Stopy żelaza Stale Staliwa Żeliwa 1. Stale są to stopy żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, zawierające do 2% C, które w procesie wytwarzania podlegają przeróbce plastycznej, np.: walcowaniu, ciągnieniu, kuciu. Stale produkowane są w hutach w postaci prętów, kształtowników, blach, rur, odkuwek. 2. Staliwa są to stopy żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, zawierające do 2% C, które po stopieniu zalewa się do form odtwarzających kształt gotowych wyrobów, zwanych odlewami. Odlewy staliwne produkowane są w odlewniach. 3. Żeliwa są to stopy żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, zawierające teoretycznie od 2 do 6,67% C, które po stopieniu zalewa się do form odtwarzających kształt gotowych wyrobów, zwanych odlewami. Odlewy żeliwne produkowane są w odlewniach. Stale i staliwa Ż e l i w a 1
Stale Stale niestopowe Stale stopowe Mn 1,65 < Mn Si 0,5 < Si Cu 0,4 < Cu Cr 0,3 < Cr Ni 0,3 < Ni Al 0,3 < Al Co 0,3 < Co W 0,1 < W V 0,1 < V Mo 0,08 < Mo Nb 0,06 < Nb Ti 0,05 < Ti B 0,0008 < B Zanieczyszczenia są to pierwiastki niepożądane w stopach, pogarszające ich właściwości. Do podstawowych zanieczyszczeń zaliczają się: S, P, H, O, N Domieszki są to pierwiastki, takie jak Mn, Si, Al dodawane w niewielkich ilościach do stopów w celu częściowego związania szkodliwych zanieczyszczeń oraz inne pierwiastki w ilościach nie wywierających wpływu na właściwości stopów, które nie zostały wprowadzone celowo, lecz dostały się przypadkowo np. ze złomem użytym do produkcji stopu, lub występowały w rudach podstawowego składnika. Pierwiastki stopowe pierwiastki wprowadzone do stopu celowo w ilości gwarantującej uzyskanie określonych właściwości i struktury stopu. Stale niestopowe Stale niestopowe niestopowe Stale stopowe niestopowe Stale konstrukcyjne Stale narzędziowe Stale konstrukcyjne Stale narzędziowe Stale o szczególnych własnościach 2
Stale konstrukcyjne niestopowe Stale zwykłej jakości Stale ogólnego przeznaczenia Stale wyższej jakości Stale o określonym przeznaczeniu, np: - automatowe (9A10X, A35) - dla kolejnictwa (P35, St42P) - na rury kotłowe (K10, K18) - na łańcuchy (St1Z, St1E) Stale niestopowe zwykłej jakości ogólnego przeznaczenia wg PN 84/H-84020: St0S, St3S, St4S - gatunki na konstrukcje spawane MSt5, MSt6 i MSt7 gatunki na konstrukcje nie spawane St5, St6, St7 gatunki, dla których nie określa się zawartości C, Mn i Si Zawartość węgla w tych stalach wynosi od ok. 0,2 do 0,6% C. Zawartość zanieczyszczeń P i S nie przekracza 0,045%. Stale zwykłej jakości ogólnego przeznaczenia dostarczane są w postaci kęsów, prętów, kształtowników, blach grubych walcowanych na gorąco oraz odkuwek. Stale te stosowane są zazwyczaj na mało odpowiedzialne konstrukcje i nie podlegają obróbce cieplnej. Stale niestopowe wyższej jakości ogólnego przeznaczenia wg PN-93/H-84019: Zawartość zanieczyszczeń P i S nie przekracza 0,040%. Gatunki: 08 X, 08, o zawartości węgla od 0,05 do 0,11% stosowane są na wyroby tłoczone. Gatunki 10 X, 10, 15 X, 15, 20 o zawartości węgla od 0,07 do 0,24%C stosowane są na wyroby nawęglane. X oznacza gatunek nie uspokojony z zawartością Si 0,04 i obniżoną zawartością Mn. Gatunki 20, 25, 35, 45 i 55 z wyższą zawartością węgla (od 0,17 do 070%) stosuje się w stanie normalizowanym lub ulepszonym cieplnie. Struktura i własności stli konstrukcyjnych niestopowych 3
