Klasyfikacja stali i przykłady
oznaczeń
Klasyfikacja stali i przykłady
oznaczeń
Definicja stali
• Stal jest to plastycznie (i ewentualnie
cieplnie) obrobiony stop żelaza z węglem i
innymi pierwiastkami, otrzymywanym
w procesach stalowniczych ze stanu
ciekłego.
• Stal może zawierać do 2% węgla, powyżej
tej wartości występuje żeliwo.
Kryteria klasyfikacji stali PN-EN
10020:2003
Surowy, wyżarzony normalizująco, ulepszony
cieplnie i inne
Stan kwalifikacyjny
Lana, kuta, walcowana na gorąco, walcowana na
zimno, ciągniona.
Postać
Blachy, pręty, druty, odkuwki itp.
Rodzaj produktów
Uspokojona, półuspokojona, nieuspokojona
Sposób odtleniania
Martenowska, elektryczna, konwertorowa itp.
Sposób wytwarzania
Jakościowa, specjalna
Jakość ( m.in.
Stężenie S i P)
Konstrukcyjna, maszynowa, narzędziowa, o
szczególnych własnościach
Podstawowe
zastosowanie
Niestopowa (węglowa), stopowa
Skład chemiczny
Przykładowe rodzaje i grupy stali
Kryterium podziału
Stale węglowe (niestopowe)
• Na własności stali niestopowych (węglowych)
najistotniejszy wpływ wywiera węgiel, który
decyduje o własnościach mechanicznych.
• Pozostałe pierwiastki znajdujące się w tych
stalach pochodzą z przerobu hutniczego
(krzem, mangan, aluminium) lub są
zanieczyszczeniami (fosfor, siarka,tlen, wodór,
azot, cyna, antymon, arsen).
P ierw iastek
W artość gran iczna
% m asow y
A l A lu m inium
0 ,30
B B o r
0 ,000 8
B i B izm ut
0 ,10
C o K obalt
0 ,30
C r C h rom
0 ,30
C u M iedź
0 ,40
L a L an tan ow ce (k ażd y)
0 ,10
M n M angan
1 ,65
M o M o lib den
0 ,08
N b N iob
0 ,06
N i N ik iel
0,30
P b O lów
0 ,40
S e S elen
0 ,10
S i K rzem
0 ,60
T e T ellur
0 ,10
T i T ytan
0 ,05
V W an ad
0 ,10
W W o lfram
0 ,30
Z r C yrk on
0 ,05
Inn e (z w yjątkiem w ęgla, fo sfo ru, siarki,
azotu) (k ażd y)
0 ,10
Granica udziału masowego pierwiastków w składzie między stalami niestopowymi a stopowymi
Rola domieszek
• Mangan: powoduje gruboziarnistość
• Krzem: przeciwdziała segregacji fosforu i siarki
• Fosfor i siarka: powodują kruchość stali
• Wodór: pogarsza własności stali, powoduje powstawanie
pęcherzy i płatków śnieżnych
• Azot: powoduje spadek plastyczności
• Tlen: powoduje spadek własności mechanicznych
Stal stopowa
• Stalami stopowymi nazywa się stale, do
których celowo wprowadza się pierwiastki
stopowe, aby nadać im wymagane
własności.
• Najczęściej stosuje się: mangan, krzem,
chrom, nikiel, wolfram, molibden, wanad.
• Rzadziej stosuje się aluminium, kobalt,
miedź, tytan, tantal, niob,
a w niektórych przypadkach i azot.
Rola pierwiastków stopowych
• Spowodowanie określonych zmian
strukturalnych
• Wzrost własności
• Wzrost hartowności
• Ułatwienie obróbki cieplnej
• Źródła: tworzenie roztworów stałych i faz
międzymetalicznych oraz międzywęzłowych,
zmiany krzywych CTP, zmiany punktów
charakterystycznych wykresu Fe-C
Stale stopowe c.d.
Ze względu na sumaryczne stężenie pierwiastków
stale stopowe dzielimy na następujące grupy:
• Niskostopowe – stężenie jednego pierwiastka
(oprócz węgla) nie przekracza 2%, a suma
pierwiastków łącznie nie przekracza 3,5%
• Średniostopowe – stężenie jednego pierwiastka
(oprócz węgla) przekracza 2%, lecz nie przekracza
8% lub suma pierwiastków łącznie nie przekracza
12%
• Wysokostopowe – stężenie jednego pierwiastka
przekracza 8% a suma pierwiastków łącznie nie
przekracza 55%.
-stale o specjalnych
właściwościach fizycznych.
-stale na łożyska toczne,
-stale stopowe maszynowe,
-stale stopowe, w których miedź
jest jedynym pierwiastkiem
stopowym.
-stale stopowe na zbiorniki
ciśnieniowe,
-stale stopowe przeznaczone do
produkcji wyrobów płaskich
walcowanych na gorąco lub na
zimno do dalszej przeróbki
plastycznej na zimno,
-stale szybkotnące,
-stale stopowe przeznaczone do
produkcji szyn i grodzic oraz na
obudowy górnicze,
-żarowytrzymałe
-stale narzędziowe,
-stale elektrotechniczne
(pierwiastki stopowe tylko Si lub
Si + Al),
-żaroodporne
stale stopowe specjalne
stale stopowe jakościowe
-nierdzewne
inne stale stopowe
stale odporne na
korozję
stale niestopowe
STALE
-jakościowe
-specjalne
Klasy jakości stali niestopowych
Stale niestopowe ze względu na klasy jakości
dzielimy na:
•
Jakościowe
•
Specjalne
•Stal
Stal
Stal
Stale niestopowe
e niestopowe
e niestopowe
e niestopowe jako
jako
jako
jakościow
ciow
ciow
cioweeee
---- gatunki stali, które
mają określone wymagania co do cech takich jak:
• ciągliwość,
•regulowana wielkość ziarna,
•podatność na obróbkę plastyczną.
