az oxigén (O), a nitrogén (N) és a szén (C) diffúzióját. • A térben középpontos ß-ötvözetek szilárdsága nagyobb, mint az αtípusúaké, de a magas ötvöző tartalom miatt 15% vanádium (V), 3% króm (Cr), 3% ón (Sn) a sűrűségük is magasabb. Az ötvözetek nagy előnye a jó hidegalakíthatóságuk.

Hőkezelés, kiválásos keményítés után a szilárdságuk az 1400 [MPa]-t is elérheti. • A kétfázisú (α+ß)-ötvözetek bár nem érik el a ß-ötvözetek szilárdságát, a sűrűségük viszont alacsonyabb. A kétfázisú α+β titánötvözetek mechanikai tulajdonságai hőkezeléssel javíthatók. A szilárdságnövekedést egyrészt túltelített α-szilárdoldat képzésével (az acélok martenzites edzéséhez hasonlóan), másrészt az α-krisztallitokban a β-fázis finom diszperz kiválasztásával érik el. Ezeket az ötvözetek nagy szilárdságú korróziós igénybevételnek kitett alkatrészek gyártására használják. A TiAl6V4 ötvözet egyaránt jól alakítható és hőkezelhető. Az anyagban a hőmérséklet csökkenésével mind az α-fázis alumínium (Al), mind a ß-fázis vanádium (V) oldóképessége csökken. Ennek az anyagnak legjobbak a szilárdsági tulajdonságai. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄

83 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek 1200 1200 1000 1100 hőmérséklet [°C] hőmérséklet [°C] A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék 800 600 ◄ Vissza 84 ► 1000 900 Ti 3 Al 2 800 400 2 700 200 5 10 Sn [%] 15 20 1100 1000 1000 900 900 800 700 600 30 40 10 15 20 800 700 600 500 10 20 Mo [%] Ti 5 Al [%] Ti hőmérséklet [°C] hőmérséklet [°C] Ti 10 20 Mn [%] Ti 30 40 2.6 ábra: A titánötvözők hatása hőmérséklet [°C] 1000 800 600 oldó izzítás Ms 400 edzés 200 ss 0 Ti 20 40 60 V [%] 80 idő 2.7 ábra: Az (α+ß)-ötvözetek hőkezelése A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 84 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 85 ► 85 ► 2.6 táblázat: Szabványos titánötvözetek DIN 17851 alapján Anyagminőség TiAl5Sn2,5 TiAl6Sn2Zr4Mo2 TiAl8Mo1V1

TiAl6V4 TiAl6V6Sn2 Szövet α α α+β Rm [N/mm2] Rp0,2 [N/mm2] A [%] 900 800 8 hidegszívós 950 880 10 hőkezelhető 950 900 10 1100 1000 10 1200 1100 8 TiAl6Sn2Zr4Mo6 β 1300 1180 10 TiV13Cr11A13 β 1350 1200 5 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Tulajdonságok Felhasználás repülőgép alkatrészek kompresszor kompresszor lapát hegeszthető hajtómű alkatrészek, tömítő egységek kovácsolható nagyszilárdságú kötőelemek Vissza ◄ Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 86 ► A titán és ötvözetei melegen jól alakíthatók. A színfém és az alacsony ötvözésű ötvözetek az anyagok alacsony keményedési kitevőjének köszönhetően hidegen hajlíthatók és mélyhúzhatók. A kétfázisú TiAl6V4 ötvözet szuper-képlékeny. Forgácsoló megmunkálásnál – az anyagok viszonylagosan kis hővezető képessége

és rugalmassági tényezője miatt – alacsony forgácsolási és nagy előtolási sebességgel célszerű dolgozni, fontos a darabok merev befogása. A titán hegesztése fizikai tulajdonságaiból adódóan csak bizonyos eljárásokkal lehetséges. A hegeszthetőség nem csak az anyagminőség, hanem a konstrukció, valamint a későbbi működési feltételek függvénye is A különböző hegesztési eljárások eltérő mértékben alkalmazhatók. Valamennyi anyagminőség esetében kiválóan bevált az elektronsugaras hegesztés de jónak bizonyulnak a védőgázas (WIG, MIG) eljárások is 2.4 A réz és rézötvözetek A réz a magas olvadáspontú nehézfémek csoportjába tartozik. A természetben különböző ércekben szulfid formájában található A színrezet több lépésben állítják elő. A réz szulfidos érceit pörköléssel oxidálják A rezet oxidjából karbonnal (C) redukálják. Az így előállított kohóréz sohasem tiszta, kb. 1% szennyezést

tartalmaz különböző fémek formájában A kohórézből a színrezet elektrolízissel nyerik Az elektrolízis során a fém a katódra csapódik. A színréz legfontosabb műszaki tulajdonságai az elektromos- és hővezetőképessége Sűrűség Olvadáspont Rugalmassági tényező Hőtágulási tényező Hővezető-képessége Elektromos vezetőképesség Szakítószilárdság 1 Szakadási nyúlás 1 1 g/cm3 °C N/mm2 10−6/K W(Km) m/Ωmm2 N/mm2 % 8,90–8,96 1083 125 000 17,0 240–386 35–58 200–360 2–45 az anyag állapotának függvénye A réz szilárdsági tulajdonságai ötvözéssel javíthatók. Fő ötvözői a horgany (Zn), az ón (Sn), az alumínium (Al) és a nikkel (Ni). Legfontosabb ötvözetei: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 86 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 87 ► • a Cu-Zn ötvözetek, a sárgarezek (80% Cu

fölött a tombak megnevezés használatos), • a CuSn ötvözetek, az ónbronzok, • a CuA1 ötvözetek, az alumínium-bronzok és • a CuSnZn ötvözetek, az ún. vörösötvözetek 1100 L hőmérséklet [°C] 900 700 500 300 100 0 20 40 60 Zn [%] 80 100 2.8 ábra: A Cu-Zn ötvözetrendszer Az ötvöző tartalom növekedésével az egyfázisú rézötvözetek szilárdsága jelentősen nő az alakíthatóság különösebb csökkenése nélkül. • A CuZn ötvözetek, a sárgarezek között különösen jelentősek az egyfázisú hidegen jól alakítható CuZn37-es (MSZ EN 12 163), valamint a kétfázisú (a forgácsolhatóságot javító ólmot (Pb)-t is tartalmazó) CuZn40 (α + β) illetve CuZn39Pb2 (α + β + Pb) ötvözetek (MSZ EN12 164). • A CuSn ötvözetek, a bronzok (MSZ EN 12167), a CuZn ötvözeteknél jobb mechanikai tulajdonságúak. Az ólommal ötvözött változatuk kettősfém csapágyak anyaga • A CuAl ötvözeteknek a nagy szilárdság mellett jó a

korrózióállósága. Vassal (Fe) és nikkellel (Ni) ötvözött változataik kiválásosan keményíthetők. A gépiparban szerszámanyagként jönnek szóba • A vörösötvözetek csapágyanyagok az ón (Sn) mellett cinket (Zn) és ólmot (Pb) tartalmaznak. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 87 ► Műszaki anyagok Nemvasötvözetek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 88 ► 2.7 táblázat: Néhány fontosabb rézötvözet mechanikai tulajdonságai Anyagminőség Szövet Rm [N/mm2] Rp0,2 [N/mm2] A [%] Tulajdonságok Felhasználás hüvelyek, csövek, csavarok CuZn37 α 340 200 50 CuZn40 α+β 350 240 40 CuZn33Pb2-C α+Pb 200 80 20 hidegen jól alakítható jól forgácsolható, melegen alakítható jól önthető, forgácsolható CuSn2 α 270 160 50 jól alakítható CuSn8 α 370 230 60 CuSn12-C α+δ 280 160 15 kopásálló csigák, orsók CuAl5As

α 320 110 45 korrózióálló csövek CuA110Fe1 α+β 600 280 15 korrózióálló fogaskerekek, csigák CuA110FeNi5-C α+β 680 320 5 korrózióálló CuSn10Zn2Pb3-C α+δ+Pb 280 140 15 jól önthető A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék forgácsolt alkatrészek rugók, membránok armatúra, szivattyú Vissza ◄ 88 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Nemvasötvözetek Vissza ◄ 89 ► A réz és rézötvözetek melegen és hidegen alakíthatók. A melegalakítás hőmérséklete ötvöző tartalomtól függően 750–950 °C fölött van Lemez és szalag termékeknél (MSZ EN 1982; MSZ EN 1654) valamennyi lemezalakító eljárás eredményesen alkalmazható A járműiparban elsősorban a hajlítás és az élezés jön szóba, a csatlakozó egységek és vezető rugók gyártásánál. Forgácsolással jól munkálhatók, a heterogén szövetszerkezetű rézötvözetek

könnyebben, mint a homogének. A rézalapú szerkezeti anyagok különböző hegesztő eljárással hegeszthetők, az anyagminőségek hegeszthetősége nem azonos. Legeredményesebben a védőgázas eljárások (WIG, MÍG), valamint az ívfényes és ellenállás hegesztés alkalmazhatók. A járműiparban a kisméretű egységek (vezetőrugók, integrált kapcsolási körök rendszerhordozói) hegesztéséhez céltechnológiákat fejlesztettek ki. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 89 ► Műszaki anyagok A korrózió A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 90 ► 3. A korrózió A korrózió kémiai és elektrokémiai alapja A korrózió a szerkezeti anyagok tönkremenetele természetes körülmények között. A fémes szerkezeti anyagok korróziós károsodása, a fém és környezete között létrejövő kémiai és elektrokémiai folyamatok következménye. A folyamatok kizárólag a

korróziós közeg és a szerkezeti anyag érintkezési felületén játszódnak le. A korróziós termék a határfelületen gyakran vékony, a korróziós folyamatokat megakadályozó védőrétegként működik. A korróziós közeg az esetek többségében elektrolit Az elektrolit korróziós elemek kialakulását, és ezzel a korróziós folyamat elektrokémiai jellegét eredményezi. A fémek korróziós hajlamát a standard elektródpotenciál jellemezi Adott oldatba merülő fém felületéről pozitív fémionok mennek az oldatba. Minden fémion a vegyértékének megfelelő számú elektront hagy hátra a fémen Az oldódással egyidőben a feltöltődött fémfelületen pozitív ionok válnak ki. A két ellentétes folyamat egyensúlyi állapot kialakulásához vezet. Ez a fém oldathoz viszonyított, meghatározott nagyságú feltöltődését eredményezi. A fém és az oldat közötti potenciálkülönbség, az elektródpotenciál. Az elektródpotenciál közvetlen nem,

csak kontaktus teremtésével, egy másik fémes vezető oldatba merítésével mérhető. A gyakorlatban mindig két elektródpotenciál különbségének mérésére kerül sor V H2 n+ Me fém fémelektróda Pt elektrolit sóhíd elektrolit 3.1 ábra: A standard-elektródpotenciál meghatározása A fémek standard-elektródpotenciál értékét (normál-elektródpotenciál értékét) standardelektróddal (a fém saját ionjának 1 mólos oldatába merülő elektródjával) mérik. A méréskor használt vonatkoztatási elektród megegyezés szerint hidrogénelektród (101325Pa= 1 atmoszféra nyomású hidrogéngáz és 1mol/l koncentrációjú hidrogénion (H+) ion tart egymással egyensúlyt). A hidrogénelektród elektródpotenciálja definíciószerűen zérus A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 90 ► Műszaki anyagok A korrózió A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Az elektródon lejátszódó

folyamat Mg Al Vissza Mg++ + 2e Al+++ + 3e - 2,380 - 1,050 Cr Cr+++ + 3e - 0,710 Cr Cr++ + 2e - 0,560 Fe Fe++ + 2e - 0,441 Cd - 0,283 Ni Cd++ + 2e Co++ + 2e Ni++ + 2e Sn Sn++ + 2e - 0,156 Pb Pb++ + 2e Fe++ + 3e - 0,126 Fe H2 Sn 2H+ + 2e Sn+++ + 4e - 0,763 - 0,400 - 0,236 - 0,045 ± 0,000 + 0,050 + 0,345 Cu Cu++ + 2e Cu+ + 1e Ag Ag+ + 1e + 0,799 Pb Pt Pb+++ + 4e Pt++ + 2e + 1,200 Au Au+++ + 3e + 1,420 Cu ► - 1,660 Mn++ + 2e Zn++ + 2e Co 91 Standardpotenciál E0[V]o Zn Mn ◄ + 0,520 + 0,800 Minél negatívabb egy fém standardpotenciálja, aktív állapotban annál nagyobb a korróziós hajlama. A hidrogénnél nagyobb standardpotenciálú fémek megnevezésére a köznyelv a nemes, a kisebb standardpotenciálú fémekére a nem nemes kifejezést használja. A korróziós károk többnyire elektrokémiai folyamatra vezethetők viszsza. Mértékük az érintett fémes szerkezeti anyag, adott közegben mutatott oldódási hajlamától, a

közeg agresszivitásától és a folyamat hőmérsékletétől függ. A korróziós közegbe merülő, egymással összekötetésben álló fémek, illetve a heterogén szerkezetű, különböző oldási potenciálú fázisból felépülő fémes szerkezeti anyagok korróziós elemet alkotnak. A korróziós elem kevésbé nemesen viselkedő része az anód, a nemesebb a katód A katódon lejátszódó folyamatok a korróziós közeg pH-értékétől és oldott oxigén tartalmától függően hidrogén (H2) fejlődéses vagy oxigén(O2) – oxigénfogyasztásos folyamatok. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 91 ► Műszaki anyagok A korrózió A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 92 ► A hidrogénnél kevésbé nemes fémek, a pH<7 savas közegben hidrogén(H2) fejlődése közben oldódnak. Az oldatba menő fémionok száma – az oldódás mértéke – a savas közeg hidrogénion (H+)

koncentrációjának a függvénye. A reakció általános alakja: + ++ Me+2H ↔Me + H2. Az anódos részfolyamat, a fémoldódás oxidációs folyamat. A katódos részfolyamat, a hidrogén (H2) fejlődés redukciós folyamat. A semleges, oldott oxigént (O2) tartalmazó közegben az E0<0,82V standardpotenciálú nem nemes fémek korróziója oxigén (O2) fogyasztásos. Első lépésben oxigénből (O2) és vízből (H2O) katódos részfolyamat eredményeként hidroxilgyök (OH-) felesleg jön létre O2+2H2O+4e-=> 4OH-. Majd a hidroxilgyökök (OH−) a hozzájuk nagy affinitást mutató, oldatba ment fémionokkal (Mez+) (anódos részfolyamat) hidroxidokat képeznek Mez++z (OH-) => M(OH)z A vízben nem oldódó fémhidroxidok a korróziós közegből kiválnak, vagy további reakcióval vízben nem oldódó korróziós termékké alakulnak (vasötvözetek rozsdásodása). A korrózió megjelenési formái A korrózió megjelenési formája a korróziós körülményektől

függően különböző lehet. Az egyenletes felületi korrózió az egész felületre kiterjed. Szabad szemmel jól észlelhető. A korrodálódó szerkezet keresztmetszete egyenletesen csökken A folyamat sebességét a fémdarab egységnyi felületéről, időegység alatt oldatba ment fém, vagy a felületen kialakult korróziós termék mennyisége jellemzi. A galván- vagy kontaktkorrózió két különböző potenciálú fémes szerkezeti anyag érintkezésekor alakul ki. A korróziós közegben a kevésbé nemes fém korróziója felgyorsul, a nemesebbé pedig lelassul. A nemes és nem nemes jelző itt mindig az adott állapotra érvényes potenciálsor alapján értendő. Kontaktkorróziós galvánelem már vékony folyadékréteg, sőt maga a levegő páratartalma hatására is létrejön különböző fémes szerkezeti anyagok között. A felületkezelt csavarkötéseknél a rezezett felület a katód a védett acél pedig az anód a korróziós cellában Kontaktkorrózió

lép A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 92 ► Műszaki anyagok A korrózió A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 93 ► fel az alapfémnél nemesebb bevonat (pl. nikkel [Ni]) és az alapfém (ötvözetlen acéllemez) között is, ha a bevonat megsérül A lokális galvánelemben a bevonat a katód, a felületvédett fém pedig az anód Kontaktkorrózió hegesztett kötéseknél is előfordulhat A varrat az alapfémhez képest katódosan viselkedik. elektrolit Fe++ OH- Zn++ OH eFe e- Fe Cu Zn 3.2 ábra: Kontakt korrózió mechanizmusa elektrolit O2 K M ++ A M ++ K O2 A K A 3.3 ábra: Az anód katód arány hatása a kontakt korróziós folyamatoknál A kontaktkorrózió lyukak, bemaródások formájában jelentkezik. Adott felületen, adott időegység alatt képződött lyukak számával és méretével jellemezhető. A galván-, illetve kontaktkorrózió helyes

anyagválasztással, a kis anód és nagy katódfelületek kerülésével, megfelelő bevonatrendszerrel megelőzhető. Az interkrisztallin korrózió a krisztallit határ, illetve a krisztallit határ menti zóna, valamint a krisztallit belső potenciálkülönbségének következménye. A korróziós közegben a két tartomány között kialakuló mikrogalvánelemben a kevésbé nemes részek anódosan oldódnak, a nemesebbek katódos védelmet kapnak. Interkrisztallin korrózióra a króm (Cr) ötvözésű ferrites, króm-nikkel (Cr,Ni) ötvözésű ausztenites korrózióálló acélok, valamint a kiválásosan keményedő alumínium ötvözetek hajlamosak. A titánnal nem stabilizált ferrites és ausztenites korrózióálló acélok interkrisztallin korróziója, a krisztallithatár menti krómkarbid (Cr23C6) kiválás következménye. Az ausztenites acélokban ez a folyamat 550–850 °C, A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 93 ►

Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A korrózió Vissza ◄ 94 ► a ferritesek esetében 850 °C felett játszódik le, hegesztéskor. A rácsban intersztíciósan oldódó karbon (C) nagy vegyülési hajlamot mutat a krómhoz (Cr). Magas hőmérsékleten a krisztallit határra diffundál, és a krómmal (Cr) vegyületet alkot Így a kristályhatár menti tartomány krómban elszegényedik. A króm biztosította passzív védőréteg folytonossága megszakad 3.4 ábra: Az interkrisztallin korrózió mechanizmusa Az kiválásosan keményedő alumínium-ötvözetek interkrisztallin korrózióját az alapszövet és a szilárdságot növelő vegyületkiválások potenciálkülönbsége okozza. Az AlZnMg ötvözeteknél a kiválás (a nagyobb oldási potenciálú), az AlCuMg vegyületeknél pedig a kevésbé nemes alapszövet oldódik a korróziós folyamat során anódosan. Az interkrisztallin korrózió szabad szemmel nem látható. A

folyamat előrehaladtával az anyag szilárdsága és szívóssága is csökken. A korrózió sebessége a mechanikai anyagjellemzők időbeli változásával adható meg. A szelektív korrózió szintén mikrogalváncella kialakulására vezethető vissza. A galvánelem a szerkezeti anyagok különböző oldási potenciálú fázisai között alakul ki. A kevésbé nemes alkotó oldatba megy a nemesebb védelmet kap. Szelektív korrózió a sárgarezek elcinktelenedése, az öntöttvasak grafitizációja A szelektív korrózió mértékét a mechanikai anyagjellemzők változásával adják meg. A lyuk ill. réskorróziót differenciális levegőzésű cella kialakulása okozza. Helytelenül kialakított konstrukciós megoldásoknál, rosszul tömített helyeken, ahol stagnáló folyadékréteg alakulhat ki, jelentkezik a korróziónak ez a formája A stagnáló folyadékrétegben a korrózió oxigénfogyasztásos folyamatként indul A hidroxilgyök (OH-) felesleg kialakulását az

oldott oxigén (O2) biztosítja. A résben az oxigén azonban gyorsan elhasználódik, az utánpótlása pedig rossz Az így kialakuló differenciális cella katódja a szabad, anódja pedig a résben lévő fémfelület. A résben a fémionok az anódos oldódás következtében felszaporodnak. Nagy fémion A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 94 ► Műszaki anyagok A korrózió A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 95 ► koncentráció jön létre, ami hidrolízishez vezet. A résben a folyadékréteg a pH=3,5 értéket is elérheti. A savas közegben a fémes szerkezeti anyagok hidrogén fejlődése mellett oldódnak. B) A) - O 2 OH Cl O2 - - O 2 OH Cl H OH Cl - Cl e- + Cl - H + - rés H + Cl - H + Cl - e- - rés 3.5 ábra: Réskorrózió Feszültségkorrózióval a szerkezeti anyag a feszültség és a korróziós közeg együttes hatására megy tönkre. A

kétfajta hatás egymást erősíti, a korróziós folyamat felgyorsul A feszültségkorróziós folyamatok során az anyagban éles folytonossági hiányok keletkeznek, a szerkezet nagymértékben károsodik. A korróziós károsodást felgyorsító feszültségek, hőkezelésből, hegesztésből, hidegalakításból visszamaradt belső, vagy terhelésből adódó külső feszültségek. Korróziós szempontból csak a húzófeszültségek veszélyesek a nyomófeszültségek nem. A feszültségkorrózió veszélye abban rejlik, hogy aránylag kis feszültségértékek is megindíthatják. A törés minden különösebb előjel nélkül következik be. A jelenséget többé-kevésbé elágazó, hálószerű repedések jellemzik, és a korrodáló anyag minőségétől függően, a töret interkrisztallin (kristályhatármenti) vagy transzkrisztallin (kristályon átmenő) töretképet mutat. A folyamat során nem képződik korróziós termék, így a folyamat megindulása, és a

törés közötti állapot ismeretlen Miután a repedés megjelenését és terjedését képlékeny alakváltozás nem kíséri, a feszültségkorróziós töret mindig ridegtöret. A korróziós kifáradás korróziós közeg és ismétlődő igénybevétel hatására alakul ki. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 95 ► Műszaki anyagok A korrózió A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék 96 ► repedésterjedés sebessége ++ E M ◄ B) A) passzív katódos Vissza aktív anódos scco feszültség o K I, scco K IC feszültség intenzitás tényező 3.6 ábra: Feszültségkorrózió mechanizmusa, hatása és mérőszáma A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 96 ► II. RÉSZ NEMFÉMES SZERKEZETI ANYAGOK Műszaki anyagok Kerámiák A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 98 ► 4. Kerámiák A kerámiák

szervetlen nemfémes kovalens vagy ionos kötésű, kristályos vagy legalábbis részben kristályos szerkezeti anyagok. A kerámia gyártmányok formázása normál hőmérsékleten történik, végső alakjukat égetéssel nyerik el. Szerkezetükből adódóan rideg anyagok, szakítószilárdság értékük alacsony, az Rm értékek szórása nagy. Hősokk érzékenyek Ugyanakkor a nyomószilárdságuk nagy. Kemények és kopásállóak Hő és elektromos vezető illetve szigetelőképességük széles tartományban változik. Hő és vegyszerállóak. A porkohászati termékekhez hasonlóan a kerámia termékek alakadása és megmunkálása szobahőmérsékleten történik Végső formájukat égetéssel nyerik el A műszaki kerámiák alapanyaga nagytisztaságú oxidok és nemoxidok. alapanyag örlés formázás zsugorégetéskalibrálás (1100-1200°C) csiszolás kalibrálás 4.1 ábra: A kerámia gyártás folyamata A kerámia termékek gyártásakor első lépésben a

szintetikus úton előállított alapport a formázást biztosító és a zsugorégetést segítő adalékokkal. Ezt követi a formázás és sajtolás (tömörítés). Az egyszerű geometriájú gyártmányokból forgácsolással munkálják ki az alkatrészt, de az előgyártmány készülhet fröccsöntéssel vagy extrudálással is. A kötőanyag szerepe az előgyártmányok megmunkálhatóságának (esztergálás, marás, fúrás, stb.), tehát a megfelelő szilárdságnak a biztosítása. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 98 ► Műszaki anyagok Kerámiák A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 99 ► Az alakadást a zsugorégetés követi. A zsugorégetés (kb 2000 °C-on) történik. Az égetés első szakaszában a kötőanyag távozik a nyerstermékből A hőntartás további szakaszában a szemcsefelületen lejátszódó diffúziós folyamatok eredményeként a szemcsék közt kötés

alakul ki, a köztük lévő pórusok egyre kisebbek lesznek. Az alkatrész térfogata nagymértékben csökken, a darab zsugorodik A zsugorodás jelentős mértékű Bonyolult geometriájú alkatrészeknél nem egyszerű feladat a darab méretpontosságát tartani Zsugorégetéssel a porozitás 40%-ról 5-10%-ra csökkenthető Nagyobb tömörség érhető el speciális technológiák (nyomásos zsugorégetés, izosztatikus sajtolás, melegsajtolás) alkalmazásával. hőntartás sűrűség hevítés idő 4.2 ábra: A zsugorégetéskor lejátszódó folyamatok A kerámiák alapanyaguk szerint szilikátkerámiák, valamint oxid és nemoxid kerámiák. A szilikátkerámiák alapanyaga agyag, kaolin, földpát. Viszonylag alacsony hőfokon égetik őket A műszaki gyakorlatban mint elektromos szigetelők, vagy mint hőszigetelők nyernek alkalmazást. Az oxidkerámiák ionos kötésű fémoxidok. Ridegek Finomszemcsés szerkezet kialakításával, a szilárdságuk és szívósságuk

javítható. A hőállóságuk nagy Az alumíniumoxid (Al2O3) árfekvése a műszaki kerámiák között viszonylag kedvező. Kemény, 1700 °C-ig hőállóA korrózióállósága is kiváló A 20% cirkonoxid (ZrO2) (ZTA [Zirconia Toughened Aluminia]) adagolt alumíniumoxid kerámia hajlítószilárdsága a 800 MPa-os értéket is eléri. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 99 ► Műszaki anyagok Kerámiák A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 100 ► Az elektrotechnika és elektronika szigetelőanyagként használja. Erős koptató igénybevételnek kitett, vagy magas hőmérsékleten korróziós közegben üzemelő alkatrészek készülnek belőle. A cirkondioxid (ZrO2) három kristálytani módosulata létezik. monoklin => tetragonális => köbös 900–1100 °C 2280 °C => olvadék 2700 ºC A zsugorégetett ZrO2 alkatrész lehűlésekor a rácsszerkezet átalakulása 59%-os

térfogat növekedéssel jár. A térfogat-növekedést nagy belső feszültségek kísérik Az anyag ebben a formában műszaki felhasználásra nem alkalmas. A finomszemcsés alapanyag zsugorégetésekor a tetragonális-monoklin szerkezetátalakulás, így a térfogat növekedése is elmarad. (Tetragonal Zirconia Polycrystal) Megfelelő ötvözéssel (MgO, CaO, Y2O3) a köbös rácsszerkezet szobahőmérsékleten stabilizálható. Az anyag belső feszültségektől mentes Kisebb ötvöző mennyiség esetén a köbös rácsszerkezetű alapmátrixba tetragonális szerkezetű szemcsék épülnek be A repedés környezetében kialakuló feszültségmezőben a tetragonális szemcsék szerkezete átalakul Az átalakulás gátolja a repedésterjedést. (A repedésterjedés energiaszükséglete a fázisátalakulásra fordítódik.) A cirkonoxidot (ZrO2) általában nagy mechanikai igénybevételnek kitett alkatrészek bevált alapanyaga. Szívóssága koptató igénybevétellel szembeni

ellenállását is növeli. Hátránya a többi műszaki kerámiához képest a viszonylag alacsony keménysége és korlátozott korrózióállósága A nemoxidkerámiák kis fémes és nemfémes elemek kovalens kötésű vegyületei. Nagy keménységű és nagy szilárdságú anyagok Nemoxidáló közegben hőállók. A nemoxidkerámiák oxidáló közegbenmagas hőmésékleten az oxigénnel reagálnak, így az előállításuk is körülményes A legfontosabb nemoxidkerámiák a szilíciumkarbid (SiC) a szilíciumnitrid (Si3N4), valamint a forgácsoló szerszámok bevonataként használt bórnitrid (c-BN). A szilíciumkarbid (SiC) vszonylag nagy szilárdságú és melegszilárdságú, kopásálló és korrózióálló kerámia. (A szilárdsági értékei az Al2O3 és Zr2O közé esnek.) Az SSiC (sintered SiC) változat zsugorégetéssel, a HPSiC (Hot Pressed SiC) és HIPSiC (Hot Isostatic Pressed SiC) a zsugorégetést megelőzően meleg illetve meleg izosztatikus sajtolással

előállított anyagminőségek. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 100 ► Műszaki anyagok Kerámiák A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 101 ► (Szilíciumkarbidból magas hőmérsékleten illetve korróziós közegben koptató igénybevételnek kitett alkatrészek pl. csapágyak, csúszógyűrűk készülnek.) A szilíciumnitrid (Si3N4), nagy szilárdságú, a szilíciumkarbidnál nagyobb szívósságú korrózóálló kerámia. Az SSN (sitered) simán zsugorégetett, a HPSN (Hot Pressed) melegen sajtolt, a HIPSN (Hot Isostatic Pressed) izosztatikusan melegen sajtolt anyagminőségek. Az RBSN (reaktion bonded) minőséget nem szilíciumnitrid alapanyagból, hanem nagyon finom szilíciumporból állítják el nitrogéngáz közegben. Az SRBSN (sintered RBSN) a reakció zsugorégetett (RBSN) minőség adalékolt változata. 4.1 táblázat: Műszaki kerámiák összehasonlítása