Stale niestopowe narzędziowe wg PN 84/H-85020 Stale niestopowe narzędziowe Stale niestopowe narzędziowe płytkohartujące Stale niestopowe narzędziowe głębotkohartujące N7E ~ 0,7%C N5 ~ 0,5%C N8E ~ 0,8%C N6 ~ 0,6%C ------------------------- N7 ~ 0,7%C -------------------------- ------------------------------- N12E ~ 1,2%C N12 ~ 1,2%C dop. zaw. S i P po 0,025% dop. zaw. S i P po 0,023% dop. zaw. domieszek: Cr, Ni, Mn, Si i Cu niższa niż w stalach głębokohartujących Po hartowaniu z temp. 760 880 O C: twardość: 61-63 HRC twardość: 61-63 HRC wielkość ziarna Nr 7 wielkość ziarna Nr 7-5 głębokość zahartowania 3 5 mm głębokość zahartowania 5 12 mm Po hartowaniu stosuje się niskie odpuszczania najczęściej poniżej 200 O C. Zastosowanie: narzędzia tnące do drewna, papieru, tworzyw sztucznych, narzędzia rolnicze, młoty, przecinaki, dłuta, piły, pilniki, wiertła. Ze stali płytkohartujących wykonuje się narzędzia o średnicy lub grubości do 20 mm a ze stali głębokohartujących narzędzia nieco grubsze. 4
Przykłady gatunków stali niestopowych wg obowiązujących nowych norm (europejskich) Stale niestopowe ze względu na stopień czystości dzielą się na jakościowe i specjalne. Stale specjalne charakteryzują się wyższym stopniem czystości (S 0,035, P 0,035 ) od stali jakościowych (S 0,045, P 0,045). Dla stali specjalnych określa się również wymagania odnoście niektórych właściwości, jak np.: minimalnej pracy łamania w stanie ulepszonym cieplnie, minimalnej pracy łamania w temp. -50 O C, twardości powierzchniowej po hartowaniu itp. Oznaczenia gatunków składają się z liter i cyfr. Pierwsza litera oznacza: S stal konstrukcyjną przeznaczoną na konstrukcje w budownictwie przemysłowym i ogólnym. Liczba trzycyfrowa za literą S oznacza wymaganą minimalną wartość granicy plastyczności, np. 275 MPa. Kolejne litery w znaku stali rozróżniają poziom zanieczyszczeń, wymagania odnośnie pracy łamania, lub niektórych właściwości technologicznych, np. spawalności, kształtowania na zimno lub gorąco, obróbki cieplnej, itp. Przykład oznaczeń S235JR, S235JRG1, S235J0, S235J2G3, S275N, S275NL, S275ML. E- stal do wyrobu elementów maszyn. Liczba trzycyfrowa za literą E oznacza wymaganą minimalną wartość granicy plastyczności, np. 335 MPa.: E360, E335GC, P stal na urządzenia ciśnieniowe. Liczba trzycyfrowa za literą P oznacza wymaganą minimalną wartość granicy plastyczności w MPa, np.: 235S, 275SL, 355NB, P285QH itp. Litery na końcu znaku określają: S na zbiorniki ciśnieniowe, B- na butle gazowe, G do pracy w temp. podwyższonej, N lub Q stan normalizowany lub ulepszony cieplnie, L do stosowania w temp. obniżonej, H do stosowania w temp. podwyższonej. Przykładowe gatunki: C stale do nawęglania, do ulepszania cieplnego, sprężynowe, narzędziowe. Liczby dwucyfrowa za pierwszą literą oznaczają zawartość węgla w setnych procenta. Następna litera E, R stall specjalna, S przeznaczona na sprężyny, U stal narzędziowa. Oznaczenie gatunków Grupa ze względu na stopień czystości Stale niestopowe do nawęglania Dopuszczalny poziom Norma C10E C10R C15E C15R C16E Specjalna E :S 0,035, P 0,035 R: S 0,02 0,04, P 0,035 Wyroby nawęglane W zależności od wyrobu, np. PN-EN 10084:2002 C16R 5
Stale niestopowe do ulepszania cieplnego Oznaczenie gatunków Grupa poziom Norma C22 C25 Itd. co 5 do jakościowa S 0,045, P 0,045 PN-EN 10083-1 + A1:1999 C60 C22E itd. j.w. do C60E Specjalna S 0,035, P 0,035 Wyroby ulepszane cieplnie C22R itd. j.w. do C60R Specjalna S 0,02 0,04, P 0,035 PN-EN 10083-2 + A1:1999 Stale niestopowe sprężynowe (PN-EN10132-4: 2004) Oznaczenie gatunków Grupa ze względu na stopień czystości Dopuszczalny poziom C55S itd co 5 do C90S C100S C125S Specjalna S 0,025, P 0,025 Sprężyny obciążone statycznie Stale niestopowe narzędziowe (PN-EN ISO 4957: 2004) Oznaczenie gatunków Grupa ze względu na stopień czystości Dopuszczalny poziom C 45U C 70U, C 80U, C 90U C 100U C 120U Specjalna S 0,03, P 0,03 narzędzia 6