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, nieuspokojonaSposób odtleniania

Martenowska, elektryczna, konwertorowa itp.Sposób wytwarzania

Jakościowa, specjalnaJakość ( m.in. Stężenie S i P)

Konstrukcyjna, maszynowa, narzędziowa, o szczególnych własnościach

Podstawowe zastosowanie

Niestopowa (węglowa), stopowaSkład chemiczny

Przykładowe rodzaje i grupy staliKryterium 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).

Pierw iastek

W artość graniczna

% m asow y

Al A lum inium 0,30

B Bor 0,0008

Bi Bizm ut 0,10

Co K obalt 0,30

Cr Chrom 0,30

Cu M iedź 0,40

La Lantanow ce (każdy) 0,10

M n M angan 1,65

M o M olibden 0,08

Nb N iob 0,06

Ni N ikiel 0,30

Pb O lów 0,40

Se Selen 0,10

Si K rzem 0,60

Te Tellur 0,10

Ti Tytan 0,05

V W anad 0,10

W W olfram 0,30

Zr C yrkon 0,05

Inne (z w yjątkiem węgla, fosforu, siarki,

azotu) (każdy)

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 specjalnestale stopowe jakościowe-nierdzewne

inne stale stopowestale odporne na

korozję

stale niestopowe

STALE

-jakościowe

-specjalne

Klasy jakości stali niestopowych

Stale niestopowe ze względu na klasy jakości dzielimy na:

• Jakościowe

• Specjalne

•StalStalStalStale niestopowe e niestopowe e niestopowe e niestopowe jakojakojakojakościowciowciowcioweeee ---- gatunki stali, które mają określone wymagania co do cech takich jak:

• ciągliwość,

•regulowana wielkość ziarna,

•podatność na obróbkę plastyczną.

Stale niestopowe specjalne mają wyższy stopieńczystości 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/mm2).

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 ( żarowytrzymałe)

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

(np. S235 – stal konstrukcyjna spawalna o Re min= 235 MPa; E355 –

stal maszynowa o R e min= 355 MPa, P235 stal pracująca pod ciśnieniem o

R e min= 235 MPa)

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)