PN-EN 10084 – Acciai da cementazione – Condizioni tecniche di fornitura

Norma Norma PN-EN 10084 "Acciai cementati - Condizioni tecniche di fornitura" specifica i requisiti tecnici per acciaio da cementazioneComprende acciai non legati e legati con un contenuto relativamente basso carbone, destinato alla produzione di parti di macchine che richiedono connessione Uno strato superficiale duro e resistente all'usura con un nucleo durevole e più duttile..
Carburazione è un processo trattamento termochimico, durante il quale lo strato superficiale dell'acciaio viene arricchito per diffusione in carboneLa carburazione stessa modifica principalmente la composizione chimica dello strato. Elevato durezza superficiale si ottiene generalmente solo dopo un'adeguata indurimento E più tardi temperamento basso.

PN-EN 10084 e PN-EN ISO 683-3:2022-07

Norma PN-EN 10084 è stato sostituito dalla norma PN-EN ISO 683-3:2022-07 "Acciai trattabili termicamente, acciai legati e acciai ad alta lavorabilità - Parte 3: Acciai da cementazione".
La norma vigente specifica i requisiti tecnici di fornitura per semilavorati formati a caldo, barre, vergelle, prodotti piani finiti e forgiati realizzati in acciai cementizi non legati e legati.
La norma PN-EN 10084, pur essendo più datata, rimane un documento importante per l'analisi di certificati dei materiali, documentazione di costruzione, disegni tecnici e specifiche obsolete che contengono ancora marcature e requisiti riferiti a tale norma.

Norma PN-EN 10084 – campo di applicazione

La norma specifica, tra le altre cose:

  • gradi e designazioni dell'acciaio cementato;
  • composizione chimica singole specie;
  • stato della consegna e requisiti per il trattamento termico;
  • proprietà meccaniche e requisiti per durezza;
  • temperare per la specie per la quale è determinato;
  • requisiti relativi alla struttura e alla qualità interna del materiale;
  • qualità della superficie;
  • ispezione e collaudo;
  • campionamento e preparazione dei campioni;
  • Documentazione di marcatura e consegna.

Che cos'è la cementazione dell'acciaio?

Acciaio cementato comporta la saturazione della diffusione dello strato superficiale carbone durante il riscaldamento del materiale a una temperatura e atmosfera di carburazione opportunamente selezionate.
Gli acciai destinati a questo processo hanno un contenuto di carbonio relativamente basso nel nucleo, solitamente intorno a 0,10-0,25%Ciò consente al nucleo di mantenere una duttilità e una resistenza ai carichi dinamici ottimali. Lo strato superficiale, nel frattempo, si arricchisce di carbonio durante il processo di carburazione.
Dopo la carburazione, opportunamente selezionati indurimentoLo strato arricchito di carbonio può quindi raggiungere una struttura ad altissima durezza, mentre il nucleo conserva le proprietà derivanti dal minore contenuto di carbonio e dagli additivi di lega utilizzati.
Dopo l'indurimento, viene solitamente utilizzato temperamento bassoil cui compito è, tra le altre cose, ridurre le tensioni dopo l'indurimento mantenendo un'elevata durezza dello strato.

Carburazione e indurimento superficiale

La carburazione non deve essere equiparata a tempra a induzione né indurimento alla fiamma.
Durante la carburazione, modifica deliberata della composizione chimica dello strato superficiale attraverso la diffusione del carbonio. È quindi un processo trattamento termochimico.
Durante la tempra a induzione o a fiamma, la composizione chimica della superficie rimane sostanzialmente invariata. Lo strato viene riscaldato localmente alla temperatura di austenitizzazione e poi raffreddato rapidamente. Pertanto, il materiale destinato a questo tipo di tempra deve già contenere una quantità sufficiente di carbonio per raggiungere la durezza richiesta prima dell'inizio del processo.

Il ruolo degli elementi di lega negli acciai cementati

Gli acciai da cementazione possono essere non legati o contenere elementi di lega che influenzano principalmente la temprabilità, le proprietà del nucleo e il comportamento del materiale durante il trattamento termico.

  • Carbone – C – un basso contenuto nel nucleo gli consente di mantenere la sua duttilità, mentre un contenuto maggiore nello strato cementato consente di ottenere un'elevata durezza dopo la tempra.
  • Cromo – Cr – Aumenta la temprabilità e influenza le proprietà meccaniche dell'acciaio.
  • Manganese – Mn – aumenta la temprabilità ed è un componente importante di acciai Mn-Cr molto diffusi come il 16MnCr5 e il 20MnCr5.
  • Nichel – Ni – Contribuisce a ottenere una duttilità e una resistenza all'impatto favorevoli del nucleo, motivo per cui viene utilizzato negli acciai destinati a elementi sottoposti a carichi elevati.
  • Molibdeno – Mo – Aumenta la temprabilità e viene utilizzato negli acciai destinati a elementi con sezioni trasversali più ampie e requisiti di elevata resistenza.
  • Bor – B – anche una piccola aggiunta di boro può aumentare significativamente la temprabilità dell'acciaio; un esempio di lega contenente boro è la 16MnCrB5.
  • Zolfo – S – la sua aggiunta controllata nei gradi contrassegnati dalla lettera S può migliorare la lavorabilità, ad esempio 16MnCrS5, 20MnCrS5 o 18CrMoS4.