Hőállóság sem- védőgázas leges atmoszférában Al2O3 ZrO2 Si3N4 SiC c-BN 1900 800 1200 1450 1100 1900 800 1400 1700 2300 Sűrű- HajlítósziHőtágulás Hővezetőképesség Hősokk ség lárdság (α) (λ) állóság (ρ) (σB) + + + + 0 + + 0/+ - 0 0 + + - 0 0 + 0 0 0 + + + jó (+); rossz (-); közepes (0); A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 101 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 102 ► 5. A műanyagok A műanyagok mesterséges úton előállított szerves anyagok. Óriásmolekuláik – polimerjeik alapegységekből – monomerekből – épülnek fel Szerkezetük és az abból adódó viselkedésük alapján lehetnek: • hőre lágyuló műanyagok (termoplasztok), • hőre nem lágyuló műanyagok (duroplasztok) és • elasztomerek (gumik). 5.1 táblázat: A műanyagok csoportosítása szerkezet alapján Hőre lágyuló műanyagok

Termoplasztok nem térhálós olvasztható oldódó képlékenyen alakítható magas E-modulusz Térhálósított hőre lágyuló műanyagok Térhálós termoplasztok Elasztomerek ritkán térhálós olvasztható nem olvasztható oldódó nem oldódó gumi-elasztikus alacsony E-modulusz Hőre nem lágyuló műanyagok sűrűn térhálós nem olvasztható nem oldódó képlékenyen nem alakítható magas E-modulusz 5.1 A műanyagok szerkezete A hőre lágyuló műanyagok láncmolekuláit másodlagos kémiai kötések kapcsolják össze. A másodlagos kémiai kötések l: • van der Waals féle erők, • dipólus erők vagy • hidrogénhidak. A van der Waals féle erők intermolekuláris erők, nagyságuk a molekulák közötti távolság függvénye. A kötés erőssége a valós vegyértékkötés erősségének 1%-át teszi ki A dipólus erők a polimereket felépítő monomereken belüli eltérő elektronegativitásból adódnak. Ezt a pozitív és negatív töltések

egyenlőtlen eloszlása okozza A polimerekben a dipólusok rendezetten helyezkednek el Az egymás melletti óriásmolekulák dipólusai vonzzák egymást Jól A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 102 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 103 ► mutatja ezt a polivinilklorid PVC szerkezete (5.1 ábra) A láncok poláros kölcsönhatása az anyag tulajdonságoknak kedvez, de ugyanakkor a feldolgozást nehezítheti. A dipólus kötés erőssége kb az elsődleges kötéserősség 50%-a H H H Cl H H H Cl H H C C C C C C C C C C H Cl H H H Cl H H H Cl H H H Cl H H H Cl H H C C C C C C C C C C H Cl H H H Cl H H H Cl - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + 5.1 ábra: Dipólus kötések a polivinilkloridban PVC-ben A hidrogénhidak olyan speciális dipólus kötések, amelyek a polimerek hidroxil- (-OH) illetve amino-csoportjának (=NH) hidrogén (H)

atomja, és a szomszédos lánc oxigén (O) atomja körül alakul ki. H H H H H H C C N C C C C H O H H H H H H H H H H C N C C C C C O H H H H H H H H H H H H C C C C C C N C H H H H H H O H H H H H H H C N C C C C C C N C C H H H H H H H O H H O C C N H H O H 5.2 ábra: Hidrogénhidak a poliamidban PA-ban Mind a dipólus kötések mind a hidrogénhidak kötéserőssége a valódi vegyértékkötés erősségének mintegy 50%-a és hőmérsékletfüggő. Rendezett állapotban a másodlagos kötések a láncmolekulák között teljes mértékben hatnak, de a hőmérséklet növekedésével az anyag Brown-féle hőmozgása felgyorsul, a molekulák eltávolodnak egymástól, a másodlagos kötések erőssége a hőmérséklet növekedésével csökken. A láncmolekulák szabadon elcsúsznak egymástól. A hőre lágyuló műanyagok hő hatására viszkózusan folyóssá válnak, képlékenyen alakíthatók. A hőhatás megszűnte után visszanyerik eredeti állapotukat. A hőre

lágyuló műanyagok szobahőmérsékleten amorf illetve részben kristályos szerkezetet mutatnak. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 103 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 104 ► Az amorf szerkezetű termoplasztokban az óriásmolekulák teljesen rendezetlenek. Az amorf hőre lágyuló műanyagok egy része a szinte homogén, izotróp szerkezet következtében – üvegszerűen átlátszó A részben kristályos polimerekben a kristályos és amorf tartományok kombinálódnak. A teljes rendezettséget, a teljes kristályosságot a láncmolekulák hosszúsága nem teszi lehetővé. A kristályos tartományok különböző alakzatot mutathatnak. A kristályosság mértéke hatással van a hőre lágyuló műanyag sűrűségére, kémiai ellenálló- és gázáteresztő-képességére. Lineáris makromolekulák Elágazó makromolekulák Láncmolekula

alakzatok a Amorf szerkezet b c Részben kristályos szerkezet 5.3 ábra: Hőre lágyuló műanyagok szerkezete A hőre nem lágyuló műanyagokban a láncmolekulák valódi vegyértékkötéssel kapcsolódnak egymáshoz, térhálós szerkezetűek. Hő hatására az elsődleges kötések erőssége változatlan, a térháló mozgékonysága nő. Az anyag nem lágyul meg. A térhálósodás hármas-, vagy több mint egy kettős- kötést tartalmazó monomerek között hő hatására katalizátor (edző) segítségével jön létre. A hőre nem lágyuló műanyagok a térháló-sűrűségtől függően különböző módon viselkednek. A sűrűn térhálós szerkezetű műanyagok, a duromerek, a műgyanták A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 104 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 105 ► 5.4 ábra: Hőre nem lágyuló műanyagok szerkezete A térben

ritkán hálós polimerek, az elasztomerek. A főlánc néhány száz atomjára egy keresztkötés jut. Az elasztomerek nagy rugalmasságú gumiszerű anyagok 5.5 ábra: Az elasztomerek szerkezete A hőre nem lágyuló műanyagok, mind a duromerek, mind az elasztomerek szerkezete amorf. A műanyagok érzékenyen reagálnak a hőmérséklet változására. A hőre lágyuló műanyagokban alacsony hőmérsékleten az óriásmolekulák hőmozgása elenyésző mértékű. Az anyag üvegszerű állapotban van. A hőmérséklet emelkedésével a polimerek Brown-féle hőmozgása nő, a láncmolekulák közti másodlagos kötések erőssége csökken. Adott hőfok elérése után a hőmozgás mértéke az üvegszerű állapot megszűnését eredményezi. Ez a hőmérséklet a üvegesedési Tg hőmérséklet Az üvegesedési hőmérséklet Tg felett az rendezetlen amorf szerkezetben a láncmolekulák mozgási szabadsága, az anyag nagy- rugalmas állapotát eredményezi. A kristályos

szerkezetben a rendezettség megakadályozza a láncmolekulák szabad mozgását. A nagyrugalmas állapot, kristályos szerkezetben a rendezettség megszűnése után, a kristályolvadási hőmérséklet Tm felett áll be A hőmérséklet további növekedésével az óriásmolekulák termikus energiája meghaladja a másodlagos kötések kötési energiáját. Adott hőfokon, a folyási hőmérsékleten Tf, a hőre lágyuló műanyag viszkózus folyós állapotba kerül. A polimer ömledék viszkoelasztikus jellegű, össze-nyomható A hőmérséklet növekedésével az ömledék viszkozitása csökken, egyre inkább hígfolyóssá válik. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 105 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 106 ► A térhálós szerkezetű hőre nem lágyuló műanyagok elsődleges kötései a hőmérséklet emelkedésével nem gyengülnek. Sem a

duromerek, sem az elasztomerek nem olvadnak meg. Adott hőmérséklet felett az anyagok termikusan bomlásnak indulnak, elváltoznak, szenesednek. A műanyagok hőmérsékletfüggő viselkedésére és felhasználhatóságára a termomechanikai görbék adnak információt. A termomechanikai görbék mechanikai anyagjellemzők változását ábrázolják a hőmérséklet függvényében. A görbéket dinamikus vagy statikus terheléssel, valamint a klasszikus anyagjellemzők meghatározására használt valamely vizsgálati módszerrel veszik fel. (56 ábra) A termomechanikai görbék jól mutatják az anyagok átmeneti hőmérsékletét, illetve hőmérséklettartományát. Információt adnak adott hőfokon az anyag várható viselkedéséről a X b X Y A T T A Y E E" c d X T 0 t0 X xB T tB A A Y 0 t0 Y YB tB Rm A 5.6 ábra: Termomechanikai görbék felvétele a) Görbefelvétel dinamikai igénybevétellel b) Görbefelvétel statikus igénybevétel c)

Görbefelvétel anyagjellemző kimérésével Az amorf hőre lágyuló polimerek az üvegesedési hőmérséklet Tg alatti tartományban használhatók. Az üvegesedési hőmérséklet felett Tg a makromolekulák közti másodlagos kötések erőssége gyengül Az anyag képlékeny, majd rugalmas-képlékeny állapotba kerül Az átmeneti hőmérséklet tartomány széles. (57 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 106 ► Műszaki anyagok A műanyagok szakadási nyúlás A / szakító szilárdság R m A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék melegen alakítható gyakorlati alkalmazási ◄ 107 ► hegeszthető önthető Tf Tg kemény/rideg Vissza képlékeny rugalmasképlékeny Rm A hőmérséklet [°C] 5.7 ábra: Amorf hőre lágyuló műanyagok termodinamikai görbéi hegeszthető önthető Tm Tf Tg kemény/rideg melegen alakítható gyakorlati alkalmazási szívós Rm képlékeny

szakadási nyúlás A / szakító szilárdság Rm Az amorf hőre lágyuló műanyagok alakadása széles hőmérséklet tartományban történik. A részben kristályos műanyagok a viszkózus folyás állapotáig két átmeneti hőmérséklet tartományt mutatnak. Az üvegesedési hőmérséklet alatt rendkívül ridegek. A műszaki gyakorlatban az üvegesedési Tg és a kristályolvadási átmeneti tartomány Tm között alkalmazhatók. Az anyagok Tg és Tm között szívós rugalmas viselkedésűek. Feldolgozásukra Tf felett kerül sor. (58 ábra) rugalmasképlékeny A hőmérséklet [°C] 5.8 ábra: Félig kristályos hőre lágyuló műanyagok termodinamikai görbéi A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 107 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 108 ► szakadási nyúlás A / szakító szilárdság Rm A térhálós polimereknél az üvegesedési

hőmérséklet az anyagok hidegállóságát, fagyállóságát jellemzi. Adott hőfok felett az anyagok a bomlásnak indulnak. gyakorlati alkalmazási tartomány kemény/merev R m A hőmérséklet [°C] 5.9 ábra: Hőre nem lágyuló műanyagok szakítószilárdságának és nyúlásának változása a hőmérséklet függvényében 5.2 A műanyagok előállítása A szintetikus úton előállított műanyagok nyersanyaga a barnaszén, a kőolaj, a földgáz vagy a műanyagok újrahasznosításával nyert piroolaj. Ezekből az alapanyagokból állítják elő az etilént, propilént, butadiént, benzolt, stb. További eljárással készülnek azok a monomerek melyek a polimergyártás alapja Az óriásmolekulákat • polimerizácival, • polikondenzációval és • poliaddicióval állítják elő. A műanyagok 70%-a, a hőre lágyuló műanyagok többsége polimerizációs termék. A polimerizáció során a monomerek melléktermék keletkezése nélkül kapcsolódnak

egymáshoz. A polimerizáció három lépésben játszódik le Az elsőben történik a monomerek aktivizálása, a másodikban a láncképződés, majd ezt követi utolsó lépésként a láncreakció megszakítása. A polietilén PE esetében az alapanyag az etilén [C2H2] gáz. A monomerhez 0,1–5% katalizátort, többnyire peroxidot [R-O-O-R] adnak A A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 108 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 109 ► peroxid hő hatására felbomlik majd a keletkezett R-O- gyök az etilén kettős kötését felszakítja. Ezzel újabb aktív egységet hoz létre, amely további C2H2 monomerek kapcsolódását teszi lehetővé. A láncnövekedés exoterm (hőtermelő) folyamat. A fejlődő hő elvezetéséről hűtéssel kell gondoskodni A polimerizációs fokot, a láncba beépülő alapegységek számát, a katalizátor mennyisége és az

aktivizálási energia határozza meg Minél több a peroxid mennyisége, annál rövidebbek a láncok. A reakció megszakítása többféle módon történhet: hidrogén (H) atom átrendeződéssel, két lánc összekapcsolódásával, vagy valamely a reakciót megszakító anyag hozzáadásával. A láncreakció megszakítása véletlenszerű, így a keletkező óriásmolekulák nem azonos hosszúságúak Közepes polimerizációs fokkal, átlagos molekulasúllyal jellemezhetők. A polietilén PE polimerizációja: R-O-O-RR-O+R-O R O H H C C H H 1. aktivizálás R O H H H H H H H H H H H H C C C C C C C C C C C C H H H H H H H H H H H H 2. láncképződés H H H H H H H H H H H H C C C C C C C C C C C C H H H H H H H H H H H H H H H H H C C C C H H H H 3. láncreakció megszakítása A polikondenzáció azonos vagy különböző monomerek reakciója kismolekulájú melléktermék keletkezése mellett. A kiinduló

monomerek kettős kötést nem, de reakcióképes csoportot tartalmaznak A kismolekulájú A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 109 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 110 ► melléktermék többnyire víz (H2O). A polikondenzációt a folyamatban résztvevő anyagok mennyisége irányítja. Amennyiben a mellékterméket nem vezetik el, a reakció leáll. Ez különösen fontos szerepet játszik a hőre nem lágyuló műanyagok esetében. A reakció a láncmolekulák kialakulása után megszakítható, majd a végleges alakadás során újból megindítható. Jó példa erre a hőre lágyuló polietiléntereftalát PET, illetve a hőre nem lágyuló fenol-formaldehid gyanta polikondenzációja. Az utóbbinál a láncmolekulák kialakulásakor nem távolítják el a vizet A köztes polikondenzációs termék ebben az állapotban több hónapig is tárolható A

gyanta térhálósodása hő és katalizátor hatására indul meg formázáskor A polietiléntereftalát polikondenzációja: H H HO C C OH C C O C O O H H H H O H H O O C O C C + n × H2O O H H n etiléndiol polietiléntereftalát tereftalát sav + A fenol-formaldehid gyanta térhálósodása: X OH OH H H X X C O C X fenol X formaldehid X C H OH H H X H OH OH H H C C H OH H C H H OH termoplasztikus H H C H + n × H 2O H C C OH H H X OH OH fenolformaldehid A poliaddició melléktermék képződése nélkül lejátszódó folyamat. A polimerek a monomeren belüli átrendeződés eredményeként jönnek létre. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 110 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 111 ► A poliuretán PUR poliaddiciója: O H H H H H H H H C HO C C C C OH C N C C C C C C N H H H H H H H H H H butiléndiol +

hexametilén - diizocianát H H H H O H H H H H H O O C C C C O C N C C C C C C N C H H H H H H H H H H H H n lineáris PUR (poliuretán) A vegyipar a hőre lágyuló műanyagokat por vagy granulátum formában állítja elő és szállítja a feldolgozónak. A hőre nem lágyuló műgyanták szintén por vagy folyékony félkész-termékként kerülnek tovább A feldolgozásra kerülő alapanyagok tulajdonságait különböző adalékokkal javítják. A stabilizátorok (max.3% Pb-,Cd-,Ca-,Sn-, fenol-és aminovegyületek) növelik a mű-anyagok fény- és vízállóságát, késleltetik az öregedésüket. Az antisztatikumok (fémpor, korom, étervegyületek) csökkentik a műanyagfelületek elektrosztatikus feltöltődését. A kenőanyagok a műanyagok könnyebb alakíthatóságát segítik elő. Színezőanyag adagolására kizárólag esztétikai szempontból kerül sor. 5.3 A műanyagok tulajdonságai A műanyagok sűrűsége ρ=0,91–2,40[g/cm3] értéktartományban

mozog, a legtöbb anyag sűrűsége 1,1–1,4 [g/cm3] között van. A műanyagok higroszkópos anyagok, nedvességfelvételük a levegő relatív páratartalmának függvénye. A nedvesedés folyamán a víz először a polimerek közti mikro-kapillárisokat tölti ki, majd a hidrofil csoportok (-OH;=NH;) körül alkot hidrátburkot. Ez a magyarázata annak, hogy a polimer nedvességfelvétele a láncmolekulába beépülő hidrofil csoportok számának függvénye. Az anyagok nedvesedési és száradási görbéje hiszterézis jelleget mutat (510 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 111 ► Műszaki anyagok A műanyagok Vissza ◄ 112 ► víztartalom víztartalom A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék 100 50 rel. légnedvesség [%] 50 100 rel. légnedvesség [%] 5.10 ábra: Műanyagok nedvességfelvétele A rugalmassági tényezőjük anyagtól függően E=150–20000 [MPa] (PE-LD alacsony

sűrűségű polietilén-üvegszállal erősített epoxigyanta). A szakítószilárdságuk Rm=10-1500 [N/mm2] (LDPE- alacsony sűrűségű polietilén-üvegszállal erősített epoxigyanta) értéktartományba esik. A nyúlásértékük A=0–1000 [%] között mozog. 1 szakítószilárdság R Rm 2 3 R Re 4 R 1. kemény, rideg műanyag polisztirol PS, duroplasztok 2. kemény, szívós kemény PVC, plexi PMMA 3. szívós PE, PA, PC 4. lágy, rugalmas műanyagok lágy PVC nyúlás 5.11 ábra: Műanyag szakítódiagramok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 112 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 113 ► A hőtágulási tényezőjük α=(60–200)·10−6 [K−1] értékkel a fémes szerkezeti anyagok hőtágulási tényezőjénél nagyobb. A hővezető-képességük a fémekénél jóval alacsonyabb, a hőre lágyuló anyagoké λ=0,14–0,40 [W/mK], a

haboké λ=0,017–0,035 [W/mK] tartományba esik. Az anyagok mechanikai anyagjellemzői nagymértében függnek az anyag hőmérsékletétől, nedvességtartalmától továbbá a terhelés idejétől. (5.12 ábra) PS 20 P PP 20 PE A LD PE M PM HD 40 szilárdság [N/mm 2] 20 ° 60 C PV szakítószilárdság [N/mm 2 ] 80 C 40 ° C 60 ° 80 C °C 10 5 3 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 10 hőmérséklet [°C] 10 -1 1 2 3 4 10 10 10 10 1 terhelés időtartama [h] 5.12 ábra: Hőre lágyuló műanyagok szilárdságának változása a hőmérséklet és terhelési idő függvényében A műanyagok viszkoelasztikus anyagok. A viszkoelasztikus viselkedés az anyagok kúszásában és ernyedésében nyilvánul meg. A kúszás állandó terhelés hatására bekövetkező időben növekvő alakváltozás. A műanyagok alakváltozása egyidejűleg rugalmas és maradó. A rugalmas alakváltozás pillanatnyi és késleltetett komponensből tevődik össze A maradó

alakváltozás mértéke a terhelés során nem, csak tehermentesítéssel határozható meg. (513 ábra) Az ernyedés nem más, mint az anyagban konstans deformáció hatására ébredő feszültség csökkenése az idő függvényében. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 113 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék alakváltozás R f =R Ar Vissza ◄ 114 ► R=0 maradó és késleltetett rugalmas rugalmas alakváltozás Ar rugalmas alakváltozás Ak késleltetett rugalmas Am maradó alakváltozás idő 5.13 ábra: A műanyagok viszkoelasztikus viselkedésének modellezése 5.4 Műanyagok modifikációk Mind a műanyagok előállításakor mind további feldolgozásukkor mód van arra, hogy tulajdonságaikat a felhasználási célnak megfelelően módosítsák. A modifikálás történhet az óriásmolekulán belüli szerkezet, illetve az óriásmolekulák

közötti kapcsolatok megváltoztatásával. A kopolimerizátumokban a makromolekulákat nem egy, hanem kettő vagy több monomerből állítják elő. A különböző egységek elrendeződése általában szabálytalan A polimerizáció tudatos irányítása blokkpolimerek kialakulásához vezet A blokk-polimerekben a monomer blokkok meghatározott szabályszerűséggel követik egymást A csepp-polimerizátumban a homogén polimerre másfajta monomerből álló aktivált oldalláncokat „cseppentenek”. A poliblendek polikötegek. Az anyagban többfajta óriás molekula kapcsolódik egymáshoz másodlagos kötéssel. A lágyított polimerek szilárdsága az alapanyag szilárdságánál kisebb, szívóssága viszont nagyobb, lágyuláspontja az eredeti érték alatt van. Az anyagtulajdonságok ilyfajta változása a polimerek távolságának növelésével, a másodlagos kötések gyöngítésével valósítható meg. A belső lágyítók kopolimerizátumot képeznek. A külső

lágyítók molekulái a polimerek közé ékelődnek, így növelik azok távolságát A habosított műanyagok sejtszerkezetes, ρ= 0,004–0,3 [g/cm3] sűrűségű anyagok. A habosítás fizikai vagy kémiai úton történik A fizikai habosítás a folyékony állapotú műanyag keverésével, habosító gáz bevezetésével, vagy fizikai habosító szerrel valósul meg A kémiai habosítás a mo- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 114 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A műanyagok Vissza ◄ 115 ► nomerek között, vagy a habosító anyagban lejátszódó kémiai folyamat eredménye. A térhálósított hőre lágyuló műanyagokban az anyag formázása során az óriásmolekulák között valós vegyértékkötést hoznak létre. Ez többnyire peroxid adagolással, vagy az anyag besugárzásával érhető el A töltő- és erősítőanyagokkal társított műanyagok- lehetnek

hőre lágyulók és nem lágyulók. A töltőanyagok elsősorban a műanyag árát csökkentik, az erősítőanyagok a mechanikai tulajdonságokat módosítják A töltő- és erősítőanyagok rendkívül sokfélék, szervetlenek (kőzetpor, fémpor, üvegszál különféle formában, szénszál) és szervesek (korom, faliszt, papír, textil stb.) 5.5 A műanyagok feldolgozása A vegyipar a hőre lágyuló műanyagokat por vagy granulátum formájában szállítja a feldolgozónak. A felhasználó megfelelő technológiával félkész termékeket, vagy zárt szerszámokkal alkatrészeket állít elő. 5.51 A hőre lágyuló műanyagok feldolgozó eljárásai • • • • a kalanderezés, az extrudálás, a fröccsöntés üreges alkatrészgyártási eljárások. A kalanderezést (5.14 ábra) elsősorban vékony filmek és fóliák előállítására alkalmazzák A kalander nem más, mint a hőre lágyuló műanyagok alakítására alkalmas hengermű. A kalanderre az

adalékokkal előre összekevert homogén polimer ömledék kerül A homogén ömledék előkészítése az „előplasztikálás”. Erre szakaszosan vagy folyamatosan kerül sor A gyártási művelet folyamán két vagy több fűtött forgó henger között alakítják a kívánt vastagságra az anyagot. Elvileg valamennyi hőre lágyuló műanyag kalanderezhető A gyakorlatban azonban a technológia elsősorban az amorf szerkezetű műanyagoknál vált be. Alakítás után a termék megfelelő hűtését és kalibrálását az úgynevezett követő berendezésekkel oldják meg. Az extrudálás (ábra) a polimer félkész-termék gyártás legfontosabb technológiája. Az eljárása fémprofilok sajtolásához hasonlítható Extrudálással elsősorban nagymolekulájú polimereket dolgoznak fel A képlékeny A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 115 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalomjegyzék Vissza ◄ 116 ► állapotba hozott anyagot gáztalanítás után, profil- és lemezgyártáskor nyitott szerszámon keresztül, csőgyártásnál tüskére sajtolják. 1 4 2 kalanderezés 3 extrudálás 5.14 ábra: Hőre lágyuló félkész termékek alakadó technológiái 1. beömlő nyílás 2 fűthető henger 3 extruder 4 fűthető szerszám A fröccsöntés a hőre lágyuló műanyag alkatrészek gyártástechnológiája. A technológia során a műanyagot képlékeny állapotban nagy sebességgel az alakító szerszámba juttatják. Az anyag a szerszámban nyomás alatt hűl le A fröccsöntés nagypontosságú technológia. Az előállítható termékek méretei rendkívül széles határok között mozognak A fröccsöntés ciklusai az 5.15 ábrán követhetők A fröccsöntő berendezés legfontosabb egysége maga a fröccsöntőszerszám. A szerszám üreges kiképzésű, amelybe forró polimer ömledék áramlik nagy sebességgel és nyomással.

