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 Skład chemiczny Podstawowe zastosowanie Jakość ( m.in. Stężenie S i P) Sposób wytwarzania Sposób odtleniania Rodzaj produktów Postać Stan kwalifikacyjny Przykładowe rodzaje i grupy stali Niestopowa (węglowa), stopowa Konstrukcyjna, maszynowa, narzędziowa, o szczególnych własnościach Jakościowa, specjalna Martenowska, elektryczna, konwertorowa itp. Uspokojona, półuspokojona, nieuspokojona Blachy, pręty, druty, odkuwki itp. Lana, kuta, walcowana na gorąco, walcowana na zimno, ciągniona. 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 Pierw iastek W artość graniczna % m asow y Al Alum 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 Nikiel 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, 0,10 azotu) (każdy)
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 niestopowe -jakościowe -specjalne stale odporne na korozję -nierdzewne -żaroodporne STALE stale stopowe jakościowe -stale elektrotechniczne (pierwiastki stopowe tylko Si lub Si + Al), inne stale stopowe stale stopowe specjalne -stale narzędziowe, -żarowytrzymałe -stale stopowe przeznaczone do produkcji szyn i grodzic oraz na obudowy górnicze, -stale stopowe przeznaczone do produkcji wyrobów płaskich walcowanych na gorąco lub na zimno do dalszej przeróbki plastycznej na zimno, -stale stopowe, w których miedź jest jedynym pierwiastkiem stopowym. -stale szybkotnące, -stale stopowe na zbiorniki ciśnieniowe, -stale stopowe maszynowe, -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 niestopowe jakościow 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/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 ( żarowytrzymałe)
Systemy oznaczania stali - PN-EN 10027-1:2005 Stale oznacza się za pomocą symboli literowych 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, i 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 R e 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)