a. 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
Kryterium podziału
Przykładowe rodzaje i grupy stali
Skład chemiczny
Niestopowa (węglowa), stopowa
Podstawowe
zastosowanie
Konstrukcyjna, maszynowa, narzędziowa, o
szczególnych własnościach
Jakość ( m.in.
Stężenie S i P)
Jakościowa, specjalna
Sposób wytwarzania Martenowska, elektryczna, konwertorowa itp.
Sposób odtleniania
Uspokojona, półuspokojona, nieuspokojona
Rodzaj produktów
Blachy, pręty, druty, odkuwki itp.
Postać
Lana, kuta, walcowana na gorąco, walcowana na
zimno, ciągniona.
Stan kwalifikacyjny
Surowy, wyżarzony normalizująco, ulepszony
cieplnie i inne
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).
Granica udziału masowego pierwiastków w składzie między stalami niestopowymi a stopowymi
P ierw iastek
A l A lum inium
B
Bor
B i B izm ut
C o K obalt
C r C hrom
C u M iedź
La Lantanow ce (k ażd y)
M n M angan
M o M olibden
N b N iob
N i N ikiel
P b O lów
S e S elen
S i K rzem
T e Tellur
T i T ytan
V
W anad
W W olfram
Zr C yrkon
Inn e (z w yjątkiem w ęgla, fosforu, siarki,
azotu) (każd y)
W artość graniczna
% m asow y
0,30
0,0008
0,10
0,30
0,30
0,40
0,10
1,65
0,08
0,06
0,30
0,40
0,10
0,60
0,10
0,05
0,10
0,30
0,05
0,10
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
stale niestopowe
-jakościowe
stale odporne na
korozję
inne stale stopowe
-nierdzewne
stale stopowe jakościowe
stale stopowe specjalne
-stale narzędziowe,
-żaroodporne
-stale elektrotechniczne
(pierwiastki stopowe tylko Si lub
Si + Al),
-stale stopowe przeznaczone do
produkcji szyn i grodzic oraz na
obudowy górnicze,
-stale szybkotnące,
-stale stopowe przeznaczone do
produkcji wyrobów płaskich
walcowanych na gorąco lub na
zimno do dalszej przeróbki
plastycznej na zimno,
-stale stopowe na zbiorniki
ciśnieniowe,
-stale stopowe, w których miedź
jest jedynym pierwiastkiem
stopowym.
-stale stopowe maszynowe,
-specjalne
-żarowytrzymałe
-stale na łożyska toczne,
-stale o specjalnych
właściwościach fizycznych.
Klasy jakości stali niestopowych
Stale niestopowe ze względu na klasy jakości
dzielimy na:
• Jakościowe
• Specjalne
•Stal
Stale
Stale niestopowe jakościow
jako ciowe
ciowe - 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/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
poszczególne gatunki stali
sposób
identyfikować
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)