A fröccsöntő szerszám és technológia tervezése összetett bonyolult folyamat Ezt a munkát ma szimulációs tervező rendszerek segítik. Az üreges testeket • • • • extrúziós fúvással, fröccsfúvással, rotációs öntéssel vagy más technológiákkal gyártott héjelemek összeépítésével állítják elő. Az extrúziós fúvásnál a még képlékeny állapotú extrudált csőanyag előgyártmányt a két félből álló alakító szerszámba helyezik. A szerszámot zárják, majd az anyagot sűrített levegővel a szerszám falához préselik. A fröccsfúvásnál az előgyártmány fémbetétre fröccsöntött termék. Az előgyártmányt a betéttel együtt helyezik a formázó szerszámba. A készrealakítás a betéten keresztüli fúvással történik A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 116 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 117

► fűtőtest 1. dugattyú F1 F2 fűtőhenger forma 2. 3. 4. 5.15 ábra: Fröccsöntés lépései 1. A fröccsöntő egység előre megy és csatlakozik a rögzített szerszámfelfogó laphoz 2. Megtörténik a fröccsöntés a dugattyú előre mozgatásával 3. A dugattyú visszahúzódik, elválik a szerszámtól, a termék a zárt szerszámban hűl 4. A szerszám nyit, a kidobó egység kidobja a kész alkatrészt részleges nyomás teljes nyomás 5.16 ábra: Üreges test kialakítása extrúziós vagy fröccsfúvással A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 117 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 118 ► A rotációs öntésnél a fűthető szerszámban megolvasztott polimer centrifugális erő hatására veszi fel a szerszám alakját. Az összeépítés nagy előnye, hogy különböző alapanyagból fröccsöntéssel vagy vákuum-formázással

gyártott héj is kombinálható. 5.52 A hőre nem lágyuló műanyagokat alakadó technológiái • a sajtolás és • fröccs-sajtolás. 2 1 2 3 1 2 5 4 6 3 5 1. töltőtér 2. bélyeg 3. munkadarab 4. alsórész 5. kidobó 4 1. bélyeg 2. töltőtér 3. ékbetét 4. kidobó sajtolás 7 5. torok 6. munkadarab 7. szerszámtest fröccssajtolás 5.17 ábra: Hőre nem lágyuló műanyagok alakadó technológiái A sajtolásnál az öntőgyanta por alakú. A polimerek és a térhálósodást megindító edző keveréke. A fűtött sajtolószerszámba adalékolt anyag képlékennyé válik A hő és edző hatására megindul a készre sajtolt darabban a térhálósodás. A fröccs-sajtoló berendezések hasonló módon működnek. A különbség a két eljárás között abban áll, hogy a sajtolóanyagot nem a szerszámban, hanem különálló egységben ömlesztik meg,és így juttatják a formába 5.6 A műszaki életben használatos műanyagok A műszaki életben a

polimerek megnevezésére szabványos azonosítóikat használjuk. Az alappolimerek és sajátos jellemzőik megnevezése MSZ EN ISO 1043-1:2002 alapján történik. A műanyagtermékek általános azonosítása pedig MSZ EN ISO 11469:2000 szerint. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 118 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 119 ► 5.1 táblázat: Műanyagok szabványos jelölése EP EP-GF MF PA PC PE PE-HD PE-LD PF PMMA PP PS PTFE PUR PVC PVC-P epoxigyanta üvegszállal erősített EP melamingyanta poliamid polikarbonát polietilén nagysűrűségű polietilén kissűrűségű polietilén fenol-formaldehid gyanta polimetilmetakrilát polipropilén polisztirol politetrafluoretilén poliuretán polivinilklorid lágyított polivinilklorid SAN akrilnitril-sztirol SB butadién-sztirol telítetlen poliészter üvegszálerősítéses UP UP UP-GF C klórozott D

sűrűség E I habosított flexibilis nagy szívós L lineráris, alacsony M közepes molekula N normál P lágyított növelt Ultra, lágyító mentes nagyon súly térhálós F H R U V W X Példa: PVCPI PVC P I = polivinilklorid = lágyított = szívós A műszaki gyakorlatban használatos polimerek áttekintése többfajta rendezőelv szerint történhet. Tárgyalhatók előállításuk, feldolgozhatóságuk, felhasználási területük de egyéb szempontok alapján is. A továbbiakban is célszerűnek látszik a szerkezet szerinti csoportosítást követni. Így a fő csoportok a hőre lágyuló, a hőre nem lágyuló műanyagok és az elasztomerek csoportja. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 119 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 120 ► 5.61 A hőre lágyuló műanyagok A hőre lágyulók az óriásmolekuláikat felépítő monomerek

elemei szerint lehetnek: • C-, H-, a láncban csak szenet (C) és hidrogént (H), • C-, H-, O-, a láncban szenet (C), hidrogént (H) és oxigént (O), • C-, H-, O-, N-, a láncban szenet (C), hidrogént (H), oxigént (O) és nitrogént (N), • C-, H-, halogéneket, • C-, H-, S-, tartalmazó polimerek. 5.611 A C-, H-t tartalmazó anyagok A polietilén PE (MSZ EN ISO 1872–1, MSZ EN ISO 1872–2) A legegyszerűbb polimer és egyben a legnagyobb mennyiségben gyártott műanyag. H H C C H H n Három alaptípusa: • a kissűrűségű (ρ: 0,92 [g/cm3]) PE-LD (low density polyethylene), • a nagysűrűségű (ρ: 0,96 [g/cm3]) PE-HD (high density polyethylene) és • a lineáris, kissűrűségű (ρ: 0,92 [g/cm3]) PE-LLD (low density polyethylene) A polietilén alaptípusok azonos monomerből, de eltérő technológiával készülnek. Tulajdonságaik és ebből adódóan felhasználhatóságuk is különböző Az PE-LD polimerizációja magas hőmérsékleten (T=200

°C) és nagy nyomáson (p= 1500–2000 bar) 0,01% O2 katalizátorral történik. A nagy hőfejlődés miatt megfelelő hűtést kell biztosítani. Az anyag alacsony sűrűsége a viszonylag alacsony kristályossági fokkal magyarázható Ez a láncmolekulák nagymértékű elágazására vezethető vissza A PE-LD-ből elsősorban fóliák, csomagoló-anyagok alapanyaga. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 120 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 121 ► Vissza ◄ 121 ► 5.2 táblázat: A C-, H-, tartalmazó hőre lágyuló műanyagok jellemzői Anyagjellemzők Sűrűség Szakítószilárdság Nyúlás Rugalmassági tényező Fajlagos ütőmunka (20 °C) Hőállóság Fajlagos ellenállás ρ Rm A E KCU ΔT ρE LDPE 0, 910 8–10 600 150–400 [g/cm3] [MPa] [%] [MPa] [kJ/m2] °C [Ωcm] −80–+80 1017 HDPE 0, 950 20–30 400–800 700–1500 10

−60–+90 1017 PP 0, 905 30–37 400–700 800–1200 4–8 −10–+110 1017 PS 1, 050 50–60 2–4 3300 2 −50–+85 1018 5.3 táblázat: A C-, H-, O- tartalmazó hőre lágyuló műanyagok jellemzői Anyagjellemzők Sűrűség Szakítószilárdság Nyúlás Rugalmassági tényező Fajlagos ütőmunka (20 °C) Hőállóság Fajlagos ellenállás ρ Rm A E KCU T ρE A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék [g/cm3] [MPa] [%] [MPa] [kJ/m2] °C [Ωcm] PMMA POM PC 1,18 65–75 2,5–5 3300 2 max. 100 10716 1,42 70 20 3300 8 75 1015 1,20 65 6 2200 35 −90–140 1017 PC+30% üvegszál 1, 050 50–60 2–4 3300 2 −50–+85 1018 Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 122 ► A PE-HD nagysűrűségű polietilén normál nyomáson (T=20–70 °C) fémkatalizátorral polimerizált anyag. A óriásmolekulák polimerizációs foka és linearitása nagy. Az anyag kristályossága

eléri a 60–80%-ot A PE-HD-ből tömítések, szerelvények, személygépkocsi üzemanyagtartályok készülnek. Az PE-LLD kissűrűségű lineáris polietilén tulajdonképpen kopolimer, 3–5% hexén monomert is tartalmaz. A monomerek oldalláncokként ülnek rá a polimerre, szabályos elhelyezkedésük az anyagszerkezet nagyobb rendezettségét és így az anyag jobb mechanikai tulajdonságait eredményezi. A polietilén további modifikációi térhálósított és habosított változata. A polipropilént PP (MSZ EN ISO 1873–1, MSZ EN ISO 1873–2) monomerjéből alacsony nyomáson polimerizációval állítják elő Az a műszaki propilén kristályos szerkezetének köszönheti szilárdságát, hőállóságát. A kristályosság a láncmolekulák szabályos rendezettségének eredménye Az óriásmolekulákban –CH3 oldalcsoportok azonos térbeli helyzetűek, a polimer felépítése izotaktikus. Az izotaktikus polipropilént fémkatalizátorral állítják elő H H C C

H H C H n H Különböző modifikációi 5% etilénnel előállított kopolimerizátuma, üvegszállal erősített változata a polipropilén széleskörű felhasználását teszik lehetővé. A járműiparban társított PP-ből fűtésvezetékek, fék- és hűtőfolyadék-tartály, ütközőt, műszerfalat stb. gyártanak A polisztirolt PS (MSZ EN ISO 1622–1, MSZ EN ISO 1622–2) sztirol polimerizációjával állítják elő. Az óriásmolekulában a benzol gyűrű szabálytalan térbeli elrendeződést mutat. Ebből adódik, hogy a polisztirol amorf szerkezetű Kemény rideg anyag A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 122 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék H H C C H ◄ Vissza 123 ► n A homopolimer jelentősége a műszaki gyakorlatban kicsi. Annál fontosabbak a PS kopolimerjei A polisztirol modifikációkat elsősorban az anyag szívósságának és

hőállóságának javítására fejlesztették ki Az akrilnitril-sztirol SAN, illetve a sztirol-butadién SB kopolimerizátumok ütésálló anyagok. H H H H H H H H H H C C C C C C C C C C H C H n H H H n N SAN SB Az akrilnitril-butadién–sztirol ABS hármas kopolimerizátum. Kiváló tulajdonságú műszaki anyag. Amorf szerkezetéből adódóan széles hőtartományban formázható, alakítható Háztartási, elektronikai berendezések burkolóanyaga. A járműiparban fröccsöntött kül- és utastéri elemek készülnek belőle. 5.612 A C-, H-, O- tartalmazó hőre lágyuló műanyagok A polimetilmetakrilát PMMA (MSZ EN ISO 7823–1, MSZ EN ISO 7823–2) plexiüvegként ismert. A metilalkohol-észter polimerizátuma A metilmetakrilát monomer szobahőmérsékleten egyszerű körülmények között polimerizálható. A lemez- és profil- félkész termékeket monomer öntéssel állítják elő A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalomjegyzék Vissza ◄ 123 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 124 ► H H C H H C C H n O C O H H C H Az amorf szerkezetű PMMA nagyon jól fröccsönthető. A „plexi” kitünő optikai tulajdonságú, törésálló, melegen formázható és ragasztható. A járműiparban a PMMA hátsó-és irányjelzőlámpák búra anyaga. A polioximetilén POM (MSZ EN ISO 9988–1) szerkezete egyszerű. A hoszszú láncmolekulákat formaldehid monomerek alkotják H C H O n A lineáris egyenletes hosszúságú polimerek 60–80%-a kristályos tartományokban rendeződik. Ez biztosítja az anyag szilárdsági értékekét, időtartam-szilárdságát Általában üvegszállal erősítik Fogaskerekek, csapágyak készülnek belőle. A polikarbonát PC (MSZ EN ISO 7391–1, MSZ EN ISO 7391–2) szívós, kemény jó szigetelőképességű és hőállóságú anyag. Hátránya, hogy

feszültségkorrózióra hajlamos A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 124 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 125 ► H H O C H C H C O C O H H n Korrózióérzékenysége üvegszál erősítéssel csökkenthető. Nagy mennyiségben biztonsági üvegként alkalmazzák 5.613 A C-, H-, O-, N-, tartalmazó hőre lágyuló műanyagok A poliamid PA (MSZ EN ISO 1874–1, MSZ EN ISO 1874–2) a polikondenzációs termék. Előállítása különböző módon történhet A PA66 előállítása: H H H H H H H H H H H N C C C C C C H H H H H N + H N C C C H H H H O H N C H C + adipinsav C C 6 H H O C C hexametilén-diamin H H O H H H O PA 66 + n × H2 O C 4 H H O O n A PA6 polikondenzációja H H H H H C C C C C H H H H H H H O N H C H N C H H O + n × H 2O C PA6 5 O n

aminokapronsav A poliamidok jellemző csoportja a karbon-amid (–CONH) csoport. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 125 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 126 ► ◄ 126 ► 5.4 táblázat: A C-, H-, O-t tartalmazó műanyagok jellemzői Anyagjellemzők Sűrűség Szakítószilárdság Nyúlás Rugalmassági tényező Fajlagos ütőmunka (20 °C) Hőállóság Fajlagos ellenállás PA 6 ρ Rm A E KCU T ρE [g/cm3] [MPa] [%] [MPa] [kJ/m2] °C [Ωcm] 1,13 50–80 250 1700 30 −50–100 1014 PA 6+30% üvegszál 1,35 120 6 7000 20 −50–220 1014 PUR PUR lágyhab keményhab 0,02–0,04 0,02–0,03 0,1–0,2 0,25–2 200–300 6–10 – 2–20 – – −40–100 −100–120 5.5 táblázat: A C-, H-, halogén elemeket tartalmazó műanyagok Anyagjellemzők Sűrűség Szakítószilárdság Nyúlás Rugalmassági tényező Fajlagos ütőmunka (20 °C)

Hőállóság Fajlagos ellenállás ρ Rm A E KCU T ρE A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék [g/cm3] [MPa] [%] [MPa] [kJ/m2] °C [Ωcm] PVC PVC PTFE kemény kemény modifikált 1, 35 1,35 2,1–2,3 50–60 35–50 20–30 10–50 30–100 150–500 2000–3000 1800–2300 350–700 2–5 30–50 15 −5–75 −40–75 −200–260 1016 1015 1018 Vissza Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 127 ► A műszaki gyakorlatban használatos poliamidok a (–CH2) csoportok számában különböznek egymástól. Az anyagok jelölése az őket felépítő alapegységekben előforduló C atomok számának megadásával történik A poliamid kristályos szerkezetű Az anyag kristályossága az amid csoport polaritása miatt nagymértékben függ a poliamid ömledék lehűlési sebességétől A PA szilárdsága közepes. Szívósságát alacsony hőmérsékleten is megőrzi. Kopásálló,

a siklási tulajdonságai jók A nedvességfelvétele nagy A (–CONH) csoport erősen köti magához a vizet, így a nedvességfelvevőképesség a polimerben előforduló (–CONH) csoport gyakoriságának a függvénye. A [(-CH2)/(-CONH)] csoportok aránya a poliamid szilárdságára és olvadáspontjára is hatással van A [(CH2/CONH)] arány csökkenésével növekszik az anyagok ridegsége és keménysége, a szívóssága pedig csökken. Ugyanakkor nő az olvadáspontjuk és a kopásállóságuk, ellentétben a vízfelvételükkel és hőtágulásukkal A poliamidok különböző gépészeti elemek pl. csapágyperselyek, támcsapágyak, tömítőgyűrűk stb alapanyaga Az aromás poliamidok – aramidok – láncmolekulái aromás gyűrűket tartalmazó poliamidok. Változataik az amid csoport – benzolgyűrű kapcsolódásban különböznek egymástól Az aramidok elsősorban szálerősítő-anyagként hódítottak teret (KEVLAR). A poliuretánt PUR izocianátból és szerves

alkoholból állítják elő poliaddicióval. O H H H H H H O C N C C C C C C N C H H H H H H H H n A szerkezettől függően lehet hőre lágyuló, gumiszerű térhálós termoplaszt vagy habanyag. A poliuretán habosodása az izocianát és víz reakciójakor keletkező CO2 gáz, vagy adagolt habosító anyag hatásának eredménye. A habosított anyagok térhálós szerkezetűek. A habok keménysége a térhálósodás mértékének függvénye A lágyhab ritkán, a keményhab sűrűn térhálós A térhálós PUR anyagok termikusan instabilak Hő hatására a polimerek közti kötések felbomlanak, az anyag lehűlésekor újraképződnek. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 127 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 128 ► A PUR felhasználása az anyag mind három formájában széles körű. Különböző profilok, csövek tömítések,

csillapítóegységek, a járműiparban kül- és beltéri karosszériaelemek, habosított kormánykerék stb. készül belőle. 5.614 A C-, H-, halogén elemeket tartalmazó műanyagok A PVC polivinilkloridot (MSZ EN ISO 1060, MSZ EN ISO1163) monomerjéből polimerizációval állítják elő H H C C H Cl n A PVC polimerizációs foka viszonylag alacsony. Az anyag szerkezete amorf. A tiszta PVC kemény rideg anyag Az óriásmolekulák közti dipólus kötések erőssége miatt képlékenyen nem dolgozható fel. Az anyag tulajdonságait lágyítással módosítják A polivinilklorid lágyítása történhet külső és belső lágyítókkal. A lágy PVC külső lágyítókat, kismolekulájú észtereket tartalmaz. A kemény PVC polimerjei kopolimerizátumok A lágyítók az óriásmolekulákba oldalláncként épülnek be. A PVC az utóbbi időben fenntartással kezelt anyag. Nem tökéletes égésekor sósav gáz szabadul fel, ami erősen szennyezi a környezetet. A

politetrafluoretilén PTFE (MSZ EN ISO 13000-, MSZ EN ISO 13000–2) a gázhalmaz-állapotú F F C C F F n monomerből állítják elő polimerizációval. A PTFE az óriásmolekulák szimmetrikus felépítésének köszönhetően kristályos szerkezetű. A kristályosság mértéke poralakban eléri a 93-98%-ot Az anyag a hőre lágyuló műanyagok klasszikus technológiáival nem alakítható. A PTFE különböző hőfokokon fázisátalakul. A fázisátalakulás térfogat növekedéssel jár. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 128 ► Műszaki anyagok A műanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 129 ► Vissza ◄ 129 ► 5.6 táblázat: A C-, H-, halogén elemeket tartalmazó műanyagok Anyagjellemzők Sűrűség Szakítószilárdság Nyúlás Rugalmassági tényező Fajlagos ütőmunka (20 °C) Hőállóság Fajlagos ellenállás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalomjegyzék ρ Rm A E KCU T ρE [g/cm3] [MPa] [%] [MPa] [kJ/m2] °C [Ωcm] PPS 1, 35 75 3 3400 – −60–140 1016 PSU 1, 37 85 30–80 2400 – −80–180 1017 PESU 1,24 70 50–100 2500 15 −80–150 1016 Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A műanyagok Vissza ◄ 130 ► A teflont szinterezéssel dolgozzák fel, többnyire bevonatot készítenek belőle. A poli-tetrafluoretilén siklási tulajdonságai nagyon jók Valamennyi műanyag közül legkisebb a súrlódási tényezője. Nem ragasztható A gépipar kenésmentes csapágyak gyártására használja. 5.615 A C-, H-, S-t tartalmazó műanyagok A poliszulfidok PPS, poliszulfonok PSU (poliszulfon) és PESU (poliéterszulfon) olyan aromás, lineáris polimerek, amelyek főlánca ként is tartalmaz. A PPS nagymértékben kristályos, a PSU és PESU amorf szerkezetűek A PPS üvegszállal társított változata különösen kedvező tulajdonságokat mutat A PESU a

járműiparban kenésmentes csapágyak csapágybetét anyaga 5.7 A hőre nem lágyuló műanyagok A fenolformaldehid PF gyantákat (MSZ EN ISO 14526–1;MSZ EN ISO 14526) fenolból és formaldehidből polikondenzációval állítják elő. A folyamatot a térhálósodás előtt megszakítják. Az anyag végleges szerkezete az alakadás során katalizátor –edző- és hő hatására jön létre. A formaldehid gyantát csak töltőanyaggal illetve társító anyaggal használják. A töltőanyag lehet faliszt, kőpor, papír. Társítóanyagként üvegszál jön szóba A formaldehid gyanták nagy keménységűek, jó szigetelők. A gépiparban csapágyszék, fogaskerék, fékbetét készül belőlük. A telítetlen poliészter UP gyanták (MSZ EN ISO 14530–1, MSZ EN ISO 14530–2, MSZ EN ISO láncmolekulái az alap monomerekből (maleinsav és etiléndiol) polikondenzációval jönnek létre. Maga a térhálósodás polimerizáció eredménye A folyamat sztirollal katalizátor

hatására játszódik le A katalizátor (edző) 70–100 ºC-on aktivizál. A Szobahőmérsékleten a térhálósodás csak gyorsító hatására indul meg A tiszta telítetlen poliészter üvegszerű rideg anyag. Önmagában fémipari ragasztó Szerkezeti anyagként csak társított modifikációja jön szóba Legfontosabb erősítőanyaga az üvegszál, rövid szálas (0,5 mm), hosszú szálas (4 mm), szövet, köteg, szálakból préselt lap formájában. A társított anyagot széles körben használják fel, kezdve az építőipartól a járműiparig. Az epoxigyanták (MSZ EN ISO 3673-, MSZ EN ISO 3673–2) láncmolekulái polikondenzációs termékek A polimerek térhálósodása poliaddició ered- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 130 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A műanyagok Vissza ◄ 131 ► ménye. A térhálósodást megindító edző nem katalizátor, hanem az

anyag szerkezetébe beépülő komponens. Így pontosan meghatározott mennyiségben adagolható Miután az epoxigyanták megkötése poliaddiciós folyamat, nyomás nélkül feldolgozhatók Öntéskor minimális a fogyásuk Nagyon jó a tapadó-képességük, kiváló fémipari ragasztók. Az epoxigyantákat sokféle társításban dolgozzák fel Üvegszállal erősítve repülőgép-alkatrészek, hajótest, sporteszközök, csövek stb. készül belőlük. 5.8 Az elasztomerek A régóta felmerülő vitakérdés, hogy a gumi a műanyagok közé sorolható-e részben igennel válaszolható meg. A gumik ugyanis felépítésükben és előállításukban nagyon sok hasonlóságot mutatnak a műanyagokkal A természetes gumi alapja a kaucsuk, azaz a nyersgumi. A nyersgumiból több lépésben állítják elő a készterméket. A kaucsukból többlépcsős keveréssel készül a mesterkeverék. A mesterkeverék az adalékanyagok hozzáadása után kerül kalanderre vagy extrúderbe. A

kalanderezéssel gumilemezeket vagy gumival bevont termékeket gyártanak Extrudálással szintén lemezek, csövek és egyéb profilok készülnek. Az anyagfelhasználás szempontjából fontos tulajdonságait a gumi a vulkanizálás során nyeri el. A vulkanizálás a gumit felépítő óriásmolekulák térhálósítása A természetes és mesterséges kaucsuk vulkanizálására ként (S) illetve kéntartalmú anyagot használnak A vulkanizálás, mint a gumigyártás utolsó lépése meghatározza a termék alakját, valamint fizikai, mechanikai tulajdonságait. A szintetikus gumik különböző polimerek (poliizprén, polibutadién) és kopolimerek (polibutadién, butadiénsztirol, stb.) vulkanizált változatai A gépjármű gumiabroncsok tulajdonképpen szálerősített elasztomer kompozitok. A gumiabroncsok fő szerkezeti részei a szövetváz, a perem-, illetve a futó-, és oldalgumi. A szövetváz maga is összetett szerkezetű. A szilárd vázat különleges kialakítású

szövet képezi. A szövetváz anyaga szerint: textil, üvegszál, acél vagy egyéb nagy szilárdságú szövet (pl. aramid) A szilárd vázat gumiba ágyazzák. A perem köti össze az abroncsot a pánttal A futó intenzív koptató, az oldalgumi pedig hajlító igénybevételnek van kitéve Így az egyes részekbe „beépített” gumik tulajdonságai is eltérők. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 131 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék A műanyagok Vissza ◄ 132 ► 5.9 A műanyagok megmunkálhatósága A hőre lágyuló műanyagok melegalakítással jól formázhatók. A lemez vagy fólia félkész gyártmány előmelegítés után mélyhúzással, túlnyomással vagy vákuumformázással alakítható. A műanyagok jól forgácsolhatók. A megmunkálás a rossz hővezető képességük miatt csak éles sima szerszámmal, ha kell, hűtéssel történhet. A hőre lágyuló