Stale niestopowe specjalne
mają wyższy stopień
czystości
metalurgicznej niż
stale jakościowe, są
przeznaczone do ulepszania cieplnego lub hartowania
powierzchniowego.
Spełniają
jedno lub więcej z wymienionych wymagań:
określona udarność w stanie ulepszonym cieplnie,
określona hartowność lub twardość w stanie hartowanym,
określona (mała) zawartość wtrąceń niemetalicznych,
określona maksymalna zawartość P i S (do max. 0,020%),
określona praca łamania próbek wzdłużnych ISO z karbem
V, większa niż 27 J w temperaturze -50°C,
określona przewodność elektryczna (>9 S⋅m/mm
2)
.
Klasy jakości stali stopowych
Ze względu na klasy jakości stale stopowe
dzielimy na:
•
Stale stopowe jakościowe,
•
Stale stopowe specjalne – obejmują one
wszystkie gatunki stali, które nie zostały
ujęte w klasie stali odpornych na korozję
oraz stalach stopowych jakościowych.
Stale stopowe jakościowe
Wyróżnia się następujące grupy:
•
Stale konstrukcyjne spawalne,
•
Stale stopowe na szyny, grodzice,
kształtowniki na obudowy górnicze,
•
Stale stopowe na produkty płaskie
walcowane na zimno lub na gorąco
przeznaczone do dalszej obróbki plastycznej
na zimno,
•
Stale elektrotechniczne,
•
Stale stopowe z miedzią.
Stale stopowe specjalne
Stale stopowe specjalne dzielą się na podklasy:
•
Stale maszynowe (do budowy maszyn),
•
Stale na urządzenia ciśnieniowe,
•
Stale konstrukcyjne,
•
Stale szybkotnące,
•
Stale narzędziowe stopowe,
•
Stale na łożyska toczne,
•
Stale o szczególnych własnościach
fizycznych.
Stale stopowe odporne na korozję
Do klasy stali nierdzewnych należą stale
zawierające co najmniej 10,5% Cr oraz
co najwyżej 1,2% C.
Stale nierdzewne dzielone są na:
•
Stale nierdzewne,
•
Stale żaroodporne,
•
Stale odporne na pełzanie (
ż
arowytrzymałe)
Systemy oznaczania stali - PN-EN 10027-1:2005
Stale oznacza się za pomocą
symboli literowych
i
cyfrowych
.
Symbole te są tak dobrane, aby wskazywać na
główne
cechy stali
, np.:
• na zastosowanie stali,
•na własności mechaniczne lub fizyczne,
•względnie na skład chemiczny stali,
co pozwala w uproszczony sposób identyfikować
poszczególne gatunki stali
Sposoby podawania znaków:
Grupa 1. Znaki stali zawierające symbole wskazujące na
zastosowanie oraz właściwości mechaniczne lub fizyczne.
Grupa 2. Znaki stali zawierające symbole wskazujące na
skład chemiczny stali.
Poszczególne gatunki stali mogą
być
oznaczane
symbolami albo z grupy 1 albo z grupy 2 (nie można
oznaczać stali na dwa sposoby!).
Grupa 2
Znaki stali zawierające symbole wskazujące na skład
chemiczny stali
Stale niestopowe o średniej zawartości manganu <1%:
Znak: C##
## = liczba będąca 100-krotną średnią procentową
zawartością węgla,
Przykład: C35, C55
Stale stopowe (bez stali szybkotnących) zawierające przynajmniej jeden
pierwiastek
stopowy w ilości >5%:
Znak X##∇
∇
∇
∇
X -
stal wysokostopowa
## -
liczba będąca 100-krotna średnią procentową zawartością węgla,
∇
∇
∇
∇ -
symbole pierwiastków chemicznych oznaczające składniki
stopowe stali w kolejności malejącej zawartości,
-
liczby oznaczające zawartość poszczególnych pierwiastków
stopowych w stali, podawane w % (
bez mnożenia przez współczynniki
).
Przykład
: symbol
X5CrNi18-10
– stal wysokostopowa (odporna na
korozję) o zawartości węgla ok. 0,05%, chromu ok. 18% i niklu ok. 10%
Stale szybkotnące
Znak: HS ---
HS -
stal szybkotnąca
-
liczby oznaczające procentowe zawartości pierwiastków
stopowych w następującym porządku:
W - Mo - V – Co
Przykład
: symbol
HS2-9-1-8
oznacza stal szybkotnącą o zawartości
pierwiastków stopowych: wolframu ok. 2,0%, molibdenu ok. 9,0%,
wanadu ok. 1,0%, kobaltu ok. 8,0%.
Oznaczanie stali wg numeru
Zgodnie z PN-En 10027-2:1994 każdy
gatunek stali jest oznaczony także
numerem, który można podać zamiast
znaku stali. Numer stali zawiera 5 cyfr.
(np. 1.4507)