Gradi di acciaio secondo la norma PN-EN 10084

La norma PN-EN 10084 riguardava sia gli acciai cementati non legati che gli acciai legati con aggiunte di cromo , manganese , nichel , molibdeno e altri elementi.

Acciai cementati non legati

  • 1.1121 – C10E - acciaio a basso tenore di carbonio non legato, destinato alla cementazione; utilizzato principalmente per componenti con sezioni trasversali più piccole e requisiti moderati per le proprietà del nucleo.
  • 1.1207 – C10R – Varietà C10 con requisiti relativi al contenuto di fosforo e zolfo appropriati per la designazione R.
  • 1.1141 – C15E – acciaio cementato non legato con un contenuto di carbonio superiore a quello del C10E.
  • 1.1140 – C15R – Varietà C15 con fabbisogno di fosforo e zolfo corrispondente alla designazione R.
  • 1.1148 – C16E – acciaio cementato non legato con un contenuto di carbonio caratteristico del gruppo C16.
  • 1.1208 – C16R – Varietà C16 con requisiti appropriati per la designazione R.

acciai al nichel-cromo e al cromo-nichel

  • 1.5714 – 16NiCr4 – acciaio da cementazione al nichel-cromo, utilizzato per componenti che richiedono maggiore temprabilità e buone proprietà del nucleo.
  • 1.5715 – 16NiCrS4 – una varietà con un contenuto di zolfo più elevato, che migliora la lavorabilità.
  • 1.5752 – 15NiCr13 – acciaio al nichel-cromo ad elevata temprabilità, destinato a componenti di macchine sottoposti a carichi elevati che richiedono un nucleo robusto e duttile.
  • 1.5805 – 10NiCr5-4 – Acciaio da cementazione Ni-Cr con basso contenuto di carbonio nel nucleo.
  • 1.5810 – 18NiCr5-4 – acciaio al nichel-cromo destinato a componenti che richiedono un buon indurimento del nucleo.
  • 1.5918 – 17CrNi6-6 - acciaio al cromo-nichel utilizzato per componenti di macchine che richiedono una buona resistenza del nucleo e duttilità dopo cementazione e trattamento termico.

acciai al nichel-cromo-molibdeno e al cromo-nichel-molibdeno

  • 1.6523 – 20NiCrMo2-2 – Acciaio cementato Ni-Cr-Mo destinato a componenti di macchinari sottoposti a carichi elevati.
  • 1.6526 – 20NiCrMoS2-2 – varietà con maggiore contenuto di zolfo e migliore lavorabilità.
  • 1.6566 – 17NiCrMo6-4 – acciaio al nichel-cromo-molibdeno ad elevata temprabilità, destinato a componenti di trasmissione e macchinari sottoposti a carichi elevati.
  • 1.6569 – 17NiCrMoS6-4 – Varietà 17NiCrMo6-4 con lavorabilità migliorata.
  • 1.6571 – 20NiCrMoS6-4 – Acciaio Ni-Cr-Mo con aggiunta di zolfo, destinato alla produzione di componenti che richiedono buona temprabilità e lavorabilità.
  • 1.6587 – 18CrNiMo7-6 – uno degli acciai da cementazione più riconoscibili, utilizzato per ingranaggi, alberi di trasmissione e componenti di trasmissione sottoposti a carichi elevati.
  • 1.6657 – 14NiCrMo13-4 – acciaio ad alta temprabilità, destinato a componenti di grandi dimensioni e sottoposti a carichi elevati.
  • 1.6660 – 20NiCrMo13-4 – Acciaio Ni-Cr-Mo destinato a componenti sottoposti a carichi elevati che richiedono un'elevata resistenza del nucleo.

Acciai al cromo

  • 1.7014 – 17CrS3 – cementazione dell'acciaio al cromo con un maggiore contenuto di zolfo per migliorarne la lavorabilità.
  • 1.7016 – 17Cr3 – acciaio da cementazione al cromo con maggiore temprabilità rispetto agli acciai non legati C10–C16.
  • 1.7030 – 28Cr4 – acciaio al cromo con un contenuto di carbonio più elevato, utilizzato per componenti che richiedono una maggiore resistenza del nucleo.
  • 1.7036 – 28CrS4 – Varietà 28Cr4 con aggiunta di zolfo per migliorare la lavorabilità.

acciai al manganese-cromo

  • 1.7131 – 16MnCr5 – uno degli acciai da cementazione più comunemente utilizzati; combinazione manganese i cromo Offre una buona temprabilità a un costo dei materiali moderato.
  • 1.7139 – 16MnCrS5 – Varietà 16MnCr5 con contenuto di zolfo aumentato e migliore lavorabilità.
  • 1.7147 – 20MnCr5 – Acciaio cementato Mn-Cr con un contenuto di carbonio superiore a quello del 16MnCr5, utilizzato per componenti sottoposti a carichi più elevati.
  • 1.7149 – 20MnCrS5 – Varietà 20MnCr5 con lavorabilità migliorata.
  • 1.7160 – 16MnCrB5 – acciaio al manganese-cromo con aggiunta di boro per aumentarne la temprabilità.