műanyagok forgácsolási tűrése nagyobb, mint a fémeké. Ennek oka a nagyobb mértékű hőtágulásuk és nedvesség felvételük. A társított műanyagok erősen koptatják a megmunkáló szerszámot. A hőre lágyuló műanyagok hegeszthetők (a hőre nem lágyulók és az elasztomerek értelemszerűen nem). A különböző termoplasztok összehegeszthetőségét az anyagok keverhetősége határozza meg A hegesztés történhet forrógázzal, extrúziós hegesztéssel, dörzshegesztéssel és fűtőelemes hegesztő berendezésekkel. Megfelelően választott ragasztóval, az előírt ragasztási technológia betartásával a műanyagok jól ragaszthatók. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 132 ► Műszaki anyagok Kompozitok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 133 ► 6. Kompozitok A kompozitok két komponensből, az alapanyagból mátrix és a társított, mechanikai tulajdonságaitól

függően erősítő- vagy töltőanyagból épülnek fel. 6.1 táblázat: A kompozitok osztályozása Erősítő Mátrix Fém Fém Műanyag PTFE töltőanyagú bronz csapágy műszálerősítéses műanyag bronzpor töltésű PTFE, fémszál erősítésű gumi Üveg/kerámia fémszál erősítésű rétegelt üveg biztonsági üveg Műanyag Üveg/kerámia keményfémek, részecske erősítéses Al szálerősítéses műanyagok, (GFK,CFK,AFK,) Szálerősítéses kerámia A fémkompozitok (metal matrix composites=MMC) alapanyaga többnyire könnyűfém, alumínium vagy magnézium. A fémkompozitok mint a szálerősítéses műanyagok a könnyűszerkezetes anyagok. A legfontosabb előnyük a műanyag kompozitokkal szemben, a melegszilárdságuk. A társítóanyag geometriai méretétől függően részecske vagy szálerősítésű anyagok. A részecske kompozitok rendszerint diszperz rendszerek A szálerősítéses anyagok szilárdsági értékei magasabbak, de a

feldolgozhatóságuk és a megmunkálhatóságuk is nehezebb A fémkompozitok társítóanyagaival szemben a legfontosabb követelmény, hogy olvadáspontjuk a mátrix olvadáspontjánál alacsonyabb legyen, az olvadáspont hőmérsékletén ne károsodjon, a mátrixszal ne lépjen reakcióba. Társítóanyagként szénszál csak feltételesen jöhet szóba, szerves- és üvegszál egyáltalán nem. A fémkompozitok társítóanyaga a kerámia A társítás célja rendszerint a melegszilárdság és a rugalmassági modulus növelése, de a társítóanyag a kopásállóságot is növeli. A részecsketársítás a szilárdságot gyakran csökkenti, miután a fémes alap folytonosságát megszakítja. Az MMCs kompozitok szilíciumkarbid (SiC) erősítésű fémkompozitok. Az SiC-részecske erősítésű kompozit melegszilárdsága magas (motordugattyú anyaga) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 133 ► Műszaki anyagok Kompozitok A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 134 ► Az MMCs kompozitok különleges csoportja a keményfémek. Az alapmátrix kobalt. A társítóanyag szilícium-karbid (SiC), továbbá magas olvadáspontú fémek (W,Ti) karbidjai. A CMC (Ceramic Matrix Composites) kerámiamátrix kompozitok jó hőállóságú, korrózió és kopásálló anyagok. Gyakorlati alkalmazásnál a legnagyobb probléma a ridegségük. A társítás legfontosabb célja, tehát a szívósság növelése. Ezt többnyire kerámia szál- vagy lemez-társítóanyaggal érik el. A szálak illetve lemezek feladata a repedéscsúcsok áthidalása A CMC anyagok gyakorlati alkalmazására jó példa a Mercedes kerámiaféktárcsája. 5 szálerősítés+ polimermátrix szálerősítés+fém kevlár-epoxigyanta 2 fajlagos szilárdság (10 Nm/g) A PMC (Polimer Matrix Composites) műanyag kompozitok, gyakorlatban jelenleg a leginkább elterjedtek, viszonylag olcsók, jól

alakíthatók és nagyszámú variációjuk létezik. 2,5 bór-alumínium szálerősítéses üveg bór-titán bórnagyszilárdságú epoxigyanta szénszálepoxigyanta fém E-üveg+ epoxigyanta szénmagnézium polimer 0 5 7,5 2,5 fajlagos rugalmassági modulusz (10 4 Nm/g) 10 6.1 ábra: Szálerősítéses kompozitok tulajdonságainak összehasonlítása 6.1 A műanyag kompozitok 6.11 Műanyag részecske kompozitok A szakirodalomban a műanyag részecske társítóanyag kombinációként említett kompozitok egyik fajtája, nem más, mint a hőre lágyuló műanyagmodifikációk egyike, a poliblend. A műanyag fogaskerekek és csapágyak anyaga többnyire, a nagy nyomószilárdságú poliamid (PA), ill. polioximetilén (POM), valamint a jó siklási tulajdonságokat biztosító, kis súrlódási tényezőjű politetrafluoretilén (PTFE) kombinációja. A PTFE helyett gyakran grafitot, molibdéndiszulfidot (MoS2), vagy egyéb kenőanyagot is hasz- A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 134 ► Műszaki anyagok Kompozitok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 135 ► nálnak. Nagyobb terhelések esetén a megfelelő nyomószilárdságot üvegszál-, szénszál-erősítéssel biztosítják 6.12 A szálerősítéses műanyag-kompozitok A szálerősítéses műanyag-kompozitok mátrixa hőre lágyuló vagy hőre nem lágyuló műanyag illetve elasztomer. A szálerősítés, a szálak anyagától, geometriájától és rendezettségétől függően rendkívül sokfajta. Az erősítő szálanyag többnyire üvegszál, szénszál és aramid. Az üvegszál (GF) többnyire olcsó, jó szigetelő (vezető lapoknál különösen fontos) és nem gyúlékony. A mechanikai tulajdonságai jók, a fajlagos sűrűsége viszont a többi szálanyaghoz viszonyítva magas A szénszál (CF) szilárdsága és így az erősítő hatása nagyobb, mint az üvegszálé. Sűrűsége alacsonyabb

Drágább, ugyanakkor félvezető is, ami adott esetben kívánatos, de nem kívánatos is lehet. A szakadási nyúlása alacsonyabb, mint az üvegszálé, többfajta szénszáltípus létezik. Ezek mechanikai tulajdonságai különbözőek és széles tartományt fednek le Az aramidszál (AF) árfekvése a szénszál és üvegszál között van. Magas a szakítószilárdsága, a rugalmassági modulusa A szénszállal és üvegszállal összehasonlítva a sűrűségük a legalacsonyabb Nyomásra, hajlításra kevésbé terhelhetők, és nehezen dolgozhatók fel. 6.2 táblázat: Szálanyagok tulajdonságai Üvegszál Szénszál Aramid E ε ρ σB [g/cm3] [MPa] [%] [GPa] 2,6 1,7–1,9 1,44 2500–3500 3500–6400 3600 4,5–5,5 0,6–1,4 2–4 75–85 230–590 60–190 A rövidszáltársításnál (l~100 μm), a szálak szilárdságnövelő hatása kisebb, mint a hosszú szálaknál. A kompozit-keverék fröccsöntéssel feldolgozható A rövidszál-erősítéses anyagok

bizonyos mértékű anizotrópiát mutatnak. A fogyásuk is anizotróp A szálrendeződés irányában a fogyás mértéke kisebb, mint arra merőlegesen. (A szálak hőtágulási tényezője kisebb.) Ezt a tényt a gyártmány kialakításánál figyelembe kell venni A hosszúszáltársításnál a szálerősítéssel elérhető szilárdsági értékek nagyobbak, mint a rövidszálas erősítésnél, de a feldolgozásnál a fröccsöntés, mint technológia nem jön szóba. Valamilyen formában strukturált szálanyagot (szövött, kötött, csomózott, kötegelt, rétegelt) kézi vagy gépi úton laminálják. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 135 ► Műszaki anyagok Kompozitok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 136 ► ◄ 136 ► 6.3 táblázat: Szálerősítéses kompozitok tulajdonságai Kompozit GFK CFK ρ Rm A E [%] (g/cm3) [N/mm2] [%] [N/mm2] EP 60 - 365 3,5 - UP

35 1,5 130 3,5 10800 PA 66 35 1,4 160 5 5000 PC 30 1,42 90 3,5 6000 PPS 30 1,56 140 3,5 11200 PPS 30 1,45 190 2,5 17150 PAI 30 1,42 205 6 11700 Alap Szálerősítés A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Felhasználás tengelyek, csuklók tartályok, karosszéria elemek nagyfelületű, merev burkolatok elktrochnikai készülékek doboza elektrotechnika elektrotechnika, készülékek doboza tömítés, szelepülék Vissza Műszaki anyagok Kompozitok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 137 ► műanyag kompozit réteg-kompozit részecske-kompozit szálerősítéses kompozit hosszúszál rövidszál szálpaplan szálszövet rétegelt szál 6.3 ábra: Műanyag kompozitok szálerősítés különböző lehetőségei A szálanyag-paplanok szilárdságnövelő hatása a legalacsonyabb, ugyanakkor jól feldolgozhatók. A gyantával átitatott végtelenített

szálkötegekkel érhető el a legnagyobb szilárdság szálirányban. A szilárdsági értékek a szálirányra merőlegesen nagyon alacsonyak A szövetek strukturált erősítő anyagok. A szálszövet kompozitok szilárdsága, a szálanyagpaplan és szálköteg erősitette kompozitok szilárdsága közé esik. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 137 ► Műszaki anyagok Anyagválasztás, anyagadatbázisok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 138 ► 7. Anyagválasztás, anyagadatbázisok 7.1 Anyagválasztás Az anyagválasztás a tervező mérnök fontos feladatai közé tartozik. A bevezetésben már említésre került, hogy az alkatrészek, szerkezetek élettartama és gazdaságos gyárthatósága szempontjából meghatározó az anyagválasztás, • • • • • • • új termék fejlesztésénél, adott termék fejlesztő- vagy káreset utáni módosításánál, a termék

konstrukciós, az üzemi feltételek, a gyártástechnológia illetve a költségszerkezet változtatásakor szükséges Az anyagválasztás összetett feladat, rendkívül sok szempont befolyásolja. alkatrész méretezés tervezés -terhelés -funkció -hőhatás -korróziós közeg -szabványok, előírások -felület -helyigény -súly -merevség -biztonság -élettertam anyag -anyaggal szembeni követelmény -jellemzők -szubkritériumok -fémtani jellemzők -alternatív megoldásokk gyártás kalkuláció -technológiai választás -megmunkálás -rendelkezésre álló géppark -személyzet -külső beszállítók -darabszám -költség -minőségbiztosítási redszer -selejt -amortizáció -anyag újraértékesítés alkatrész teherviselő képesség működőképesség döntés minőség gyárthatóság helyes konstrukció követelményeknek megfelelő minőség költség gazdaságosság 7.1 ábra: Az anyagválasztás szempontjai A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 138 ► Műszaki anyagok Anyagválasztás, anyagadatbázisok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 139 ► Az első lépés, mindig a termékkel szembeni követelmények részletes elemzése. Ezt követi az alternatív megoldási lehetőségek összeállítása, majd a döntést előkészítő értékelés objektív, szubjektív illetve tapasztalati kritériumok alapján. A termékkel szembeni követelményeket, az igénybevétel, a gyárthatóság és a gyártási feltételek, valamint a környezetkímélő tulajdonságok együttesen szabják meg. Az igénybevétel: • a terhelés módjának (húzó-, nyomó-, hajlító, összetett), időbeli lefolyásának (statikus, dinamikus, fárasztó,stb.) nagyságának, • az üzemi körülményeknek (hőterhelés, koptató igénybevétel, korrózív hatás, fizikai hatás) a függvénye. A gyárthatóságot az anyag technológiai

tulajdonságainak az összessége: • • • • • • önthetőség kovácsolhatóság alakíthatóság, hőkezelhetőség forgacsolhatóság, hegeszthetőség biztosítja. Az anyagválasztáshoz szükséges információk • • • • • • • • műszaki táblázatokból, szabványokból, szakirodalomból, cégismertetőkből, bevált alkalmazások alapján, káresetelemzésekből, anyagadatbázisokból és szakértői rendszerek segítségével szerezhetők be. Az anyagválasztást ma már több kidolgozott módszer segíti (értékanalízis, Ashby-féle anyagválasztási koncepció, mátrixelemzés stb.) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 139 ► Műszaki anyagok Anyagválasztás, anyagadatbázisok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 140 ► 7.2 Anyagadatbázisok A számítógépes anyagadatbázisok valamilyen rendszerező elv szerint strukturált, lekérdező programmal

bővített rendszerek. Az adatbázisrendszerek terjedelmükben (átfogó, vagy adott anyagcsoportra vonatkozó), elérhetőségükben (internetes, vagy adathordozón hozzáférhető), az adatok minőségében (nyersadatok, átlagolt adatok, egyeztetett adatok stb.), illetve rendszerükben (aszerint, hogy gyártó, forgalmazó, vagy független intézet fejlesztette őket), különböznek egymástól. 7.21 A CES (Cambridge Engineering Selector) A CES jelen pillanatban a legátfogóbb, teljes anyagpalettával dolgozó számítógépes rendszer, Az anyagkiválasztó programrész alapja, az ASHBféle rendszerező módszer. A különböző módon hozzáférhető adatbázisok általában adott anyagcsoportra (fémes anyagok, műanyagok, kerámiák,) készültek vagy készülnek. AWIAM-METALLINFO IMA on-line adatbankja a fémes szerkezeti anyagokról ad teljeskörű infomációt. Az „insitu” információs adatbázis szintén szintén fémes anyagokra készült. A jó öreg

„Stahlschlüssel”-acélatlasznak is van elektronikus változata. A műszaki gyakorlatban használatos műanyagokról is számtalan számítógépes adatbázis áll rendelkezésre. Ezek közül is nem egy internetes hozzáférhetőséggel rendelkezik Az adatbázisok többsége nemcsak adatokat, hanem az anyagok adott körülmények közötti viselkedését leíró függvényeket is tartalmaz, ami nagy segítséget ad az anyagkiválasztásában (CAMPUS, GE Polymerland North America, Kunststoff datenbank). A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 140 ► III. RÉSZ FUNKCIONÁLIS ANYAGOK Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 142 ► 8. Vezetők Az anyagok elektromos viselkedése Az elektromos áram a töltéshordozók adott irányban való szabad mozgása. A töltéshordozók valamennyi halmazállapotban jelen lehetnek A továbbiakban szilárd testekben – elsősorban

kristályos anyagokban nézzük a vezetőképesség kialakulását, amely az anyagok • vezető, • félvezető, • szigetelő viselkedésének az alapja. Az elektromos vezetés modell magyarázata: Az atomokban és molekulákban az elektronok diszkrét energiaszinteken tartózkodnak Egy adott atomban az elektron adott energiaszintet foglal el. Két atom kölcsönhatásában az energiaszint két szintre hasad Hat atom kölcsönhatása esetén az energiaszint már sávvá szélesedik. Az egyes sávokat tiltott zónák választhatják el A kristályos szerkezetű anyagban széles sáv jön létre 8.1 táblázat: A vezetés elmélet magyarázata [eV] [eV] 6 2p energia 2 energia 2 2s 2s 1s 2 2 1s a0 távolság egy atom diszkrét energia szintjei távolság két atom kölcsönhatásának eredménye [eV] [eV] 2p 2 a0 2s 2 1s 2 atom távolság hat atom kölcsönhatása energia energia 3p 3s 2p 2s a0 atom távolság a kristályos anyag energia sávjai A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 142 ► Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 143 ► A hasadással létrejött energiaszintek között olyan kicsi az energiakülönbség [10−22 eV], hogy gyakorlatilag itt is sávok jönnek létre A kristályos szerkezetű anyagban ugyanúgy, mint az atomban a sávokat tiltott zónák választják el egymástól. A külső héjakon lévő elektronokat az energiaszintek sávvá szélesedése jobban érinti, mint a maghoz közeli pályán mozgókat. Így olyan sávok jönnek létre, melyek a rács összes atomjának közös sávjaként működnek. [eV] DW 3p 3s vegyértéksáv energia vezetősáv 2p 2s 1s atom szél atom középpont atom szél atom középpont X 8.1 ábra: A kristályos szerkezetű anyag vezetősávjai A vezetőképesség magyarázatánál a vegyérték és vezetősávnak van különös jelentősége. A

vezetősáv (L) és a vegyértéksáv (V) között energiakülönbség a gerjesztési energiai ΔW Az anyagok vezetőképességét fajlagos vezetőképességgel (κ) [(Ωm)−1] illetve fajlagos ellenállással (ρ) [(Ωm)] jellemezzük. ⎡ A⎤ J = κ⋅ E ⎢ 2 ⎥ (1) − − −⎣ m ⎦ J= I ⎡ A⎤ : A ⎢⎣ m 2 ⎥⎦ E− = V ⎡V ⎤ l ⎢⎣ m ⎥⎦ − áramsűrűség- egységnyi felületre eső áramerősség : egységnyi hosszra eső potenciálkülönbség A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 143 ► Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Szigetelők fenolgyanta < porcelán < PVC < gyémánt < PTFE Félvezetők Ge germánium Si-szilícium Cu2O-rézoxid Vissza K [( m)] ajlagos ezetőépesség ◄ porcelán fenolgyanta fajlagos ellenállá Cu2O Si Ge 10 0 C-Grafit 10 10 ► S [ m] -5 10 144 5 0 -5 5 10 10 Vezetők Ag – ezüst Cu

– réz Au – arany 10 10 Sn Fe Al Au Cu Ag -10 10 A vezető és nemvezető anyagok fajlagos vezetőképessége (1020–1010) és ([10−10][10−15]) nagyságrend között mozog. A sáv modellel a vezető, félvezető és nem vezető anyagok viselkedése leegyszerűsítve, de jól magyarázható. A fémes vezetőanyagok esetében vagy a vegyértéksáv a vezetősáv, miután félig telített, a vegyértéksáv és a vezetősáv fedésben van ΔE < 0, tehát a vegyértékelektronok a vezetősávba esnek. A nem vezetők és félvezetők szerkezete gyakorlatilag ugyanaz A vezetősáv üres, a vegyértéksáv telített. A nem vezetők estében a két sáv közötti „energia ugrás” jóval nagyobb, mint a félvezetőknél. A félvezetőknél a vezetősáv és a vegyértéksáv közötti „energia ugrás” önkényesen megadott értéke ΔE < 3 eV. Az anyagok vezetőképességét illetve fajlagos ellenállását különböző tényezők befolyásolják: • • • •

a hőmérséklet, az anyag összetétele, a képlékeny alakítás és a vezető réteg vastagsága. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 144 ► Műszaki anyagok Vezetők Vissza ◄ 145 ► V L-V L A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék fémes vezető L vezetősáv L L vezetősáv ? E<3eV ? E>3eV V vegyértéksáv V vegyértéksáv V V L fémes vezető, félig telített vegyértéksáv félvezető nem vezető 8.2 ábra: A vezetés sáv modellje A fémek fajlagos vezetőképessége (κ) a hőmérséklet növekedésével csökken, a fajlagos ellenállásuk (ρ) tehát nő. A jelenség a termikus rezgésre vezethető vissza. A termikus rácsrezgés akadályozza az elektronokat mozgásukban, az elektronok szóródását okozza A fémek ellenállása két részből tevődik össze, az anyag szerkezetéből adódó ellenállásból (ρSZ) és a termikus ellen-állásból (ρT) ρ = ρ SZ + ρ T

(1) ρT: a termikus ellenállás ρSZ: a szerkezetből adódó ellenállás SSZ STH S [ m] 8.3 ábra: A fajlagos ellenállás változása a hőmérséklet (T) függvényében A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 145 ► Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 146 ► Az anyagok fajlagos ellenállását többnyire 20 °C-ra, 293 °Κ-ra adják meg. Amennyiben a vonatkozási hőmérséklet 1 °C-kal változik, úgy az ellenállás értéke ±0,4%-kal nő (pl. ha egy rézvezetéket 125 °C-kal felmelegítünk, úgy az ellenállás másfélszeresére nő). Különösen nagy hőmérséklet különbségeknél, az adott hőmérsékletre a fajlagos ellenállást a (2) összefüggés, kis változá-soknál (3) szerint számoljuk ρ = ρ 0 ⋅ (1 + α ⋅ ΔT ) (2) ρ = ρ 0 ⋅ (1 + α ⋅ ΔT + β ⋅ ΔT 2 ) (3) ρ0 [Ωm]: a fajlagos ellenállás 20 0C-ra, vagy adott

hőmérsékletre vonatkoztatott értéke. α, β [0Κ-1]: a fajlagos ellenállásának hőmérsékleti tényezője. A fajlagos ellenállás ρ [Ωm] hőmérsékleti tényezője α [(°Κ)−1] – is a hőmérséklet függvénye. α= 1 ρ0 ⋅ dρ (4) dT Megadása rendszerint adott hőmérséklet tartományra 0–100 °C, 100–200 °C-ra történik. 8.2 táblázat: Néhány vezető anyag 20 °C-on mért fajlagos ellenállás értéke és hőmérséklet tényezője Ag Al Au Cu Fe Mg Na Ni Pb W ρ [Ωm] 1,6 2,8 2,3 1,7 9,0 4,2 4,3 6,9 19,0 5,0 CuZn CuNi KOSTANTÁN 6,0 50 Vezető 10−8 α [K−1] 3,8 3,9 3,4 3,9 4,5 4,0 4,0 6,0 3,9 4,5 10−3 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék 2,0 0,01 Vissza ◄ 146 ► Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 147 ► A ferromágneses anyagok fajlagos ellenállás görbéje anomáliát mutat. A fajlagos ellenállás a Curie-pontig

erősebben változik, mint az után. A hőmérsékleti együtthatónak a Curie-pontnál maximuma van. r [ Wm] 10 120 24 80 16 40 8 400 800 3 T[°C] 8.4 ábra: Ferromágneses anyagok fajlagos ellenállásának változása a hőmérséklet függvényében A vezető anyagok fajlagos ellenállását befolyásoló szerkezeti tényezők: • • • • a vezető tisztasága (szennyezettség mértéke), az ötvözet típusa, az alakítás mértéke, a rétegképződés. A szennyezők hatására az anyag fajlagos ellenállása erőteljesen csökken. Az idegen atomok hatása különösen alacsony hőmérsékleten érezhető, amikor az ellenállás termikus része elenyészően kicsi. A réz és alumínium vezetőanyagok tisztaságával szembeni szigorú követelmény ennek a hatásnak a következménye. A fajlagos ellenállás célirányos megváltoztatása ötvözéssel lehetséges. Szilárd oldat típusú ötvözetek fajlagos ellenállása, korlátlan oldódás esetén

maximumos görbét ír le. A homogén szerkezetű szilárd oldat típusú ötvözetek nagyobb ellenállása az idegen atomok okozta rácstorzulás következménye. A réz(Cu)–nikkel(Ni) ötvözetnél a réz és a nikkel fajlagos ellenállása között nagy a különbség.A gyakorlatban a nagy fajlagos ellenállású, kis hőmérsékleti tényezőjű (az ellenállás a hőmérséklet változásával nagyon kis mértékben nő) ötvözetekből ellenállás etalonok, mérőellenállások, fűtésszabályzó ellenállások készülnek. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 147 ► Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 148 ► 0.05 Cu-Ni a [K 1] 0.005 0.04 0.004 0.03 0.003 0.02 0.02 0.002 0.01 0.01 0.001 r [ M] x10 0.12 6 r [ M] x10 0.10 6 0.06 0.04 Ag [%] 0 50 25 75 Koncentráció 100 0 Cu 25 50 75 Koncentráció 100 Ni 8.5 ábra: A szilárd oldat

típusú ötvözők ellenállása Az ötvözet hőmérsékleti tényezője mindig kisebb, mint színfémé. d ( ρ 0 + ρ T ) 1 dρ T = ⋅ (5) ρ 0 dT ρ0 dT dρ 1 dρ T α SZ : ⋅ T (6) ⋅ (7) ρ 0 SZ dT dT α= α ÖTV : 1 ρ 0ÖTV 1 ⋅ αÖTV: az ötvözet hőmérsékleti tényezője αSZ: a színfém hőmérsékleti tényezője ρ0SZ: a színfém vonatkoztatási hőfokra meghatározott fajlagos ellenállása ρ0ÖTV: az ötvözet vonatkoztatási hőmérsékletre meghatározott fajlagos ellenállása ρ0: vonatkoztatási hőmérsékletre meghatározott fajlagos ellenállás α0: vonatkoztatási hőfok tartományra meghatározott hőmérsékleti tényező Amennyiben a szilárd oldat rácsszerkezete rendezett, a rendezett állapotban az ötvözet fajlagos ellenállása csökken. 1 0.16 2 0.12 0.08 0.04 0 Cu 20 40 60 80 Au[%] Cu3 Ag CuAg Az ötvözet ρ [Ωm] fajlagos ellenállása 600–700 °C-ról edzett állapotban maximumos görbe szerint változik. 300–500

°C–os megeresztés után intermetallikus fázisok Cu3Au; CuAu, alakulnak ki adott összetételnél, a fajlagos ellenállás ugrásszerűen lecsökken. 8.6 ábra: Szilárd oldat típusú ötvözetek fajlagos ellenállás változása a koncentráció függvényében A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 148 ► Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 149 ► Kétfázisú ötvözetek fajlagos ellenállása T [oC] A [ a) A két alkotó folyékony állapotban korlátlanul, szilárd állapotban egyáltalán nem oldja egymást. A fajlagos ellenállás az ötvözés mértékében lineárisan változik. B m] B A A B A B T [oC] [ b) Korlátozott oldhatóság esetén a fajlagos ellenállás lineáris változása az oldhatósági határok között áll fenn. m] A B A B 8.7 ábra: Kétfázisú ötvözetek ellenállásának változása a koncentráció függvényében

