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)