Acciai al cromo-molibdeno

  • 1.7243 – 18CrMo4 – Acciaio cementato al Cr-Mo, destinato a componenti che richiedono buona temprabilità e resistenza del nucleo.
  • 1.7244 – 18CrMoS4 – Variante 18CrMo4 con maggiore contenuto di zolfo e migliore lavorabilità.
  • 1.7319 – 20MoCrS3 – acciaio al molibdeno-cromo con aggiunta di zolfo per migliorarne la lavorabilità.
  • 1.7320 – 20MoCr3 – Acciaio cementato al molibdeno-cromo utilizzato per componenti e ingranaggi di macchinari.
  • 1.7321 – 20MoCr4 – acciaio al cromo-molibdeno destinato alla cementazione e al successivo trattamento termico.
  • 1.7323 – 20MoCrS4 – varietà con maggiore contenuto di zolfo e migliore lavorabilità.
  • 1.7333 – 22CrMoS3-5 – acciaio al cromo-molibdeno con contenuto di zolfo controllato, destinato a componenti cementati.

Acciai da cementazione e temprabilità del nucleo

Uno dei criteri di selezione più importanti acciaio da cementazione Sono necessarie temprabilità e resistenza del nucleo.
Per componenti di piccole dimensioni e sottoposti a carichi ridotti, si possono utilizzare acciai non legati o acciai con elementi di lega. cromo i manganese.
All'aumentare della sezione trasversale e del carico dell'elemento, gli acciai contenenti Nikiel, cromo e molibdenoQuesti additivi consentono di ottenere le proprietà fondamentali richieste anche in componenti di dimensioni maggiori.
Pertanto, due leghe con un contenuto di carbonio simile possono, dopo un identico processo di carburazione, comportarsi in modo diverso durante la successiva tempra.

Strato carburato: profondità e durezza

Le proprietà dello strato ottenuto durante la carburazione sono influenzate principalmente da:

  • temperatura di processo;
  • tempo di carburazione;
  • potenziale di carbonio dell'atmosfera;
  • composizione chimica dell'acciaio;
  • profondità dello strato richiesta;
  • il modo di più tardi indurimento;
  • parametri temperaggio.

Uno strato troppo sottile potrebbe non essere sufficiente a resistere ai carichi di contatto, mentre una distribuzione errata del contenuto di carbonio o un trattamento termico non corretto potrebbero causare eccessiva fragilità, deformazione o deterioramento delle proprietà di fatica.
Per valutare l'effetto del trattamento, si utilizzano, tra le altre, le seguenti misurazioni: durezzaIl metodo Vickers è particolarmente utile per esaminare il profilo degli strati, consentendo di valutare le variazioni di durezza in funzione della distanza dalla superficie.

PN-EN 10084 – utilizzo dell'acciaio da cementazione

Gli acciai contemplati dalla norma sono utilizzati principalmente per componenti di macchine soggette a carichi meccanici, di contatto e variabili, che richiedono una superficie dura e un nucleo resistente.
Le applicazioni tipiche includono:

  • ingranaggi e corone dentate;
  • alberi e alberi dentati;
  • spilli;
  • assi;
  • maniche;
  • componenti della trasmissione;
  • camme;
  • parti dei meccanismi di trasmissione;
  • Componenti di macchinari esposti a usura superficiale e carichi di fatica.

La scelta di una specifica classe di acciaio deve tenere conto non solo della durezza dello strato richiesta , ma anche delle dimensioni della sezione trasversale dell'elemento, della temprabilità dell'acciaio, delle proprietà del nucleo richieste, delle condizioni di carico, della tecnologia di cementazione e del successivo trattamento termico.

PN-EN 10084 – riepilogo

PN-EN 10084 era lo standard europeo di base che definiva le condizioni tecniche di fornitura di materiali non legati e legati acciaio da cementazione.
La caratteristica comune di questi materiali è il loro contenuto relativamente basso carbone nel nucleo. Durante carburazione la superficie è arricchita di carbonio e poi grazie all'appropriato indurimento i lasciar andare Si ottiene uno strato superficiale duro mantenendo al contempo un nucleo più resistente e duttile.
Il successore della norma EN 10084 è UNI EN ISO 683-3e l'edizione internazionale attuale è ISO 683-3: 2022Questa norma riguarda gli acciai da cementazione destinati, tra gli altri, a semilavorati, barre, vergelle, prodotti piani e forgiati.
Verificare altri standard dell'acciaio secondo PN, PN-EN, EN, ISO, DIN, GOST, ASTM, AFNOR, AISI e altri sistemi di standardizzazione.

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