A képlékeny alakítás megnöveli az anyag fajlagos ellenállását. Az alakítás során nő a vonalszerű rácshibák sűrűsége. Az elektronok szabad útja csökken, a szóródás mértéke növekszik. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 149 ► Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék -2 10 [ Vissza ◄ 150 ► m] 20 10 [%] 8.8 ábra: A réz fajlagos ellenállásának változása az alakítás függvényében A képlékeny alakításból adódó veszteség hosszú vezetékeknél számottevő. A fajlagos ellenállás változását empirikus összefüggés alapján meghatározható. 8.3 táblázat: A fajlagos ellenállás változása a hőmérséklet függvényében Anyagminőség Cu Al Cu - Cd AlMgSi Az ellenállás változása [%] 3 1,3 5–12 4 A képlékeny alakítás hatása újrakristályosítással megszüntethető. A fenti tényezők hatása tömör vezetőanyagok

esetében (huzal, lemez, fólia) érvényes. Az elektrotechnika, a mikroelektronika vezetőként rézrétegeket alkalmaz (d=5–70 [μm]). A vezetőréteg vastagsága is hatással van a vezető ellenállására. Amenynyiben a vezetőréteg vastagsága ds<1 [μm], a vastagság közelítőleg megegyezik a vezető elektronok szabad útjának hosszával, a fajlagos ellenállás mértéke jelentősen megváltozik. 1 2 3 dS 4 5 1. környezet 2. határréteg vezető – környezet 3. vezetőréteg ds: 05 μm 4. határréteg hordozó – vezető 5. hordozóanyag 8.9 ábra: Vékonyréteg vezető szerkezete A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 150 ► Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 151 ► A d<1 [μm]-es rétegvastagságnál a réteg fajlagos ellenállása a vastagság csökkenésével exponenciálisan nő. [ m] hordozó réteg réteg tömör vezető as 8.10

ábra: A fajlagos ellenállás változása a vezetőréteg vastagság függvényében A gyakorlatban a vezetők kiválasztásánál az alábbi szempontokat kell figyelembe venni: • • • • vezetőképesség, mechanikai tulajdonságok, technológiai tulajdonságok, korrózióállóság. A gyakorlatban használt tömör (kompakt) vezetőanyagok (huzal, lemez, szalag, profil): • színfém Cu, Al, Ag, Au, • alacsony ötvözésű Cu Al ötvözet alumíniumot. 8.4 táblázat: Tömör vezetők anyagai Fő alkalmazási területek: 1. energiaátvevő kábelek: Cu, Al, és ötvözeteik CuSn AlMgS 2. elektromotorok, transzformátorok tekercselő huzaszín Cu, Al lok, nagy frekvenciás alkatrészek huzalanyaga 3. az információ átviteli kábelek; távközlési kábelek, szín Cu, Ag; vezetékek; a nagy frekvenciás technika kábelanyaga: 4. elektro és elektronikai készülékek huzalanyaga: szín-Cu, rézötvözet, szín-Al; 5. csatlakozók, pólussaruk: Cu – színréz, CuZn

– sárgaréz; 6. finom és mikrohuzalok: Au; AlSi – ötvözetek; A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 151 ► Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 152 ► A réz és rézötvözetek A réz vezetőképessége: κ:=57-58 106 [(Ωm)-1] A technikai tiszta réz: • oxigén tartalmú (O2 max. 004%) tiszta réz E-Cu57, E-Cu58, • oxigén mentes OF-Cu (oxigen free), OFHC-Cu (oxigen free high conductivity), • SE–Cu (foszforral dezoxidált). Az E-Cu57, E-Cu58 műszakilag nagy tisztaságú anyagminőségek, maximum 0,04‰ oxigént tartalmaznak. Az anyagban Cu2O formában jelenlevő oxigén a fajlagos vezetőképességet alig befolyásolja. Mindkét anyagminőséget az elektrotechnika huzalanyagként nagy mennyiség-ben használja Keményforrasztásnál, hegesztésnél az oxigéntartalom hidrogénbetegséget okozhat. Folyékony állapotban a réz 13,5% rézoxidot (Cu2O)

old Szilárd állapotban a rézoxid (Cu2O) és a réz (Cu) eutektikomot alkot. Magas hőmérsékleten, az anyagba bediffundáló hidrogén (H2) a rézoxidot redukálja Cu 2 O + H 2 2Cu + H 2 O A keletkező H2O „felpuffasztja” az anyagot, porózussá, rideggé teszi. Cu Cu+Cu2O T [°C] Cu 5% Cu2O 8.11 ábra: A Cu-Cu2O egyensúlyi diagarm A hegesztéshez, forrasztáshoz oxigénmentes rezet (OF-Cu, Se-Cu) kell használni. Az OF-Cu, az OFHC-Cu oxigéntől mentes, nagy vezetőképességű anyagminőségeket átolvasztással, védőgázas öntéssel állítják elő. Az Se-Cu minőségnél a dezoxidálást foszforral végzik. A maradék P-tartalom, ma- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 152 ► Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 153 ► ximum 0,003% lehet. Ilyen foszfor tartalom mellett megmarad az anyag jó vezetőképessége, ugyanakkor jól forrasztható,

hegeszthető. Amennyiben a színréz mechanikai tulajdonságai nem kielégítőek, úgy Cu–ötvözeteket alkalmaznak. 8.5 táblázat: Az E–Cu anyagminőség és néhány Cu – ötvözet adatai Anyagminőség E - Cu (lágyított) E - Cu (húzott) CuAg (~0.05) (húzott) CuCd 0.75 (húzott) CuCr 0.6 (kiválásosan keményített) CuZr 0.2 CuZr Cr K⋅106 [(Ωm)-1] 57 56 56 48 47 50 45 Rm20 °C [MPa] 210 340 370 470 480 490 490 A alumínium és alumínium-ötvözetek A vezetőként használt alumínium minőségek vezetőképessége minimum κ=36·106 [(Ωm)−1]. Ez Al > 99,5% tisztasággal biztosítható A vezetők mechanikai tulajdonságait ötvözés garantálja (ötvözött anyagminőségek az AMgSi, AlCuMg). 8.6 táblázat: Alumínium vezető tulajdonságai Anyagminőség Rm [MPa] 40–170 300–350 K [(Ωm)−1] (33,6–36) 106 (30,0–33,0) 106 E-Al E-AlMgSi 8.7 táblázat: Az E–Cu és E–Al anyagminőségek összehasonlítása azonos keresztmetszet esetén

Tulajdonságok Súly Vezetés érték Cu 1 1 Al 0,37 0,63 Áramerősség azonos felmelegedésnél 1 0,80 Nyomtatott áramköröknél – NYÁK nagy tisztaságú. Cu > 9985%, elektrolitikus úton leválasztott rézfóliát használnak. A hordozóréteg merev, fenolgyantával átitatott papír, üvegszál erősítésű epoxigyanta, vagy flexibilis poliészter, polikarbonát, nagyobb hőterhelésnél poliamid fólia. A A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 153 ► Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 154 ► hordozóréteget és az elektrolitikus úton leválasztott rézfóliát melegsajtolással ragasztják össze. A rézréteg vastagsága d=5–70 [μm] között van A szabványos értékek d=17.5 [μm], 35 [μm], 70 [μm]A vezetékrajzolatot litográfiai eljárással alakítják ki. A réz-vezetőpályák tulajdonsága megegyezik az azonos tisztaságú rézhuzal

tulajdonságaival Rétegfelvitellel kialakított vezetőpályákat • integrált áramkörökben, • hibridelemeknél, félvezetőelem tokoknál, • csatlakozó felületek kialakításánál használnak. A vezető fémrétegeket vékonyréteg és vastagréteg technológiával készítik. A vékonyréteg technológia eljárásai • vákuumgőzölögtetés • porlasztás, • gőzfázisból kémiai úton történő rétegleválasztás (CVD). A vákuumgőzölögtetésnél a fémet vákuumban melegítik fel. Így a fém gőznyomása a környezetnél nagyobb lesz, elpárolog. Az elpárolgott anyag a vákuumrendszer hideg részén lecsapódik. A vákuumgőzölögtetés előtt a félvezetőkristály felületét tisztítják. A katódporlasztás lényege, hogy a porlasztó anyagból készült céltárgyat (TARGET) gyorsított ionokkal bombázzák. Az ionok az energiájukat a TARGET atomjainak adják le. Azok a porlasztandó fémmel szemben elhelyezett hordozórétegen leválnak. A

porlasztó rendszerek ionizált gázt használnak porlasztó részecskeként. leválasztott réteg leválasztott réteg Ar Ar target ion target részecske fém fűtőszál -5 -1 vákum 10 -10 Pa vákuumgőzölögtetés -2 vákum 10 Pa katódporlasztás 8.12 ábra: Vékonyréteg technológiák A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 154 ► Műszaki anyagok Vezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 155 ► A gőzfázisból történő kémiai leválasztást CVD (chemical vapour deposition) csak magas olvadáspontú és kis gőznyomású fémeknél alkalmazzák. Alapja a leválasztandó bevonatfém gázállapotú fém-halogén vegyületének termikus bomlása A leválasztott vékonyrétegek fő jellemzői a rétegvastagság, a rétegöszszetétel, a szemcse-nagyság, a szemcseszerkezet, és a tapadóképesség. 8.8 táblázat: Néhány vékonyréteg technológiával felvitt vezetőpálya

és csatlakozó réteg anyaga Vékonyréteg anyag Al AlCu2 Cu Ni, Ni Fe, Cu, Sn, és Cr ötv. Au Au – ötvözetek Co Technológia gőzölés porlasztás porlasztás Vastagság [μm], porlasztás 7–20 porlasztás . vákuumgőzölés 2,5–3 3–10 2–15 A jövő vezetőpályái a szilíciumvegyületek, tantálszilicid (TaSi2), volfrámszilicid (WSi2), kobaltszilicid (CoSi2), valamint a poliszilícium kristályok, technológiái a katódporlasztás és a gőzfázisból kémiai úton történő rétegleválasztás, a CVD. A vastagréteg technológiánál a vezetőréteg szitanyomással kerül a felületre. A felvitt anyag a vezetőanyag és a kötőanyag keveréke A felhordás történhet kötőanyag nélkül is, paszta formában 8.9 táblázat: Vastagréteg technológia anyagai Hordozókötőanyag Üveg Polimer Hordozókötőanyag nélkül Vezető Közepes felületi ellenállás 10−3 [Ωm] Ag AgPd Au W Cu Ag Ag 2–4 25–35 5 14 2–4 A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék 20–50 Vissza ◄ 155 ► Műszaki anyagok Ellenállásanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 156 ► 9. Ellenállásanyagok Az ellenállások adott rezisztenciával rendelkező alkatrészek, az elektronáramlással szemben ellenállást fejtenek ki. Áramkörben mutatott viselkedésük szerint lehetnek lineárisak és nemlineárisak Az ellenállásanyagok fajlagos ellenállása ρ = (0.1 − 15) ⋅10 −6 [Ωm] tartományba esik Ez az érték a fémek fajlagos ellenállásánál két nagyságrenddel nagyobb. I I [A] I [A] U U [V] U [V] szimbólum R= U [ ] I lineáris ellenállás r= U I [ ] nemlineáris ellenállás 9.1 ábra: Az ellenállások fajtái Valódi nemlineáris ellenállások a termisztorok és a varisztorok. A termisztorok ellenállása hőmérsékletfüggő, a varisztorok feszültségfüggő ellenállások Az ellenállásanyagok felhasználás szempontjából fontos

tulajdonságai: • • • • az ellenállásanyag hőmérsékleti tényezőjének értéke (α) az ellenállásérték időállósága, a hőterhelhetőség, a termikus potenciál. Az ellenállások anyagai: • • • • • • • színfémek (tantál, wolfram, arany), ötvözetek (nikkel-króm, réz-nikkel, réz-mangán), karbidok (szilíciumkarbid stb.), a szén, oxidok (molibdénoxid), nitridek (tantálnitrid), fém/oxid kombináció (Cr/SiO2 króm / szilíciumdioxid). A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 156 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Ellenállásanyagok Vissza ◄ 157 ► Az ellenállások készülhetnek tömör és réteg kivitelben, ezen belül célszerű alkalmazási területük alapján tárgyalni őket. Kompakt ellenállásanyagok A precíziós és mérőellenállásokat mérőeszközökben, kiegyenlítő kapcsolásokban, hitelesítő ellenállásként,

változtatható ellenállásként használják. Az ellenállásokkal szemben alapvető követelmény, hogy az ellenállás értéke ne változzon a hőmérséklettel, a használat idejével és az érintkezési helyeken fellépő termofeszültséggel: • az ( α K 〈 2 ⋅ 10 −5 [ K −1 ] hőmérsékleti tényező, • az ellenállás értékének éves változása ΔR < 5 ⋅ 10 −3 % , • az ellenállásanyag rézre vonatkoztatott termopotenciálja 20 °C-on <10 [μVK−1]. A fenti követelményeknek • • • • • Cu-Mn, réz-mangám Ag-Fe, ezüst-vas Au-Cr, arany-króm Au-Ag, arany-ezüst Ni-Cr, nikkel-króm ötvözetek tesznek eleget. A MANGANIN 86 % Cu-t, 12% Mn-t és 2%Ni-t tartalmaz, az anyag nagy előnye, hogy az ellenállás értéke a kémiai összetétel kismértékű ingadozásakor is állandó marad. A fűtőellenállásokat az elektromos energia hőenergiává alakításához használják ipari berendezésekben, készülékekben. Az

ellenállásokkal szembeni követelmény: • • • • • a nagy fajlagos ellenállás, a kémiai ellenállóképesség, a hőállóság, a melegszilárdság, az ellenállásanyag stabilitása. A fűtőellenállások anyagai: • ötvözetek (T<1250°C), ennél magasabb hőfokon magas olvadáspontú • fémek és kerámiák elégítik ki (T>1250°C). A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 157 ► Műszaki anyagok Ellenállásanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 158 ► 9.1 táblázat: Fűtőellenállás anyagok Anyag Maximális hőmérséklet [°C] Színfémek FeCrAl, NiCr, Mo, Ta, W, 1100–1250 1100–1200 2000–2500 Kerámiák SiC, MoSi2 1500 Ötvözetek Egyik legfontosabb ötvözet a KANTAL (FeCr25Al5). A hőmérséklet mérésére használt ellenállásanyagok. A hőmérsékletmérés alapja az ellenállásanyagok hőmérsékletfüggvénye Az

ellenálláshőmérő egy szigetelőre tekercselt ellenálláshuzal A huzalok anyaga: • színfém: Pt, Ni, Fe, Cu, W • ötvözetek: MANGANIN: KONSTANTÁN: NIKROM: 86%Cu, 12%Mn, 2%Ni; 55%Cu, 44% Ni, 1%Mn; 80%Ni, 20%Cr. 9.2 táblázat: Hőmérséklet mérésre használt ellenállásanyagok CuNi44Mn1 KONSTANTÁN NiCr20 NIKROM Fajlagos ellenállás ρ⋅10−6 [Ωm] Hőmérsékleti tényező α⋅10−6 [K−1] 0,5 ± 20 1,1 ± 60 A hőmérsékletmérésre használt termoelemek működésének alapja az úgynevezett Seebeck-hatás. Ha két különböző vezetőképességű fém egymással vezetőként érintkezik, a nagyobb vezetőképességű fém felületéről elektronok áramlanak a kisebb vezetőképességű fém felületére. Az érintkező felületen potenciál jön létre, az elektront leadó fém a pozitív, a felvevő a negatív A létrejött feszültség a kontaktfeszültség Amennyiben két különböző vezetőképességű fém A és B két különböző

érintkezési helyét zárják, úgy a kialakult kontaktfeszültségek kiegyenlítik egymást. Ha az érintkezések különböző hőmérsékletűek, a magasabb hőmérsékleten kialakult kontaktfeszültség magasabb, mint az alacsonyabb hőmérsékleten A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 158 ► Műszaki anyagok Ellenállásanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 159 ► létrejött. Termofeszültség jön létre: UT=U2−U1 A termofeszültség hatására termoáram alakul ki A jelenség megfordítható (Peltier hatás) a) 1 A b) 1 (T1) 1 1 (T1 ) B A B 2 2 (T1 ) U2=U1 UT=0 2 2 (T2 ) T2 U2 U1 UT= U2- U1 T1 a) Az érintkezési helyek azonos hőmérsékleten vannak b) Az érintkezések hőmérséklete különböző 9.2 ábra: A Seebeck hatás szemléltetése A Seebeck hatás fémeknél, félvezetőknél egyaránt fellép. UT 60 [mV] 40 3 20 0 -20 -200 1. Pt – PtRh 2. NiCr –

Ni 3. Cu – CuNi 4. Fe – CuNi CuNi:55%Cu;4 1 4 %Ni,1%Mn, NiCr: 90 %Ni,10%Cr; PtRh: 90 % Pt; 10 % Rh, 600 800 1000 1200 1400 [°C] 2 4 0 200 400 9.3 ábra: Néhány termofeszültsége a hőmérséklet függvényében R [ ] 400 Pt100 300 Ni100 200 100 -200 0 200 400 600 800 [°C] 9.4 ábra: A Pt100 és Ni100 ellenállástermométer hitelesítési görbéje A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 159 ► Műszaki anyagok Ellenállásanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 160 ► 9.3 táblázat: Pt (Platinára) vonatkoztatott termofeszültségek az érintkezési helyek hőmérséklete 0 °C és 100 °C Anyag Termofeszültség [mV] CuNi44 (−3,47) 3,04 Ni (−1,94) 1,92 Pt ±0 Sn +0,41+0.46 Al +0.47+041 Au +0.56+080 CuMn12Ni +0.57+082 Ag +0.67+079 Cu +0.72+077 Si +44.8 Hőmérsékletmérésre a termisztorok a hőmérséklettől függő ellenállások is

használhatók. A termisztorok adott hőmérséklettartományokban működnek, tehát a hőmérsékletmérést csak adott tartományban teszik lehetővé. A termisztorok lehetnek negatív és pozitív hőmérséklettényezőjű ellenállások Amenynyiben a termisztorok hőmérséklettényezője negatív, az ellenállás a hőmérséklet növekedésével ugrásszerűen csökken Az NTK ellenállások anyaga Fe2O3 és TiO2 keverék, adalékanyaggal. Gyártáskor az oxidokat és a kötőanyagot összekeverik, formázzák, zsugorítják. A gyártás során a rácsban oxigénhiány alakul ki Már kis gerjesztési energia vezető elektronokat mobilizál Fe 3+ + e − Fe 2+ Ti 4+ + e − Ti 3+ Az NTK melegvezető ellenállásokat hőmérsékletmérésre, szabályzásra, indító ellenállásként, szintmérőellenállásként, gáz- és folyadékáramlás szabályzásra, tűzriasztóként alkalmazzák. A PTK ellenállások hőmérsékleti tényezője pozitív. Adott hőmérséklet elérése

után az ellenállás ugrásszerűen megváltozik Az ellenállások anyaga BaO és TiO2. A fűtőellenállásként beépített hidegellenállás egyben szabályzóelem is. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 160 ► Műszaki anyagok Ellenállásanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 161 ► ◄ 161 ► 500 R 400 [ ] 300 NTK 200 Cu 100 -50 0 50 100 150 200 250T [°C] 9.5 ábra: NTK ellenállás jelleggörbéje R 106 [ ] 220 V 0,1 V 105 4 10 103 2 10 100 200 300 350 T [°C] 9.6 ábra: PTK ellenállás jelleggörbéje R 10 [k ] 4 10 3 10 2 10 1 10 0 10 0 10 1 10 2 U [V] 9.7 ábra: Varisztor jelleggörbe A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza Műszaki anyagok Ellenállásanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 162 ► A varisztorok ellenállása feszültségfüggő. Feszültség

stabilizátorként és feszültségsza-bályzóként használják őket. Az alapanyaguk, a SiC, tiszta állapotban szigetelő. Alumínium (Al) és vas (Fe) hozzáadásával „p”és „n” tar-tományokat alakít ki az anyagban. A töltés-hordozók „p” és „n” tartományok közti áram-lása feszültségfüggő. Rétegellenállások A rétegellenállások hordozórétegből és ellenállásrétegből állnak. • A hordozóréteg kerámia, vagy kompozit (szálerősítéses, töltőanyagadgolt műanyag) • Az ellenállásréteg színfém, fémötvözet, szén, cermet. Az ellenállásréteg felviteli technológiája megegyezik a vezetőréteg felviteli technológiákkal. Az ellenállásanyagot gáz– ill gőzfázisból vékonyréteg eljárással, vagy folyékony halmaz-állapotban vastagréteg technológiával viszik fel. A vékonyréteg technológia: • a vákuumgőzölögtetés, • az elektronsugaras eljárás, • valamint a gázfázisból kémiai úton történő

leválasztás a CVD. A vékonyréteg technológiával felvitt fém-ellenállásréteg többnyire NiCr-ötvözet. A felvitt réteg homogén szövetszerkezete leginkább elektronsugaras gőzölögtetéssel biztosítható Szén ellenállásréteget szénhidrogén pirolízissel előállított nagytisztaságú karbonból, vagy bór és kolloidszén adagolt karbonból állítanak elő A vastagréteg technológiával fémoxidokat ólomrutanátot (Pb2Ru2O6), bizmutrutanátot (Bi2Ru2O7) visznek fel. 9.4 táblázat: oxidbázisú vastagréteg ellenállások jellemzői Paraméter Felületi ellenállás [Ω/□] Ellenállás tartomány Hőmérsékleti tényező Pb2 Ru2 O6 1–107 10–106 200 Bi2 Ru2 O7 0,1–104 10–106 100 Az elektrotechnika diszkrét építőelemeinek 80%-a ellenállás. Az ellenállások formája, mérete, nagyságrendje rendkívül sokféle Két jellemző ellenállás típus a „Melf” és a Chip-ellenállás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalomjegyzék Vissza ◄ 162 ► Műszaki anyagok Ellenállásanyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 163 ► A „Melf” ellenállásokat a fémrétegellenállás gyártástechnológiával állítják elő. Az ellenállásérték beállítása lézeresen történik Az kerámia hordozólapra (Al2O3) vákuumgőzölögtetéssel kerül fel a fémréteg A rétegelt ellenállás fém csatlakozókat kap. Az ellenállás végértékét lézersugárral állítják be. A fémsapkák közé lakk védőréteg kerül A sapkákat ónozzák A „Chip” ellenállások ellenállásrétegét a szabályos négyszög alakú alapra szitanyomással viszik fel. A végérték-beállítás itt is lézeresen történik A beállítás után készül a védőbevonat és a csatlakozások védőréteg ellenállásréteg csatlakozó forrasztás kerámia 9.8 ábra: négyszög Chip ellenállás Az ellenállásokra vonatkozó szabványos előírásokat a

CECC specifikációk tartalmazzák. A jelölési rendszer rögzíti a Chip-ellenállások és a „Melf” ellenállások szabványos jelölési módját. A „Chip” ellenállások jelölése: 474 A B C 101 10 ⋅ 10 1 A: az ellenállás érték első számjegye B: az ellenállásérték második számjegye C: 10-es nagyságrend = 100Ω ; 474 47 ⋅ 10 4 = 470kΩ A „Melf” ellenállások jelölése: 4 gyűrűs 5 gyűrűs jelölési rendszer 1.,2, 3. 4. színgyűrű SZÁMÉRTÉK színgyűrű NAGYSÁGREND színgyűrű TŰRÉS A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék 1.,2,3, 4. 5. Vissza ◄ 163 ► Műszaki anyagok Az érintkezők anyagai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 164 ► 10. Az érintkezők anyagai Az érintkezők feladata az áramkörök zárása, hosszabb, rövidebb ideig a vezetés biztosítása, az áramkörök megszakítása. Az érintkezők anyagainak igénybevétele összetett.

Felosztásuk és tárgyalásuk: • • • • a csatlakozás módja (mozgó, nyugvó), az oldhatóság (oldható, feltétellel oldható, szilárd), az elektromos terhelés (alacsony, közepes, nagy), az érintkezők anyaga (fém, szén bázisú) szerint történhet. Mozgatható érintkezések, kapcsolók, csatlakozók Az ideális mozgatható érintkezésekkel, kapcsolókkal, csatlakozókkal szemben a követelmény, hogy a legrövidebb idő alatt nyissák, zárják az áramkört, és az érintkező felületek között az ellenállás 0 legyen. A gyakorlatban az ideális érintkezést az érintkező felületek közti átmeneti ellenállás és az érintkező felületek anyagának vándorlása hiúsítja meg. A csatlakozó felületek közötti ellenállás jóval nagyobb, mint az érintkező anyagok fajlagos ellenállása alapján várható. Ez egyrészt az érintkező felületek tulajdonságai, másrészt a rajtuk kialakuló idegen anyagréteg ellenállásából adódik áramvonalak

érintkezési pontok felület 10.1 ábra: Az érintkezési ellenállás kialakulása Ha egy vezetőt kétfelé vágunk, majd a kapott két felületet egymáshoz illesztjük és összenyomjuk, már nem az eredeti felületen keresztül történik az elektronok áramlása. A keresztmetszet kisebb, így az ellenállás nagyobb lesz. Az „érintkezési ellenállás” függ • az érintkező felületek érdességétől, • az érintkező felületeket összenyomó erőtől, • az érintkező anyagok mechanikai tulajdonságaitól. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 164 ► Műszaki anyagok Az érintkezők anyagai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 165 ► A tényleges érintkezési felület nagyságát az anyagok rugalmassági modulusa határozza meg. Azonos nyomóerőnél a nagyobb E- modulus kisebb érintkezési felületet és nagyobb ellenállást jelent. Az alakváltozás növeli ugyan a

felületet, de a geometria tartós deformációjához vezet. Az átmeneti ellenállást az érintkező felületek oxidációja, szennyeződése is növeli Az átmeneti ellenállás (Rk) tehát az érintkezési ellenállás (RE) és a felületi ellenállás (RF) összege: Rk = R E + R F ρ RE ~ , RE (A az érintkező felület) R F ~ ρ H ⋅ d (ρH a felületen kialakult réteg A fajlagos ellenállása, d a réteg vastagsága) Az átmeneti ellenállás az érintkező felületek járulékos felmelegedését okozhatja. A kapcsoláskor fellépő elektromos kisülés anyagleégést, anyagvándorlást és az érintkező felületek összehegedését okozhatja Mind az erős, mind a gyenge áramú kapcsolóknál követelmény, hogy az ívképződés kicsi legyen. Az ív ugyanis az érintkező felületek károsodásához, kopásához vezet Kopást az érintkező felületek közötti anyagvándorlás is eredményezhet Kúpok, kráterek képződnek Az anyagvándorlás történhet durva és

finom átmenettel. U [V] 3. 1. 2. 2 U [V] 4 katód I [A] anód durva anód 1. ív nélküli kapcsolás 2. instabil állapot 3. kapcsolás ívvel katód finom I [A] 10.2 ábra: A durva és finim anyagátmenet elvi ábrája A durva anyagátmenetnél a keletkező plazmaív pozitív ionjai a katódon csapódnak be. Arról anyagrészecskék válnak le, és az anódra kerülnek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 165 ► Műszaki anyagok Az érintkezők anyagai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 166 ► A finom anyagátmenet az anódról a katód felé történik. Ív nem képződik A jelenségre a rövid ívek elmélete ad magyarázatot Amennyiben az érintkezési felületek a vezető elektronok közepes szabad útjánál kisebb távolságra esnek, úgy a katódról elektronok lépnek ki és energiaveszteség nélkül becsapódnak az anódon. A fémrácsból atomokat szakítanak ki, azok

a katódfelületen kiválnak. Az érintkező anyagok kiválasztása az alábbi szempontok szerint történik • • • • nagy teljesítmény, magas olvadáspont, kémiai stabilitás, megfelelő mechanikai tulajdonságok. A kapcsolók, csatlakozók anyagai Az érintkező anyagok a kapcsolók igénybevétele szerint az alábbiak szerint csoportosíthatók: • kis kapcsolási teljesítményű érintkezések anyagai, • közepes kapcsolási teljesítményű érintkezések anyagai, • nagy kapcsolási teljesítményű érintkezések anyagai. Alacsony kapcsolási teljesítménynél nagyon fontos az érintkező anyagok kis átmeneti ellenállása. Érintkezőként, kis geometriai méretű nemesfém és nemesfémötvözetekből készült elemeket alkalmaznak A közepes teljesítményű érintkezőkben a nemesfémeken kívül nem nemes fémeket és ötvözeteket is használnak. A felületen képződött réteget a nagyobb teljesítmény és a keletkező ív roncsolja, öntisztító

hatás valósul meg. A nagyteljesítményű kapcsolók anyagaival szemben elsődleges követelmény, hogy a beégéssel és durva anyagátmenettel szemben ellenállók legyenek. Anyaguk általában kétkomponensű porkohászati termékek, az egyik komponens a magas olvadáspontot, a másik a megfelelő vezetőképességet biztosítja. Szilárd kötések • sajtolt kötés, • huzalrácsavarásos kötés, • szorítócsavaros kötés, • hegesztett kötés, • forrasztott kötés. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 166 ► Műszaki anyagok Az érintkezők anyagai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 167 ► ◄ 167 ► 10.1 táblázat: Kis kapcsolási teljesítményű érintkezők anyagai Anyag Tulajdonság; előny - hátrány Forma Alkalmazási példa arany (Au) előny: kis ρ; kémiai ellenállás hátrány: kis keménység, kis kopásállóság galvánbevonat 0.5 μm

dugaszolók, érintkező csapok ezüst (Ag) előny: legkisebb ρ; olcsó nemesfém, hátrány: Ag2S képződés, kis kopásállóság galvánbevonat kapcsoló ezüst (Ag) palladium (Pd) előny: kis kén érzékenység, ezüstnél keményebb, hátrány: katalitikus hatás, drága tömör érintkező precíziós potencióméter, relé arany (Au) ezüst (Ag 20%) előny: keményebb és olcsóbb Au-nál hátrány: tömör érintkező gyengeáramú technika aμA-os tartományban 10.2táblázat: Közepes kapcsolási teljesítményű érintkezők anyagai Anyag Tulajdonság; előny - hátrány Forma Alkalmazási példa ezüst (Ag) / nikkel (Ni) 0.15 % Ni előny: keményebb mint az ezüstnek hátrány: kisebb a vezetőképessége, mint az ezüstnek tömör hőigénybevételnek kitett kapcsolók ezüst (Ag)/ kadmium (Cd) 0.15 % Cd előny: kis összehegedési hajlam, hátrány: az elektromos és hővezető képessége kisebb, mint az ezüstnek tömör kontaktor A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza Műszaki anyagok Az érintkezők anyagai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 168 ► ◄ 168 ► 10.3 táblázat: Nagy kapcsolási teljesítményű érintkezők anyagai Anyag ezüst (Ag)/ nikkel (Ni) álötvözet 10–40% Ni volfrám (W)/ ezüst (Ag) álötvözet 10–70% Ag volfrám(W) / réz (Cu) álötvözet 20–40% Cu ezüst (Ag) / kadmium(Cd) kompozit 6–10% CdO volfrám (W) Tulajdonság; előny - hátrány előny: nagy beégési szilárdság, kis összehegedési hajlam, kis mértékű anyagvándorlás Forma Alkalmazás porkohászati gyártmány nagy áramerősségű egyenáramú berendezések nagy beégési szilárdság, kis összehegedési hajlam; hátrány: az ezüst oxidálódik porkohászati gyártmány megszakítók, szabályzók előny: nagy beégési szilárdság, hátrány: az ívben oxid képződik porkohászati gyártmány trafókapcsoló

porkohászati gyártmány közepes és nagyteljesítményű, erősáramú kapcsolók porkohászati gyártmány nagyteljesítményű gyorskapcsolók előny: előny: nagy beégési szilárdság, az oxidációnak ellenáll; hátrány: S - vegyületekre érzékeny, előny: nagy beégési szilárdság hátrány: kis vezetőképesség, oxidréteg bevonat, A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza Műszaki anyagok Az érintkezők anyagai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 169 ► A sajtolt kötés nyitott vagy zárt elemmel készül. A huzalt belehelyezik az elembe, majd egy vagy több helyen összenyomják. A sajtolás történhet kéziszerszámmal vagy géppel is. összesajtolt gallér huzal csavar alátét csatlakozó elem U-alakú csatlakozó elem 10.3 ábra: Sajtolt kötés 10.4 ábra: Szorító csavarkötés Szorítócsavaros kötés bármikor roncsolás nélkül megbontható, de az egyik

legdrágább kötésfajta. A huzalcsavarásos kötés (wire–wrapp) kötésként is ismert. A kötésnél a rézhuzalt határozott éllel rendelkező rézötvözet tüskére csavarják rá A tüske élei belenyomódnak a huzalba, az anyag hidegen megfolyik. Csak célszerszámmal készíthető. Az átszúrós kötést csatlakozó soroknál szalagkábel csatlakozásoknál használják. A huzalokat nem csupaszítják le, a határozott élű bekötőék átvágja a szigetelést, belesajtolódik a rézvezetékbe. A hegesztett kötések közül itt csak a tokozott integrált áramkörök kivezetésénél, valamint a hibridáramkör kötéseknél használt termokompressziós kötés tárgyalására kerül sor. A termo-kompressziós kötések golyós változatánál az aranyhuzalt megvezető szerszám egy fűtött kapilláris. A huzal végét kondenzátor kisüléssel gömbbé olvasztják A gömböt rá nyomják az érintkező felületre. A kötés pillanatok alatt kialakul A huzalt a

megvezető szerszámmal a második bekötési helyhez vezetik, nagy sebességgel a felületre nyomják. Felmelegedéskor a diffúziós folyamatok szilárd kötést eredményeznek A golyós kötés hátránya, hogy a tok kivezetéseken maradt rövid huzal, forraszgömbbel az élén, könnyen letörhet, és zárlatot okozhat. Az öltögető kötés a golyós kötéshez hasonló, de az aranyszálat egy olló elvágja. Az ékes kötésnél az arany huzalt üvegkapillárissal vezetik az alumínium kontaktus felület fölé A megfelelő nyomást egy mozgatható ék biztosítja. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 169 ► Műszaki anyagok Az érintkezők anyagai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 170 ► A termokompressziós golyós ék kötés technológiája: 1 2 3 4 5 6 7 a) 1 3 2 8 9 4 10 8 6 9 7 Ékkötés technológia 1 a huzal 2 huzalfogó 3 szerszám 4 huzalmegvezetés 5 gömb 6

Si-félvezető elem 7 tokrész 8 a huzal bekötés helye a tokon 9 szigetelés 10 kötéshely 11 kötés 1 12 kötés 2 13 H2 mikroláng, helyett lehet elektróda 14 fúvóka b) c) d) a) a huzal és szeszám pozicionálása b) az első kötés elkészítése c) a huzal megvezetése, pozícionálás a második helyen d) a második kötés elkészítése e) A huzal levágása f) A huzal gömbösítése e) 13 5 12 f) 14 10.5 ábra: A golyós és ékes termokompressziós kötés A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 170 ► Műszaki anyagok Az érintkezők anyagai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 171 ► Forrasztáshoz a fémes anyagnál alacsonyabb anyagoknál alacsonyabb olvadáspontú forraszanyagot használnak. A kötésszilárdsága az alap- és forraszanyag közti diffúzió mértékétől függ. forrasztás iránya folyékony forraszanyag 1 Diffúziós zóna a forraszanyagban 2

Diffúziós zóna az alapanyagban 1 2 alapanyag 10.7 ábra: Forrasztás modellje Cu SnPb Cu Cu 6 Sn5(h-fázis) 0,5 mm Cu 6 Sn5(e-fázis) 0,5 mm 10.8 ábra: A Cu/SnPb/Cu forraszkötés modellje A Cu réz PbSn– forraszanyag kötésben a szilárd oldat mellett intermetallikus vegyület is keletkezik A jó forrasztás legfontosabb feltétele a forrasztandó felületek tisztasága. A felület tisztaságát a forrasztáskor használt folyatószer (elsősorban szerves savak adipinsav, szalicilsav, de a termikusan kevésbé stabil sók Pl. NH4Cl) biztosítja. A forrasztás forrasztóanyag olvadáspontjától függően lehet lágy és kemény. A lágyforrasztás 450–550 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten történik. A lágyforrasz anyagok ólom–ón (Pb–Sn) alapúak. Adalékként antimont, ezüstöt (Ag-t), rezet (Cu-t) kivé-teles esetben kadmiumot (Cd-t) tartalmaznak. Ezek szilárdságnövelő hatásúak A keményforraszok ezüst–réz (AgCu), kadmium–cink (CdZn), vagy

réz–cink–ón alapúak (CuZnSn). A keményforrasztás hőmérséklete 600–1000 °C. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 171 ► Műszaki anyagok Az érintkezők anyagai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 172 ► 10.4 táblázat: Az elektrotechnikában használt legfontosabb lágyforraszok Anyagjelölés L Sn50Pb (Sb) L Sn60Pb (Sb) L Sn50Pb L Sn60Pb L Sn63Pb L Sn70Pb L PbSn2 L Sn50Pb (Cu) L Sn50Pb (Ag) Solidus [°C] Liqvidus [°C] 183 183 183 183 183 183 320 183 178 215 190 215 190 183 192 325 215 210 Vezetőképes kötés ragasztással is előállítható. A ragasztóanyag térhálósodó polimer A kötés vezetőképességet, a ragasztó ezüst, réz töltőanyag biztosítja. A ragasztott kötések termikus stabilitása kisebb, mint a forraszoké Továbbá probléma a műanyagok öregedése és nedvességfelvétele A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék

Vissza ◄ 172 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 173 ► 11. Félvezetők L A félvezetők vezetőképessége a fémek és a szigetelő anyagok vezetőképessége között van. Sávszerkezetükben a vegyértéksáv és a vezetősáv közti tiltott sáv szélessége ΔE < 3.0 eV A félvezetők szilárdtestek, az abszolút 0° közelében szigetelők. Már kis mennyiségű termikus vagy fényenergia hatására vezetővé válnak. A vegyértéksávból elektronok kerülnek a vezetősávba, helyük a vegyértéksávban megürül, pozitív lyukak keletkeznek. A szerkezeti félvezetők tökéletes kovalens kötésűek. Elektromos térben a termikus energia vagy fény hatására a vezető sávba került elektronok, és a helyükön keletkezett pozitív lyukak ellentétes irányban mozognak. Az elektronok mozgása viszonylag gyors, a lyukaké nehézkes A vezető elektronok és a lyukak egyidejű

képződése a párképződésA párképződés biztosította vezetés a szerkezeti vagy sajátvezetés L vezetősáv V E>3eV V vegyértéksáv 11.1 ábra: Félvezető sáv modellje 11.1 táblázat: Néhány szerkezeti félvezető aktivizáló energiája Félvezető elemek Si Ge AIII BV AII BVI Félvezető vegyületek GaAs (galliumarzenid) GaSb (galliumantimonid) InSb (indiumantimonid) CdSe (kadmiumszelenid) CdS (kadmiumszulfid) A tiltott sáv szélessége 1.1 eV 0.68 eV A tiltott sáv szélessége 1.4 eV 0.67 eV 0.18 eV 1.7 eV 2.4 eV A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 173 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 174 ► A szerkezeti félvezetők vezetőképessége szobahőmérsékleten nagyon kicsi. A szilíciumé 2·10−7 [(Ωm)−1], a germániumé 6,5·10−3 [(Ωm)−1] A szerkezeti félvezetők vezetőképességét öt vagy három vegyértékű

elemek ötvözésével növelik Az „n” és „p” típusú félvezetők A szerkezeti félvezetők ötvözése öt vegyértékű elemmel a rácsban elektrontöbbletet, a három vegyértékű pedig elektronhiányt eredményez. 11.2 táblázat: Szerkezeti félvezető ötvözők Akceptor III Félvezető IV Donátor V B (bór) Al (alumínium) Ga (gallium) In (indium) Si (szilícium) Ge (germanium) P (foszfor) As (arzén) Sb (antimon) A kettő és hat vegyértékű elemek és vegyületek ötvözése hasonló módon „n” és „p” típusú félvezetőt eredményez. Az „n” típusú félvezetőknél a négy vegyértékű szilícium illetve germánium rácsban az öt vegyértékű foszfor, arzén, antimon, (P, As, Sb) ötödik elektronja csak nagyon lazán kötődik az ötvöző atomhoz. Az elektron energiaszintje közvetlen a vezetősáv energiaszintje alatt helyezkedik el Már a szobahőmérsékleten ható termikus energia elegendő ahhoz, hogy az elektron a vezetősávba

kerüljön. Az öt vegyértékű elemmel való ötvözéskor a vezetést a negatív töltésű elektronok biztosítják, „n” típusú vezetés valósul meg. Ed vezetősáv Si Si Si Si donátor Si Si P Si Si Si Si Si vegyérték 11.2 ábra: Az „n” típusú vezető sávmodellje 11.3 ábra: Az „n” típusú vezető modellje A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 174 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 175 ► Az „p” típusú félvezetőkben a szilícium és a germánium kristályszerkezetbe három vegyértékű idegen atom épül be. A tökéletes kovalens kötés kialakulásához egy elektron hiányzik, tehát elektronhiány lyuk keletkezik. A lyukszint – az akceptorszint – a vegyértéksávhoz van közel. Feltöltéséhez a vegyértéksávban az elektronok nagyon kis energiával aktivizálhatók Az elektronok aktivizálásával

megindul a pozitív lyukak képződése, illetve vándorlása, a „p” típusú vezetés. vezetősáv Si Si Si Si akceptorszint Si Si P Si Ed vegyértéksáv Si Si Si Si 11.4 ábra: A „p” típusú vezető sávmodellje 11.5 ábra: A „p” típusú vezető rácsmodellje 1. Tartalék tartomány 2. Kimerülési tartomány 3. Szerkezeti vezetés elektromos vezetőképesség A félvezetők vezetőképessége a hőmérséklet függvényében változik. 1 2 3 szerkezeti felépítés ötvözet félvezetés T [°C] 1. A „tartalék” tartományban a hőmérséklet emelkedésével a donátor elektronok a vezető sávba, ill. a vegyértéksávból az akceptor sávba kerülnek A hőmérséklet emelkedésével a vezetőképesség nő 2. Az ötvözés csak korlátozott számú elektron aktivizálását teszi lehetővé, egy idő után a vezetőképesség elér egy konstans értéket. Ez az elektronok termikus szóródása miatt majd csökken. 3. Ezzel egy időben

megindul az ötvözött félvezetőben a párképződés, tehát a szerkezeti vezetőképesség növekszik 11.6 ábra: Félvezetők vezetőképességének változása a hőmérséklet függvényében A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 175 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 176 ► 11.3 táblázat: Fontosabb félvezetők adatai AII BVI AIII BV „p” típusú vezető „n” típusú vezető Saját vezető Anyag Szennyező ΔEp ΔE ΔEn tiltott sáv donátor szint akceptor szint Si – 1,1 – – Ge – 0,68 – – Si P 1,1 0,044 – Si As 1,1 0,049 – Si Sb 1,1 0,039 – Si B 1,1 – 0,045 Si Al 1,1 – 0,057 Si Ga 1,1 – 0,067 GaAs – 1,4 – – GaSb – 0,67 – – InSb – 0,18 – – CdSe – 1,7 – – CdS – 2,4 – – 11.4 táblázat: A legfontosabb félvezetők műszaki

adatai Félvezető anyag Tiltott sáv ΔE [eV] Elektron [cm2/Vs] Lyuk [cm2/Vs] Hővezetőképesség [W/cmºK] Sűrűség [g/cm3] Megengedett hőmérséklet [°C] Olvadáspont [°C] Ge Si GaAs 0,72 3900 1700 0,63 5,32 80 (100) 1,12 1400 480 0,84 2,32 150 (200) 1,41 6000 450 0,48 5,37 180 (400) 958 1420 1237 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 176 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 177 ► ◄ 177 ► 11.5 táblázat: Félvezetők és alkalmazásuk Elem Termisztor NTK Anyag Fe2O3 - TiO2 PTK - Hidegvezetők BaTiO3 - SrO / PbO Varisztor Hall generátor Dióda Tranzisztor Teljesítmény elemek, SiC, ZnO InSb, InAs, Si Si Alkalmazás hőmérsékletmérés, szabályzás hőmérsékletmérés, szabályzás, szintmérés, Áramszabályzás feszültség korlátozás, feszültség stabilizálás, mágneses erőtér kimérése, vezérlése, szabályzása

egyenirányító, kapcsoló, feszültség stabilizátor erősítő, kapcsoló, vezérlő Si egyenirányítók, kapcsolók, vezérlők Peltierelem Fotoellenállás Fotodióda, Tranzisztor Fotoelem Lumineszcencdióda Lézerdióda Bi2Te3, Sb2Te3 CdS, CdSe, Si PbS, PbSe, Si, GaAs GaAs, GaP, GaAs hűtőberendezések fénysorompó mérések, szabályzás, irányítás fénymérő, napelem optikai kijelzők,optikai adók, optikai adó Diódák, Tranzisztorok, Tirisztorok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 178 ► A legfontosabb félvezető elemek, anyagaik és alkalmazásuk Az NTK termisztorok – melegen vezető ellenállások A melegen vezető ellenállások viselkedése megfelel a tipikus félvezető viselkedésnek. A hőmérséklet emelkedésével az ellenállás csökken, a vezetőképesség nő Az NTK ellenállások oxidos

rendszerek Az átmeneti fémek oxidjait (Fe−), (Ni−), (Mn−) állandó de eltérő vegyértékű fémek oxidjaival ötvözik, (Ti−), (Li−). R [ ] T [°C] 11.7 ábra: Az NTK ellenállás jelleggörbéje Az ötvözött oxidok az átmeneti fémek ionjait más vegyértékhelyzetbe kényszerítik: Fe23+ + Ti x4+ Fe23(+1− x ) Fe x2+ Ti x4+ , vagy Ni 22+ + Li x+ Ni 22(+1− x ) Ni x3+ Li x+ Az (Fe23+) (O32−) rács (Fe3+) három vegyértékű ionjai a négy vegyértékű titán (Ti4+) hatására két vegyértékű állapotba mennek át. A nikkeloxid (Ni2+O2−) rács két vegyértékű (Ni2+) ionjai az egy vegyértékű lítium (Li+) ionok beépülésével (Ni3+) formában is jelen lesznek. Az elektromos vezetést az (Fe2+) és (Fe3+) illetve az (Ni2+) és (Ni3+) ionok termikusan aktivált helycseréje biztosítja. A melegen vezető ellenállásokat félvezetőkapcsolások hőmérséklet stabilizálására, hőérzékelésre használják A PTK hidegen vezető ellenállások A

hidegen vezető ellenállásban az ellenállás értéke a hőmérséklet emelkedésével hirtelen, ugrásszerűen megváltozik. A PTK ellenállások alapanyaga, ferroelektromos kerámia, báriumtitánoxid (BaTiO3) Már kis menynyiségű ötvöző félvezetővé teszi Az anyag ellenállása a Curie-pont felett nagyságrendekkel nagyobb lesz. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 178 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék R [ ] (Ba, Pb) TiO3 Vissza ◄ 179 ► BaTiO3 (Ba, Pb) TiO3 T [°C] 11.8 ábra: A PTK ellenállás jelleggörbéje A jelenség a BaTiO3 kristályhatáron kialakuló zárórétegre vezethető vissza. Alacsony hőfokon a záróréteg hatását az anyag erős polarizációja kiküszöböli. A Curie-pont felett a BaTiO3 ferroelektromos rendezettsége megszűnik Ekkor a krisztallithatárok záróréteg hatása érvényesül Megfelelő ötvözéssel a Curie-pont

alacsonyabb vagy magasabb hőmérséklet tartományba vihető. A PTK ellenállásokat önszabályzó fűtőelemként, hőmérséklet és folyadékszint érzékelőként alkalmazzák A VDR – ellenállások – varisztorok U [V] R [ ] I [A] 11.9 ábra: A VDR jelleggörbe U [V] 11.10 ábra: A VDR ellenállásának változása A nagyterhelésű varisztorok szilíciumkarbidból (SiC), a kisebb terhelésűek cinkoxidból (ZnO) készülnek. A jelleggörbe egyes szakaszaiban más– más vezetési mechanizmus működik. Az ellenállás csökkenését a feszültség függvényében, a ZnO-nál a szemcsehatárok hatása váltja ki Az anyag jó vezetésű krisztallitokból áll, a szemcsehatárok viszont nagy ohmos ellenállásúak. Mind a krisztallit belső vezetőképességét, mind a szemcsehatárok ellenállását célirányos ötvözéssel kb 10% Bi-, vagy Sb-, Co-, Mn-oxid hozzáadásával alakítják ki. A szinterelés hőmérsékletén az ötvözött bizmutoxid (Bi2O3) folyékony

halmazállapotú. A krisztallithatáron dúsul A krisztallithatár zárófeszültsége így ~3.2 V; ez tíz szemcséből álló ellenál- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 179 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 180 ► lásnál 32 V-os zárófeszültséget jelent. Ennél nagyobb feszültségérték esetén az ellenállás értéke pillanatok alatt lezuhan A varisztorokat feszültségszabályzóként, védőellenállásként használják A HALL-generátor működésének alapja a HALL-effektus. Ha egy áramjárta vezetőképes lemezt, mágneses erőtérbe helyezünk, akkor az áramló elektronok az egyik oldal felé húzódnak. Inhomogén áramlás alakul ki Je Je elektron hiány O O Je mágneses tér Je homogén áramlás mágneses tér okozta inhomogén áramlás A lemez két oldala között potenciál különbség lép fel. Ennek értelmében a

HALL-generátor mágneses gerjesztés hatására elektromos feszültséget hoz létre. Az áram átjárta lemez szélső lapjai között fellépő Hall-feszültség annál nagyobb, minél vékonyabb a lemez, nagyobb az áramerősség és a mágneses fluxus. Je Rh: Hall – állandó I: áramerősség d: a lemez vastagsága B d U H = RH UH I ⋅B d 11.11 ábra: A HALL-feszültség meghatározása A Hall-állandó nagysága a Hall-feszültség szempontjából meghatározó. A fémek Hall-állandója kicsi, a félvezető anyagoké nagy. [ R HFÉM = 10 −9 m 3 / As ] [ RHInSb = 240 ⋅ 10 −6 m 3 / As A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ] Vissza ◄ 180 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék [ R HInAs = 120 ⋅ 10 −6 m 3 / As Vissza ◄ 181 ► ] A AIIIBV típusú vegyületek indiumantimonid (InSb) indiumarzenid (InAs) Hall-állandója magas. A gyakorlatban szinte

kizárólag InAs-t használnak, mivel az InSb Hall-állandója erősebben függ a hőmérséklettől. A Hall-generátorok hosszúkás vékony lemezek A félvezetőréteget többnyire gőzölögtetéssel viszik fel. Hordozóanyagként mágneses anyag, többnyire lágymágneses ferritet használnak, mivel a mágneses erővonalak a hordozórétegen is áthaladnak. A Hall-generátorokat fluxussűrűség, fordulatszám mérésre, erősítőként, a számítás-, vezérlés- és irányítástechnikában analóg szorzóként használják A félvezető diódát két különböző jellegű félvezető anyag, egy „p” és „n” típusú réteg párosításával állítják elő. Az „n” és „p” típusú réteg határfelületén az ellentétes töltéshordozók diffúziója indul meg Az „n” típusú rétegből elektronok áramlanak a „p” típusú réteg, a „p” típusú rétegből lyukak az „n” típusú réteg felé. A diffúzió mértéke a töltéskoncentráció

különbség függvénye. A diffúziós folyamat egyben a töltéshordozók rekombinációjához vezet, így mindkét oldalon egy töltéshordozókban szegény zóna alakul ki Az „n” tartomány határrétege elektron, a „p” tartomány határrétege pedig lyukhiányt mutat, „pn” átmenet alakul ki p n pn n nyitó irány záró irány A „pn” átmenet a tulajdonképpeni félvezető dióda. p A „p” tartományt a pozitív pólusra kötve a „p-n” átmenet nyitó irányban működik. Mind a lyukak, mind az elektronok az átmenet felé haladnak, az átmenet közelében rekombinálódnak Ha a diódára a feszültséget záróirányban kapcsoljuk a töltéshordozók polarizálód-nak, a vezetés minimális szintet mutat. A pozitív töltésű lyukak a negatív, a negatív töltésű elektronok a pozitív oldalhoz húzódnak. A vezetés megszűnne, ha a dióda ideális lenne. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 181 ►

Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék ◄ Vissza 182 ► A félvezető dióda ellenállása a küszöbfeszültség feletti tartományban kicsi. I záróirány 100 V nyitóirány 0,8 V U 11.12 ábra: Szilícium dióda I–U jelleggörbe szubsztrát A p n rétegdióda K p n planárdióda 11.13 ábra: A félvezető diódák kiviteli formái 11.6 táblázat: A Ge- és Si-diódák irányadó jellemzői Jellemző Küszöbfeszültség [V] Nyitóirányú ellenállás [Ω] [1 mm2 pn átmenetre vonatkoztatva] Záróirányú ellenállás [MΩ] Maximális zárófeszültség [V] A „pn” átmenet maximális üzemi hőmérséklete Egyenirányító hatásfok [%] Ge 0,3 Si 0,7 510 250 0.110 ~ 200 90 98 13000 ~ 3000 200 99,5 A tranzisztorok olyan félvezető elemek, amelyek két szorosan egymáshoz illeszkedő „np” tehát n–p−n, vagy „pn” p–n–p átmenetből, és három kimenetből állnak. Erősítők,

kapcsolók, szabályzók Két alaptípusuk a bipoláris és az unipoláris tranzisztor A bipoláris tranzisztorokban mindkét töltéshordozó típus részt vesz a vezetésben. Az unipoláris tranzisztorokban csak az elektronok, vagy lyukak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 182 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék típus Vissza kollektor 183 ► jel rétegelrendeződés emitter ◄ kollektor K n-p-n n U EB p bázis n bázis U CB E emitter emitter p-n-p p U EB kollektor n bázis B p angol kollektor K bázis B U CB E emitter angol 11.14 ábra: Bipoláris tranzisztorok szerkezete A tranzisztorok anyaga szilícium (Si), germánum (Ge) és galliumarzenid (GaAs). A rádió és televízió hangtechnikában alkalmazott tran2 betű + 3 számjegy zisztorok jele: Az ipari elektronikai és elektronikus adatfeldolgozás3 betű + 2 számjegy ban alkalmazott

tranzisztorok jelzése: A kódjelek jelentése: 1. betű: A germánium kristály B szilíciumkristály C különleges anyag (gallium arzenid) 2. betű: C hangfrekvenciás (kis jelű) F nagyfrekvenciás (kis jelű) S kapcsolótranzisztor (kis jelű) D hangfrekvenciás (nagy jelű) L nagyfrekvenciás (nagy jelű) U kapcsolótranzisztor (nagy jelű) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 183 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék D G ID 1 csatorna ID =0A n p ◄ 184 ► S UGS= 0V n p D Vissza G SiO2 S UGS= 10V D-drain nyelő G-gate kapu S-source forrás 2 11.15 ábra: FET felépítése Az unipoláris térvezérlésű tranzisztorok FET (field effect tranzistor) működésének alapja, hogy a félvezetők ellenállását külső behatással, a töltéshordozók koncentrációjának megváltoztatásával befolyásolni lehet. Az unipoláris tranzisztorokban a

töltéshordozók áramlása egy csatornában történik. A csatorna ellenállását külső elektromos tér vezérli, innen az elnevezés is A nagyobb záróirányú feszültség szélesebb záróréteget eredményez A csatorna keresztmetszet kisebb lesz, az ellenállása nő A csatornát és a kapuelektródát – vezérlőelektródát – szigetelőréteg választja el. Ez lehet szilíciumdioxid (SiO2) vagy alumíniumoxid (Al2O3). A IG-FET (isolator-gate) szigetelő–kapu tranzisztorok térvezérlésű tranzisztorok. Teljesítmény elemek (Lásd diódák, tranzisztorok) Peltier elemek a termoelektromos hűtőelemek A fotóellenállások a fotó-elektromos hatás elvén működnek. A félvezető anyagok vezetőképessége fénysugárzás hatására nő. A jelenség a belső elektromos hatás. Amennyiben a vezetőképesség növekedése adott felületről kilépő sugarak hatására következik be, külső elektromos hatásról van szó. A fotó-ellenállások ohmos félvezető

ellenállások Ellenállásértékük fénysugárzás hatására csökken, a rajtuk átfolyó áram nagysága nő. A félvezető ellenállásanyagok fontos jellemzője a fényabszorbeáló képességük Az adott hullámhosszúságú fénysugarak aktivizálják elektronjaikat. A felhasználhatóság szempontjából fontos milyen hollámhossz tartományban érzékeny az ellenállásanyag Az érzékenységnek a tartományban adott hullámhossznál maximuma van Fontos, hogy a keletkezett töltéshordozók megfelelő élettartammal rendelkezzenek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 184 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 185 ► A fotóellenállások anyagai: A belső fotó-elektromos hatásra különösen érzékeny a kadmiumszulfid (CdS), AIIBVI, és AIIIBV vegyületcsoportok vegyületei: (kadmiumszelenid [CdSe], kadmiumtellurid [CdTe], ólomszulfid [PbS],

ólomszelenid [PbS], ólomtellurid(PbTe), indiumarzenid [InAs]). S 80 [ %] 10 ellenállás 10 10 10 8 60 6 érzékenység R [ ] Pbs Cds 10 10 4 2 10 0 -4 10 10 -2 10 0 10 2 40 20 8 4 6 10 10 10 fényerősség [lx] 500 1000 1500 2000 250 hullámhossz 11.16 ábra: CdS és PbS fotóellenállás anyagok Az izotrópiát biztosító polikristályos szerkezetet felgőzölögtetéssel, szórással biztosítják. Alkalmazás: fotóellenállások, fénymérő, fénysorompó. A félvezető fotódiódák „pn” átmenete jó fényáteresztő. A fotódiódák záróirányban működnek Ha a diódát nem éri fény, kis áram halad át rajta. Fény hatására a „pn” átmenetben töltéshordozók aktivizálódnak, az áram nagyságrendekkel nagyobb lesz. A zárási áram és a fényerősség közt egyenes összefüggés van. A fotódiódák szilíciumból (Si) vagy germániumból (Ge) készülnek A fotódiódákat méréshez, továbbá a szabály és

vezérléstechnikában alkalmazzák. p n 11.17 ábra: Fotódióda elvi ábrája A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 185 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 186 ► A fotóelemek szilícium (Si) szelén (Se) félvezetőelemek, vagy ólomszulfid (PbS), ólomszelenid (PbSe) alapúak. A szilícium fotóelem egy „n” típusú szilícium egykristályból és egy átlátszó „p” típusú felületi rétegből áll. A terheletlen „pn” átmenetben, a fénysugárzásra aktivizálódott töltéshordozók a belső tér hatására polarizálódnak. Az „n” és „p” tartomány ellentétesen töltődik fel A fotóelemek a napelemek egységei, de használják a szabályozás és vezérléstechnikában is őket. p érintkező p-Si U [V] n-Si 11.18 ábra: Fotóelem működési elve A LED lumineszcens dióda – világító dióda: Bizonyos félvezetőknél

elsősorban a GaAs és a GaP alapúaknál a töltéshordozók rekombinációjakor, a „pn” átmeneti tartományban fotonok is keletkeznek az anyagban. Ezek egyrészt a környezetbe kerülnek, másrészt elnyelődnek. A kibocsátott fény hullámhossza anyagfüggő spektrális érzékenység S [ %] GaP(N) GaAsP GaP(N,O) GaAs 100 80 60 40 20 400 500 600 700 800 900 1000 [nm] hullámhossz 11.19 ábra: Az elektrolumineszcens építőelemek sávtartománya A fénykibocsátó LED és a lézer LD-diódáknál ezt a hatást használják ki. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 186 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 187 ► A LED diódák nyitóirányban működnek. Az elektronok az „n” zónából a „p” zónába vándorolnak Összekapcsolódnak a lyukakkal A felszabaduló energia egy része fény formájában adódik le p n 11.20 ábra: A világító

dióda felépítése A LED diódák anyaga AIIIBV típusú vegyület: • galliumarzenid (GaAs), • galliumarzenidfoszfid (GaAsP), • galliumfoszfid (GaP). Az AIIIBV típusú vegyületeknek a szilíciumma (Si) szembeni előnyeszéles küszöbfeszültség tartomány 0,17–5 eV. A GaAs és a GaP korlátlan oldékonyságú ötvözetrendszert alkotnak, így ötvözéssel célirányosan alakíthatók ki a sávtávok. A töltéshordozók rendkívül mozgékonyak A LED-diódákat a távközlési rendszerek (üvegszálas rendszerek) adóként, de főleg digitális információk optikai kijelzésére használják. I GaAs E2 E1 p n 1,0 0m m aktív zóna abszorpció spontán emisszió lézer emisszió stimulált emisszió a lézer hatás elve visszacsatolás 11.21 ábra: A GaAs lézerdióda műkődési elve a) A dióda nyitóirányban kapcsolt. b) Az aktív zónában, az átmenetben rekombináció játszódik le, spontán emisszióra kerül sor. c) A GaAs magas törésmutatója

tükrözés nélkül is lehetővé teszi a lézer üzemet,a visszacsatolás elegendő. d) A visszavert sugarak indítják meg a stimulált emissziót A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 187 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 188 ► A lézerdiódákban a lézerhatást galliumarzeniddel (GaAs)- dal valósítják meg, a lézerhatás előidézéséhez szükséges „populáció inverziós” állapothoz (magasabb energia szintű állapotban több elektron van, mint az alapállapotban). A félvezető anyagot olyan erősen ötvözik, hogy az „n” típusú rétegben az elektronoknak több mint a fele szabadon mozog. A „p” típusú réteg pedig kb. 50% szabadon mozgó lyukat tartalmaz A GaAs lézerdióda egy „n” és „p” típusú rétegből áll. A lézerdióda adott küszöbérték (1000 A/mm2) felett koherens sugárzó. Ez a küszöb

szoba-hőmérsékleten nagyon magas, ezért az ilyen típusú diódát szobahőmérsékleten nem lehet folyamatosan üzemeltetni. A folyamatosan üzemelő lézerdióda kettős heteroszerkezetű. A félvezetőrétegek gallium-alumínium-arzenid (Ga1-xAlxAs) típusú vegyületek, a középső zóna galliumarzenid (GaAs) A különböző anyagminőségekből adódóan a vezető elektronok energiaszintjében is különbség jelentkezik Így az elektronok a középső zónában rekednek, ahol a rekombinációra is sor kerül Itt is a középső réteg törésmutatója biztosítja a sugarak visszaverődését, ami a lézer hatás alapja oxid 1 p-Ga 1-x Alx As 2 0,2 um GaAs 3 p-Ga 1-x Alx As oxid 11.22 ábra: A kettős heteroszerkezetű lézer dióda elvi felépítése Nyúlásmérők – félvezetőből A fémes anyagok rugalmas alakváltozásakor a rácsszerkezet rugalmas alakváltozása korlátozza az elektronok mozgásszabadságát. Az anyag ellenállása megnő Az anyag nyúlása

és az ellenállás megváltozása között egyértelmű összefüggés van. ΔR Δl ~ ; R l0 ΔR Δl = Κ ⋅ ε ; ahol ε = R l0 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 188 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 189 ► A fémből készült nyúlásmérők „Κ” értéke 2,0–4,0 közé esik. A nyúlásmérő huzalok d=(20–30) [μm]-es átmérővel, a nyúlásmérő fóliák s=(2–10) [μm]-es vastagságban készülnek. A mérőbélyegben a fémréteget felgőzölögtetéssel alakítják ki Az egykristályos szilíciumban a töltéshordozók mozgásszabadságát a hosszváltozással járó rácsparaméter változás okozza. A Si bázisú nyúlásmérőbélyegek érzékenysége K=(100–130) között van. Különösebb erősítésre nincs szükség. A félvezető nyúlásmérők érzékenysége hőmérsékletfüggő A nyúlás és az érzékenység között a

kapcsolat nem lineáris. A félvezető egykristályok előállítása A félvezető egykristályok gyártása két lépésből áll: • a nagy tisztaságú félvezetőanyag előállításából, • az egykristály illetve az egykristályos réteg növesztéséből. A nagytisztaságú szilícium előállítása: A szilíciumgyártás alapanyaga a kvarchomok. A durva szemcsés szilíciumdioxidot ívkemencében, 1700 0C-on redukálják, 1700 0 C SiO2 + 2C Si + 2CO. A karbonnal redukált szilíciumot hidrometallurgiai úton tisztítják A nyers szilíciumot 300 °C-on triklórszilánná alakítják, 300 0 C Si + 3HCl SiHCl 3 + H 2 . A 32 °C-on gőzfázisú vegyületet frakcionáló toronyban desztillálják. Ily módon egyben a szennyező-anyagokat is leválasztják. Inverz reakcióval 1000 °C-on a triklórszilánt hidrogénnel szilíciumra és sósavra bontják. 1000 0 C SiHCl 3 + H 2 Si + 3HCl. A szilícium finom szemcsék formájában válik ki. A rudak mérete d~200 [mm],

l~500 [mm]. Az egykristály növesztést a Czochralsky-féle módszerrel vagy a zónahúzó eljárással valósítják meg Amennyiben a szilícium (Si) egykristályt Czochralsky módszerrel állítják elő, a polikristályos anyagot tisztítják. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 189 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 190 ► A Czochralsky-féle egykristálynövesztő eljárás lényege, hogy az olvadékhoz, az olvadékból készített egykristályt érintenek, majd ezt meghatározott sebességgel emelik. 3 4 5 6 7 8 9 10 2 1 1. fűtés 2. nézőnyílás 3. húzórúd 4. magtartó 5. kristálycsíratartó 6. vákuum 7. növekvő egykristály 8. olvadék 9. tégely 10. tégelytartó 11.23 ábra: A Czochralsky berendezés elvi ábrája A grafit blokkon álló kvarctégelyben a félvezető szilíciumot ellenállásfűtéssel olvasztják meg. Az indító

kristály kismértékű bemerítésével kezdődik az eljárás. Ha az indító kristály vége feloldódott, lassan v=10 [μm/sec] sebességgel az olvadékból kifelé húzzák. A mag és a tégely ellentétesen forog. Az egykristály húzás közben dermed 1 2 3 4 5 6 1 húzórúd 2 rúdtartó 3 polikristályos kiinduló anyag 4 olvasztási zóna 5 vízhűtéses induktor 6 egykristálycsíra 7 7 csíratartó 11.24 ábra: A zónahúzó eljárás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 190 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 191 ► A zónahúzó eljárásnál a rúdtartóba befogott polikristályos anyag érintkezik a magtartón elhelyezett egykristályos anyaggal. A polikristályos rudat indukciós tekerccsel melegítik. A résben vékony olvadék zóna alakul ki Az olvadékot a kapilláris hatás és a mágneses erők tartják a résben A zónahúzás egyben

tisztító hatású is. A legtöbb szennyező elem az olvadékban dúsul, így a felfelé mozgó indukciós tekercs magával húzza a szennyezőket. T [°C] T [°C] CS CL szennyező CS CL szennyező 11.25 ábra: A szennyezők hatása cS: a szilárd fázis szennyező koncentrációja; cL: a folyékony fázis szennyező koncentrációja A zónahúzó módszerrel csak a szilícium olvadáspontját csökkentő szenynyező elemek távolíthatók el, amennyiben a szilárd és a folyékony fázis szennyező koncentrációjának aránya jóval kisebb, mint egy. A bór koncentráció tényezője kB = C SB ~ 0.8 C LB Megfelelő mértékben zónahúzással a bór nem távolítható el. A bórtalanítást frakcionáló desztillálással oldják meg. A zónahúzó berendezés húzási sebessége v~13 [μm/sec] A félvezető elemek gyártásához félvezető lapkákat használnak. A hengeres alakú egyenlőtlen felületű növesztett egykristályból szilíciumlapocskákat készítenek

A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 191 ► Műszaki anyagok Félvezetők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 192 ► a) a) egykristály, b) szétválasztás (csiszolással), c) szabályos henger alak kialakítása (csiszolás), d) az orientáció meghatározása, e) lapdarabolás f) Wafer ~0.3 mm vastagságú félvezető lapka b) c) e) d) f) 11.25 ábra: Si-félvezető lapkák gyártása Egykristályos félvezető réteg előállítása epitaxiával Az epitaxia egykristálynövesztést jelent, a növesztett réteg anyagával azonos vagy attól eltérő anyagú hordozórétegen. Az epitaxiális réteg irányítottságát a hordozóréteg orientációja határozza meg Az ipari gyakorlatban az epitaxiális szilíciumréteget kizárólag a gázfázisból választják le VDP (vapour phase deposition) CVD (chemical vapour deposition). Az epitaxiális szilícium (Si)-réteget SiCl4 vegyületből

12000C-on, SiH4–ből pedig alacsonyabb hőfokon választják le. SiCl 4 + 2 H 2 ← Si + 4 HCl A hordozógáz mindkét esetben H2. SiH 4 Si + 2 H 2 A félvezető anyag ötvözése már a polikristályos szilícium leválasztásakor megtörténhet (például PH3-at adnak a SiHCl3+H2 folyamat H2 reakció gázához.) Az ötvözés ugyanígy megvalósítható: • a Czochralsky eljárásnál, • a zónahúzásnál és • az epitaxiális leválasztásnál is. A „n” típusú vezetőket elsősorban foszforral (P) és arzénnal (As), a „p” típusúakat bórral (B) ötvözik. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 192 ► Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 193 ► 12. Szigetelő és dielektromos anyagok A szigetelő és dielektromos anyagok nem rendelkeznek az elektromos térben mozgásképes töltéshordozókkal. Nem vezetik az

elektromos áramot Az elektromos tér és a nemvezető anyagok kölcsönhatása a helyhez kötött töltéshordozók polarizációjában nyilvánul meg. A nemvezető anyagok mindkét tulajdonsága, mind a szigetelő, mind a polarizációs képessége a gyakorlat szempontjából fontos jelentőségű. A nemvezető anyag, mint szigetelőanyag legfontosabb tulajdonsága az ellenállása. Az ellenállás számtalan tényezőtől függ mivel az áram nem mindig a legrövidebb, de a legkisebb ellenállású utat választja A szigetelőanyagokat • • • • az átmeneti és a felületi ellenállással, az átütési, valamint a kúszóárammal szembeni szilárdsággal jellemzik. A szigetelő anyagok átmeneti ellenállása a fajlagos átmeneti ellenállás függvénye. A fajlagos átmeneti ellenállás meghatározása 1 [m] vagy 1 cm élű kockán szabványos méréssel történik. 1m 1m 1m RD = ρ ⋅ l [Ωm] A Az anyagok szigetelőképességét elsősorban a kémiai összetétel

és a kémiai kötés típusa határozza meg. Másodlagos befolyásoló tényezők a vízfelvétel, az anyag öregedése, a szerkezet esetleges megváltozása A szigetelő anyagok felületén gyakori a szennyeződés, az atmoszférikus hatásra létrejött elváltozás. Mindez erősen csökkenti az ellenállás értékét A felületi ellenállás többnyire az átmeneti ellenállás 1%-át teszi ki. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 193 ► Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 194 ► Az átütési szilárdság az a térerősség, melynél kisebb térerősséggel, az anyag még a szigetelőképesség elvesztésének veszélye (átütés) nélkül terhelhető. ED = U D ⎡ kV ⎤ d ⎢⎣ mm ⎥⎦ ED: átütési szilárdság UD: átütési feszültség d: vastagság Az átütési szilárdság függ az anyag összetételétől.

Műanyagoknál a töltőanyag, a lágyítók mennyiségtől, a víztartalomtól, a szerkezet homogenitásától A kúszóárammal szembeni szilárdságot a kúszóáram kialakulásával szemben mutatott ellenállás mutatja. A dielektrikumok tulajdonságait a polarizációs jelenségek határozzák meg. A kovalens és ionos kötésű anyagok töltéshordozói (elektronok, ionok) helyhez kötöttek. Elektromos tér hatására a töltéshordozók nem mozognak szabadon (eltekintve a félvezetők viselkedésétől). A töltéshordozók reverzibilis eltolódásának következményeként a nemvezető anyagokban polarizáció alakul ki Dipólusok jönnek létre A meglévő dipólusok felerősödnek, adott irányban rendeződnek A polarizáció lehet elektron, ion és dipólus polarizáció eredménye Az elektron polarizációnál az elektromos tér hatásának kitett szigetelőanyag atomjaiban az elektronfelhő eltolódik az atommaghoz képest. Ionpolarizációnál a pozitív és negatív

ionok eltolódása tovább erősíti az elektron polarizációt. atommag elektronhéj nem polarizálódott atom polarizálódott ato E=0 E= ionpolarizáció 12.1 ábra: Atomos, ionos polarizáció A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 194 ► Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 195 ► Ionpolarizáció az ionos szerkezetű anyagoknál (porcelán, kerámia üveg) lép fel. A kationrács az anion rács felé tolódik A folyamat megfordítható A visszarendeződés több időt vesz igénybe, mint az elektronpolarizációnál. A dipólusokat tartalmazó dielektrikumban a dipólusok az elektromos tér irányában rendeződnek. Az elektromos tér molekulákkal, molekula csoportokkal van kapcsolatban. A relaxációs idő 10−9–10−11 sec Ez annyit jelent, hogy váltóáramú elektromos térben 1011 [Hz]-nél nagyobb frekvenciánál dipólus

polarizációra nem kerül sor. 12.2 ábra: Dipólus orientáció A dipólus–iránypolarizáció különleges esete a spontán polarizáció, a ferroelektromos jelenségek alapja. A spontán polarizációjú anyagokban elektromos tér jelenléte nélkül léteznek a dipólusok egymástól független, rendezett tartományai, a domének. domén spontán polarizációjú polikristályos anyag polarizálódott szerkezet 12.3 ábra: A spontán polarizáció Elektromos tér hatására a domének egy irányba állnak be. A domének polarizációja nem teljesen reverzibilis folyamat. A polarizáció hiszterézis görbét ír le. Adott térerősségű elektromos tér az anyag polarizációjával elektromos áramsűrűséget hoz létre. Az elektromos áramsűrűség D [As/m2] lineárisan változik az elektromos tér E [V/m] nagyságával és A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 195 ► Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 196 ► irányával. Vákuumban az elektromos áramsűrűség D0 Az áramsűrűség és az elektromos térerősség közti arányossági tényező a vákuum dielektromos tényezője ε0~8,9⋅10−12 [Asec/Vm]. Adott anyagban az elektromos áramsűrűség (Ds) mindig nagyobb, mint a vákuumban (D0). A két érték aránya Ds/D0, az adott anyag dielektromos állandója (εr). Minél nagyobb az anyagban a polarizáció mértéke, annál nagyobb az anyag dielektromos εr állandója. Kondenzátorok esetében a dielektromos tényező külön jelentést kap. A dielektromos tényező εr azt mutatja meg, hogy két párhuzamos adott felületű, egymástól ”d” távolságra lévő lemez kapacitása, hogyan változik a lemezek közé helyezett dielektrikum hatására. kötött töltés C = ε r ⋅ C0 ; A C0 = ε 0 ⋅ ; d szabad töltés dielektrikum irányított dipólus 12.4 ábra: Kondenzátor sematikus

felépítése r r elektron ion dipól r r dielektromos tényező A dielektromos tényező εr a frekvenciától és a hőmérséklettől függő érték. A spontán polarizációjú ferroelektromos anyagok dielektromos tényezője a Currie-pont elérésekor hirtelen lecsökken 10 11 10 14 f 12.5 ábra: A dielekrtomos tényező frekvenciájától való A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 196 ► Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 197 ► A kondenzátor dielektrikum nemcsak raktározza, de fogyasztja is, pontosabban hővé alakítja az elektromos energiát. Váltóáramú elektromos erőtérben a frekvencia ütemében változik a polarizáció iránya A dipólusok a polarizáció változásával a frekvencia értékének megfelelően rezegnek. A rezgések következtében hő keletkezik. Az így jelentkező veszteség a

dielektromos veszteség. Ideális kondenzátort feltételezve a polarizációs áram IC és a feszültség között 90°-os fáziseltérés van. Normál körülmények között a feszültséggel azonos fázisban levő eredő áram miatt, az eredő áram és a feszültség között a fáziseltérés ϕ A kondenzátor veszteségi tényezője δ = 90 0 − ϕ szög tangense. ( ) Ic 90°- IE Cu tan δ = Iv IV IE U 12.6 ábra: A dielektromos veszteségi tényező 12.1 táblázat: Néhány dielektrikum jellemzője Anyagcsoport εr tanδ Apoláros műanyag 2,0–2,5 > 5⋅10−4 Poláros műanyag 2,5–6,0 Kerámia 3,5–10,0 10−4–1,5⋅10−2 porcelán (Na1K)2⋅Al2O3⋅SiO2 Üveg 4,0–8,0 Na2O⋅CaO⋅SiO2 Ferroelektrikum Példák polietilén kép 1⋅10−3–2⋅10−2 poliészter kép 5⋅10−4–1⋅10−2 nátron üveg 2⋅102–104 2⋅10−3–2⋅10−2 ólom-cirkon-titanát PbO2⋅ZrO2⋅TiO2 12.1 Szigetelő anyagok A passzív

dielektrikumokat, a (εr<10) kizárólag szigetelőanyagként használják. A szigetelőanyagok halmazállapotuk szerint lehetnek gáz, folyadék és szilárd halmazállapotúak. A konstrukciós szempontok miatt többnyire a A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 197 ► Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 198 ► szilárd szigetelő anyagokat használnak. Ezek lehetnek mind szervesek, mind szervetlenek. A szervetlen szigetelőanyagok (csillám, üveg, porcelán, kerámia) kúszóárammal szembeni szilárdsága, öregedés- és hőállósága jobb, mint a szerves szigetelőanyagoké. Nem gyúlékonyak Ugyanakkor a szerves szigetelőanyagok könnyebben feldolgozhatók, nem ridegek. Az elektronikában használatos szigetelőanyagok felhasználásuk szerint: • kábelek és vezetékek, • valamint elektronikus építőelemek és elemcsoportok

anyagai. A kábelek és vezetékek szigetelőanyagai hőre lágyuló műanyagok: a polivinilklorid (PVC), a polietilén (PE), polipropilén (PP), a poliamid (PA), kopolimereket, elasztomereket és hőre nem lágyuló műanyagok. Az elektronikai építőelemek és elemcsoportok szigetelőanyagainál a szigetelő és a dielektromos jellemzők mellett fontos szerepet kap a • • • • nagy hővezetőképesség, az anyagok összeférhetőségét ki biztosító hőtágulási tényező, a megfelelő felületi érdesség, a hőállóság. A műanyagok mellett különös jelentőséget kapnak a kerámiák. A merev nyomtatott huzalozású lapok, kártyák hordozóanyaga: • szálerősítéses hőre lágyuló vagy • hőre nem lágyuló műanyag. Szálerősítésként: • üvegszálat, • műanyagszálat (aramid), • természetes alapú szálanyagot (cellulózt), hordozóanyagként: • fenol-, • epoxi-, • poliésztergyantát használnak. Hajlékony hordozórétegként a

60°C-ig hőterhelhető poliamid fólia jön szóba. A szigetelő alaplemezre a galvanikusan előállított rézfóliát ragasztással rögzítik A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 198 ► Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 199 ► ◄ 199 ► 12.2 táblázat: Szigetelőanyagok Anyag [°C] [Ωcm] tanδ εr 50 Hz, 20 °C 50 Hz, 20 °C Olaj, zsír Oldószerek Higított sav, lúg 70 - 105 1012 - 1015 10-2 - 10-3 4.0 -65 közepes mérsékelt jó Tmax ρ Hőre lágyuló műanyagok PVC polivinilklorid PE polietilén 70 > 1016 ~ 10-4 2.25 - 260 közepes közepesen jó nagyon jó PA poliamid 80 ~ 1015 ~ 10-2 ~ 4.0 nagyon jó jó nagyon jó PUR poliuretán 80 ~ 1012 ~ 10-2 ~ 6.0 jó jó közepesen jó 60 * * * rossz rossz rossz szilikon 180 ~ 1015 ~ 10-3 ~ 3.0 jó rossz mérsékelt

etilén - vinilacetát 120 ~ 1013 ~ 10-2 ~ 6.0 közepes mérsékelt közepes 80 - 100 * * * jó nagyon jó közepes jó ~ 10-2 -10-3 ~4 mérsékeltközepes mérsékelt jó ~ 10-3 ~4 közepes közepes jó Elasztomerek NR gumi, SBR műgumi SiR EVM CM klórozott polietilén. Speciális keverékek tűzálló, halogén mentes térhálós 70 - 90 tűzálló, halogén mentes, 70 - 90 ~ 1013 1014 ~ 1012 1014 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 200 ► ◄ 200 ► Jelölés 12.3 táblázat: Nyomtatott huzalozású áramkörök hordozóanyaga Anyag papír / fenolgyanta papír / FR3 epoxigyanta üvegszövet / FR4 epoxigyanta üvegszövet / G10 epoxigyanta tűzálló FR2 PI polimid Szigetelő ellenállás [N/mm2] Felületi ellenállás [Ω] * [Ωcm] 100 5 · 108 110 tan δ

Hőállóság 1 MHz-nél 1 MHz-nél [°C] Vízfelvevő képesség 5 · 107 5.5 0.07 105 60 2 · 109 8 · 108 5.0 0.05 105 40 300 1010 5 · 109 5.5 0.035 130 20 300 1010 5 · 109 5.5 0.035 130 20 150 1011 1012 4.5 0.035 150 30 Hajlító szilárdság A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék εr [mg] * Vissza Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 201 ► ◄ 201 ► 12.4 táblázat: Kerámia hordozóanyagok jellemzői Anyag Hővezetési tényező 20 °C Si3N4 Szigetelési ellenállás [10−6/°Κ] [1 MHz-nél] [1 MHz-nél] Átütési szilárdság [MV/m] [Ωcm] 14 8 8,8 0,001 9,9 > 1016 40 8 10,1 0,0001 15,8 > 1016 12–30 2,5–3,5 6,1 0,0001 15,8–19,8 1013–1014 [Ω/m·°Κ] Al2O3 [95%] Al2O3 [99.9%] Hőtágulási tényező A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalomjegyzék εr tan δ Vissza Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 202 ► A kerámia hordozórétegek előnye a nagyobb hővezetőképesség és kis hőtágulási tényező. A teljesítmény elektronikában alapvető követelmény a veszteséghő gyors elvezetése, hogy a kis érintkezési felületeken ne alakulhasson ki feszültség. A szálerősítéses műanyagok hővezetési tényezője ~0,05 [W/mK], a kerámiáké (103–104) nagyságrenddel nagyobb. A teljesítmény elektronikában az Al2O3 hordozóréteg fémezését oxidréteg bevonatos rézfólia plattírozásával, vagy szitanyomással oldják meg. Nagyszámú építő elemet több rétegű kerámia lapon helyeznek el. diszkrét építőelem chip ősszekötő szint osztó szint áram ellátó szint többrétegű kerámia hordozó 12.7 ábra: Többrétegű kerámiahordozó A burkoló anyagként használt

szigetelőanyagokkal szemben követelmény a kémiai és mechanikai igénybevétellel szembeni ellenállás. A mikroelektronikai áramkörök tokozását a Si-CHIP-eknél (IC-ék) bevált kerámia tokkal oldják meg A kerámia burkolat nemcsak a nedvességgel szemben nyújt nagy biztonságot, de a hőtágulási tényezők kis különbségének köszönhetően a kerámia/fém kötés felmelegedésekor kis feszültségek keletkeznek. Az vas (Fe−) nikkel (Ni−) kobalt (Co) alapú ötvözetek (pl kereskedelmi nevén KOVAR FeNi28Co18 hőtágulási tényezője 7,5ּ10−6 [1/K] megegyezik az alumíniumoxid (Al2O3) hőtágulási tényezőjével). A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 202 ► Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék tok Vissza ◄ 203 ► Al2 O3 Si-Chip W,Mo,MoMn paszta, szitanyomás áram nélküli galvanizálással leválasztott Ni galvanikus

úton leválasztott, vagy felületgözölögtetett Au Al 2 O3 Al2 O3 Al2 O3 kovar FeNi28Co18 csatlakozó keményforrasz 12.8 ábra: Kerámia tokozás A műanyagburkolatok jóval olcsóbbak, mint a kerámia burkolatok. A hőre nem lágyuló műgyantákat öntik, sajtolják vagy fröccssajtolják. 12.2 Dielektrikumok A kondenzátorok két elektromosan vezető teste fegyverzete között található szigetelőanyag a dielektrikum. A dielektrikum fajtája szerint a kondenzátor lehet: • műanyag, • elektrolit és • kerámia kondenzátor. dielektrikum fegyverzet C= ε0 ⋅εr ⋅ A d [F ] A: felület ε r : dielektromos állandó d: a lemezek távolsága 12.9 ábra: Kondenzátor elvi ábrája A kondenzátorok kapacitásának értékét elsősorban a felület (A) és a dielektromos állandó ( ε r ) határozzák meg. A papír, műanyag és elektrolit kondenzátoroknál nagy felületeket tekercseléssel, a kerámia kondenzátornál pedig rétegeléssel hoznak létre. A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 203 ► Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 204 ► csatlakozás fém tekercs dielektrikum 12.10 ábra: Tekercs kondenzátorok szerkezete A fém/papír, fém/műanyag kondenzátoroknál dielektrikumként papírt ill. műanyagot használnak A fegyverzet fémfólia vagy a dielektrikumra felgőzölögtetett fémréteg. A fémréteg vastagsága 002–0,05 [μm] A műagyag dielektrikum polipropilén (PP), polisztirol (PS), polietiléntereftalát (PET) vagy polibutiléntereftalát (PBT). Az elektrolit kondenzátorok egyik fegyverzete fém a másik fegyverzete elektrolit. Az alumíniumelektrolit kondenzátoroknál az alumíniumfóliát oxidréteggel vonják be Ez az oxidréteg a dielektrikum Az alumíniumfólia felületének érdesítésével a felület lényegesen növelhető A tantálpentoxid kondenzátorban a

dielektrikum nagy átütési szilárdságú tantálpentoxid, dielektromos állandója ε r ~27 A kerámia rétegkondenzátorban a megfelelő felületnagyságot több réteg párhuzamos kapcsolásával oldják meg. Kapacitásnövelés a dielektromos állandó növelésével is elérhető katód dielektrikum anód elektrolit aluminiumfólia elektrolitpapír forrasztási felület fegyverzet (szitanyomás) csatlakozás kerámia Al eloxált 2 3O Alumíniumelektrolitkondenzátor szerkezete Kerámia réteg-kondenzátor szerkezete 12.11 ábra: Kondenzátorok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 204 ► Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 205 ► ◄ 205 ► 12.5 táblázat: Kondenzátor típusok, alkalmazott dielektrikumok, kapacitás eelketrolit papír/ kondenzátor műanyag kondenzátor tekercs kondenzátor Kivitelezési forma

Kapacitás Feszültség [V] fémpapír kondenzátor 0.01 μF – 50 μF 160–20000 polipropilén kondenzátor 10 nF – 4.7 μF 30–670 poliészter kondenzátor 4.7 nF – 100 μF 30–1000 10 nF – 50μF 30–1000 alumínium - elektrolit kondenzátor 0.5 μF – 150000 μF 3–500 tantál - elektrolitfólia kondenzátor 0.15 μF – 580 μF 3–450 1 pF – 0.1 μF 1 pF – 10 nF 30–700 2000–20000 5 pF – 8 μF 25 polikarbonát kondenzátor szilárd kerámia kerámia kis teljesítményű kondenzátor kerámia nagy teljesítményű kondenzátor Réteg Kerámia Kerámia több rétegű kondenzátor A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 206 ► A dielektromos állandók nagysága szerint a kerámia kondenzátorokat osztályba sorolják. A kondenzátorok egyenfeszültségűek, vagy

váltakozó feszültségűek. A váltakozó feszültségű kondenzátorokat a váltakozó feszültségnél fellépő nagyobb veszteségekre méretezik. Ezek olyan egyenfeszültségen is alkalmazhatók, melyek csúcsértéke a névleges váltakozó feszültség effektív értékét nem lépi túl. A kondenzátorok jellemző adatai: • • • • • • • • • a névleges kapacitás a tűréshatár, a kapacitás hőmérséklet függése, a kapacitás függése a páratartalomtól, az önkisülési állandó, az üzemi hőmérséklet tartomány, az élettartam, a megbízhatóság, a veszteségi tényező. A névleges kapacitást és tűrést a kondenzátoron feltüntetik. A gyűrűs színkóddal ellátott kondenzátoron a külső fegyverzet kivezetése a gyűrűktől távolabbi végen van. Egyébként a külső fegyverzet kivezetését rovátkával, fekete gyűrűvel vagy stilizált ernyővel jelölik 1.2345 külső fegyverzet kivezetése 1. Gyűrű 1 Számjegy 2. Gyűrű 2

Számjegy 3. Gyűrű Szorzó 4. Gyűrű Tűrés 5. Gyűrű Névleges feszültség külső fegyverzet kivezetése A kondenzátor színgyűrűs jelölési rendszere A kondenzátorok külső kivezetésének jelölése A kondenzátorok hőmérsékletfüggését a hőmérséklet tényezővel adják meg. ΔC = C ⋅ α C ⋅ ΔT , A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 206 ► Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 207 ► • ΔC: a kapacitásváltozás, • C: a 20 °C vagy 40 °C-ra megadott kapacitás, • ΔT : a hőmérsékletváltozás. A többi jellemző adat a gyártók adatlapján található. Dielektrikumok – érzékelők, aktuátorok anyagai A dielektrikumok polarizációja – dipólusok kialakulása, adott irányú rendeződése az anyag adott irányú méreteinek megváltozásával jár együtt. A dielektrikumokban a töltéshordozók

mechanikai igénybevétel hatására polarizálódnak A polarizáció a külső felületek feltöltődését eredményezi A jelenség a piezoelektromos hatás, melyet az érzékelőkben hasznosítanak F Si 0 F 12.12 ábra: A zónahúzó eljárás A piezoelektromos jelenség kialakulása SiO2 – egykristály Amennyiben piezoelektromos anyagra feszültséget kapcsolnak, úgy az aktuátorként használható. Valamennyi ferroelektromos anyag piezoelektromos, de fordítva ugyanez nem igaz Nem minden piezoelektromos anyag ferroelektromos. A báriumtitanát (BaTiO3), piezo –és ferroelektromos. A kvarc (SiO2), piezo de nem ferroelektromos Egykristályos formában a SiO2 különösen jó tulajdonságokkal rendelkezik A gyakorlatban a 2, 3, 4 és 5 vegyértékű fémek oxidjai, • báriumtitanát (BaTiO3), • ólomcirkonat–titanát (Pb Ti) terjedtek el. A piezoelektromos anyagokat elsősorban az „átalakítókészségük” jellemzi. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalomjegyzék Vissza ◄ 207 ► Műszaki anyagok Szigetelő és dielektromos anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék F ⋅ Δx = Q ⋅ U σ ⋅ A ⋅ Δx = Q ⋅ U Q =D A D =σ ⋅d Vissza ◄ 208 ► F ⋅ Δx : a mechanikai munka Q ⋅ U : az elektromos munka F : erő Q : töltés d : piezoelektromos együttható A piezoelektromos anyagokat átalakítóként: • az ultrahang-technológiában (tisztítóberendezésekben, folyadékporlasztókban, műanyaghegesztő berendezésekben), • az ultrahangos méréstechnikában (roncsolás mentes anyagvizsgáló készülékekben), • a méréstechnikában (erőmérőkben, nyomásmérőkben, gyorsulásmérőkben mechanikai-elektromos átalakítóként), • az elektroakusztikában (mikrofonokban, hangszórókban, ultrahangos távirányítókban használják). A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 208 ► Műszaki anyagok Mágneses anyagok A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 209 ► 13. Mágneses anyagok Az anyagok mágneses viselkedését anyagi paraméterek jellemzik. Az elektromos és a mágneses tér egymással kölcsönhatásban van, így jellemzőik egymással párhuzamba állíthatók: elektromos tér mágneses tér elektromos térerősség E [V/m] fluxus D [As/m2] mágneses indukció B [Vs/m2] mágneses térerősség H [A/m] vákuumban D0=ε0E B0=μ0H vákuum mágnes permeabilitása μ0 μ0=1,257ּ10-6[Vs/Am] vákuum dielektromos állandója ε0 ε0=8,9ּ10-12 [As/Vm] anyagban D0=ε0εrE B0=μ0 μrH εr dielektromos állandó μr mágneses permeabilitás P=D-D0=(εr-1) ε0E J=B-B0=(μr-1) μ0H elektromos polarizáció P mágneses polarizáció J εr-1=χ μr-1=χ elektromos szuszceptibilitás E,D,P, ε0 εr mágneses szuszceptibilitás H,B,J, μ0 μr Az anyagok különböző mágneses viselkedésére atomi felépítésük és térbeli rendezettségük

ad magyarázatot. A mágnesesség elemi hordozói az atommag körüli, pályákon mozgó elektronok. Az adott pályán mozgó elektron pályamenti mozgásához, valamint a perdületéhez mágneses momentum tartozik. A perdülethez tartozó mágneses momentum nagysága a Bohr magneton. Amennyiben adott energiaszintű pályán páros számú elektron mozog, ezek ellentétes momentuma kioltja egymást. A telítetlen energiaszintek mágneses momentuma kiegyenlítetlen. Külső mágneses erőtér hatására az elektronok pályamenti mozgásához tartozó momentumok az erőtér irányában rendeződnek. A rendeződés hatására lejátszódó indukciós folyamatok az erőteret gyengítik. A telített energiaszintű anya- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 209 ► Műszaki anyagok Mágneses anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 210 ► gokban, más kölcsönhatás nem érvényesül. Mágneses

permeabilitásuk μr<1. Az ilyen anyagok diamágneses anyagok Amennyiben az energiaszintek telítetlenek, tehát a perdületek nem egyenlítik ki egymást, a momentumok nagyságához képest, az erőtér irányú momentumrendeződésből adódó diamágneses hatás elhanyagolható. Az anyag mágneses permeabilitása μr>1, az anyag paramágneses. Az anyagok ferromágnesességének feltétele: • a paramágnesesség, valamint • adott tartományokban, külső erőtérhatás nélkül, a perdületek bizonyos mértékű rendezettsége. A ferromágneses anyagokban az egymást nem kompenzáló perdületek, kölcsönös erőhatások következtében úgynevezett doméneket hoznak létre. Egy doménen belül a perdületek mindig bizonyos kristálytani irányban rendeződnek. Így a szomszédos tartományok rendezettségi iránya között az eltérés mindig csak 90º vagy 180º. A doméneket összekötő tartomány a „Bloch”-fal, ebben az irányváltás folyamatos. A ferromágneses

anyagok, tehát kis mágneses tartományokból, doménekből állnak. A doméneken belül az elemi momentumok párhuzamosak A doméneket, a „Bloch-falak”, doménfalak választják el egymástól Az egyes doméneken belül a momentumuk különböző kristálytani irányba mutatnak. Az anyagon belül a domének egymás hatását kiegyenlítik A) B) C) 13.1 ábra: A dia-, para- és ferromágnesesség elvi ábrája A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 210 ► Műszaki anyagok Mágneses anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 211 ► Mágneses erőtér hatására, az erőtérrel párhuzamos, vagy azzal a legkedvezőbb irányú szöget bezáró rendezett tartományok térfogata nő. Ez a mágneseződési mechanizmus a „doménfal eltolódás” néven ismert domén domén domén 13.2 ábra: Ferromágneses anyagok mágnesezése A ferromágneses jelenség feltétele a 3d, 3f pályák

telítetlensége, valamint a ferromágneses anyag rácsparaméterének és az atomrádiuszának megfelelő aránya (a0/r3d=1,5–2,0). 13.1 táblázat: Ferromágneses anyagok Rendszám A 3d elektronok száma a0/r3d=1,5-2,0 Mn 25 5 1,49 Fe 26 6 1,59 Co 27 7 1,79 Ni 28 8 2,0 A ferromágneses anyagok csak bizonyos hőmérsékletig a Curie-pontig mágnesesek. A) B) 13.3 ábra: Anti-ferromágneses és ferrimágneses anyagok viselkedése A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 211 ► Műszaki anyagok Mágneses anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 212 ► Az anti-ferromágneses anyagok (a0/r3d<1,5) a szomszédos atomsíkjaiban az atomok perdületei egymással ellentétes irányban rendeződnek. A domének kialakulása ellenére a mágneses hatás nem érződik. A ferrimágneses anyagok rácsszerkezetében az ellentétes irányú párhuzamos perdületek nem azonos nagyságúak, nem

kompenzálják egymást. Tehát a ferro- és ferrimágneses anyagokban a doméneken belül az atomok, illetve az ionok perdülete párhuzamosan, azonos vagy ellentétes irányban oly módon rendezett, hogy a doméneken belül a perdületek nem egyenlítik ki egymást. Ha a ferromágneses anyag H térerősségű mágneses mezőbe kerül, a mágneses mező térerőssége megnő. Ez a mező és a domének reverzibilis és irreverzibilis kölcsönhatásának, a domének térerő irányú rendeződésének, az anyag felmágneseződésének az eredménye. A kis erőtérben a domének a mágnesesség szempontjából az erőtérhez képest legkedvezőbb kristálytani irányba rendeződnek, ez a vas esetében az < 1 0 0 > irány. Majd az erőtér növekedésével az erőtérrel párhuzamos irányba állnak be. Ezzel az anyag mágnesesen telítődik A mágnesezési görbék a mágneses indukció (B) mértékét mutatják a térerősség (H) függvényében. A külső tér növelésével a

mágneses indukció lassan nő, majd hirtelen emelkedni kezd. Végül ellaposodik és eléri a telítés értékét Miután B=μ0 μr H adott anyag mágneses permeabilitása, a mágnesezési görbe meredeksége. +B BS +H HC -B -H Br 13.4 ábra: A mágnesezési görbe A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 212 ► Műszaki anyagok Mágneses anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 213 ► A) B B) B A görbe alakjából egyértelmű, hogy a mágneses permeabilitás a térerősség függvénye. A mágneses perdületek rendeződése a mágnesezés folyamán a rácsparaméterek reverzibilis változásával jár. Az alakváltozás a magnetosztrikciós jelenség. Amennyiben a mágneses telítés (Bs) után a térerősség csökken, a felmágnesezés reverzibilis folyamatai visszarendeződnek. Az irreverzibilis folyamatok következtében a H=0 értéknél az indukció értéke a remanens

indukció (Br) értéket éri el. Ahhoz hogy az indukció teljesen eltűnjön, a külső tér irányát meg kell változtatni a koercitív erőnek (Hc) nevezett értékig. Ha ebben az irányban tovább nő a térerősség, újra elérhető a mágneses telítés állapota A téresősség újbóli csökkenésével hasonló görbe adódik Egy teljes ciklushoz tartozó hiszterézis hurok a mágneses veszteség A mágneses anyagokat lágymágnesek és keménymágnesek. A lágymágneses anyagok azok a ferro- és ferrimágneses anyagok, amelyek telítési indukciója és a permeabilitása nagy, hiszterézisterületük és koercitív erejük pedig kicsi. A keménymágneses anyagok jellemzője a nagy koercitív erő HC (HC>100 [A/cm]). (BxH) max HC HC H H 13.5 ábra: Lágy és keménymágneses anyagok A lágymágneses anyagok a mágneses hatás megszűnése után a mágnesezettséget nagyrészt elveszítik. A lágymágneses anyagok hiszterézis görbéje nagyon keskeny. Alkalmazásukra

általában váltóáramú áramkörökben kerül sor, ahol az átmágneseződés a frekvencia függvényében történik A lágymágneses anyag fém, fémötvözet vagy amorf szerkezetű fém. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 213 ► Műszaki anyagok Mágneses anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 214 ► ◄ 214 ► 13.2 táblázat: Lágymágneses anyagok és felhasználásuk Összetétel (%) Lemez (mm) Mágnesezési veszteség (W/kg) Permeabilitás (µ r ) Koercivitás Színvas - - - 30000 -40000 ≥ 6,4 Fe-Siötvözet 0,5 Si 4 Si 0,5 0,35 P1.0 ~3 ~1 6000 -9000 48 16 elektromos gépek Hidegen hengerelt = 3 Si 0,35 0,3 ~ 0,5 ~ 35 60000 8 transzfor-mátorok kb. 36% Ni 0,3 0,51 8000 -20000 2050 47.50% Ni 50.65% Ni 0,2 0,2 ~ 0,25 ~ 0,15 60000 -90000 5 1,5 Ni-Feötvözetek (HC % A/m) Alkalmazási terület szűrők, relék, mérőrend-szerek,

átalakítók, erősítők, számlálók 70.80% Ni 0,2 P0,5 0,025 120000 1,5 70.80% Ni 0,05 0,01 300000 0,5 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza Műszaki anyagok Mágneses anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 215 ► ◄ 215 ► Ni-Zn ferritek Mn-Zn ferritek 13.4 táblázat: A VITROVAC amorf fémötvözetek tulajdonságai Jelölés H5A H5E H6H3 K5 K6A K8 Az alkalmazás frekvencia tartománya < 0,2 < 0,01 < 0,01 – 0,8 <8 < 150 < 250 Telítési indukció Fajlagos ellenállás (T) (Ωm) (°C) 0,41 0,44 0,47 0,33 0,3 0,27 1 0,05 25 20 2,5 1,0 130 115 200 280 450 500 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Curie – hőmérséklet tanδ (µr·106) < 2,5 (10) < 7,0 (10) < 1,2 (10) < 28 (1000) < 150 (10000) < 250 (10000) Vissza Műszaki anyagok Mágneses anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalomjegyzék Vissza ◄ 216 ► Az amorf fémeknek kiválóak a lágymágneses tulajdonságai. A rendezetlen szerkezet nagymértékben megkönnyíti a „Bloch-féle” falak mozgását. Nagy elektromos ellenállásuk pedig az átmágneseződési veszteséget csökkenti. A permanens mágnesként alkalmazható keménymágneses anyagok jellemzői a mágneses térerősség Hc, a mágneses telítés Br, valamint az alakíthatóság. A keménymágneses anyag szerkezetével szemben a legfontosabb követelmény, hogy gátolja a „Bloch”-falak mozgását. A perdületek átfordulását a nagy anizotrópiájú anyagok nagymértékben gátolják A műszaki gyakorlatban a keménymágneses anyagok FeAlNiCo (ALNICO)-vegyületek, illetve ritka földfém ötvözetek („Rf”Co5, „Rf”Co, NdFeB-ötvözetek). Keménymágneses viselkedésük a szerkezetük rendkívül nagymértékű kristályanizotrópiájára vezethető viszsza. 13.5 táblázat: A keménymágneses anyagok Anyag AlNiCo

500 SmCo5 SmCo 2:17 NdFeB F BS ρ (mT) (kA/ m) (KJ/ m 3) 1300 1000 1050 1300 51 760 760 850 45 190 210 320 TCurie (oC) 800 720 820 310 TMax. (°C) >> 500 >> 250 >> 350 >> 120 A ferrimágneses anyagok(ferritek) oxidok .Az oxidok közül az (MeOּFe2O3) bázisú anyagok lágymágneses, az ((MeO BaO, SrO és, vagy PbO)) 6ּFe2O3 szerkezetűek keménymágneses anyagok. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 216 ► Műszaki anyagok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Irodalomjegyzék Vissza ◄ 217 ► Irodalomjegyzék Dubbel Tascenbuch für den Maschienenbau. Spinger, 2004 Bargel/Schulze: Werkstoffkunde. Springer, 2005 Jacobs O.: Werkstoffkunde Vogel, 2005 Schatt/Simmchen Zouhar: Konstruktionswerkstoffe. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1998. Buchmayr: Werkstoff-und Produktiunstechnik mit Mathcad. Springer, 2002 Tabellenbuch Metall. 2004 Fischer/Hoffman/Spindler:

Werkstoffe in der Elektrotechnik. Hanser Verlag, 2003. W. Bergmann: Werkstofftechnologie Hanser Verlag, 2002 Nitzsche/Ulrich: Funktionswerkstoffe der elektrotechnik und elektronik. Deutscher Verlag J.Frühauf: Werkstoffe der Mikroelektronik Hanser Verlag, 2005 Alkalmazott anyagtudomány. Egyetemi tankönyv Műegyetem Kiadó, 2002 Prohászka János: Anyagtechnológia. Műegyetemi Kiadó, 2000 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalomjegyzék Vissza ◄ 217 ►