Stopy żelaza z

węglem

Karolina

Gurtat

Stale niestopowe

Wśród nich możemy wyróżnić stale zwykłej
wyższej lub najwyższej jakości. Podział
zależy od zawartości zanieczyszczeń (fosfor,
siarka), składu chemicznego, właściwości
mechanicznych i technologicznych.
Ponadto stale dzielimy na stale ogólnego i
szczególnego przeznaczenia, węglowe
konstrukcyjne o szczególnych
właściwościach ( w tym stal automatową i
magnetycznie miękką).

Stale zwykłej jakości ogólnego

przeznaczenia

Zawartość zanieczyszczeń siarką i fosforem w
stalach zwykłej jakości wynosi ok. 0,05%.
Stale te oznacza się symbolem „St” oraz liczbą
porządkową 0,3,4,5,6 lub 7. Dodatkowo wprowadza
się oznaczenia literowe. Najważniejsze z nich to:

• Cu – dodatek miedzi dla poprawy odporności na

korozję atmosferyczną,

• M – na początku znaku stali oznacza, że stal St5,

St6, St7 posiada dodatkowo zawartość węgla,
manganu i krzemu,

Stale zwykłej jakości ogólnego

przeznaczenia

• S – przydatność do konstrukcji

spawanych,

• V – ograniczona zawartość węgla,

oznaczająca również dobrą
spawalność,

• W – ograniczona zawartość węgla,

fosforu, siarki, oznaczająca również
dobrą spawalność,

• X- stal nieuspokojona,
• Y – stal półuspokojona.

Stale zwykłej jakości ogólnego

przeznaczenia

Wszystkie stale są przy końcu wytopu
odtleniane, by zmniejszyć wydzielanie się
gazów w czasie krzepnięcia we wlewnicy.
Stal uspokojona – stal tak odtleniona, by
podczas krzepnięcia nie następowało
wydzielanie gazów.
Stal nieuspokojona – stal odtleniona
częściowo.
Stal półuspokojona – stal o pośrednim
stopniu odtlenienia.

Stale zwykłej jakości ogólnego

przeznaczenia

Tabela 1 – Zawartość pierwiastków w stali konstrukcyjnej zwykłej jakości
ogólnego przeznaczenia

Znak

gatun

ku

stali

Skład chemiczny [%]

C

Mn

(max)

Si

P

(max)

S

(max)

Cr

(max)

Ni

Cu

(max)

Al

StOS

0,2

3

1,3

0,4

0,07

0,065

-

-

-

-

St3S

0,2

2

1,1

0,1-

0,35

0,05

0,05

0,3

0,3

0,3

0,02

St3V

X

0,2

1,2

0,07

0,045

0,045

0,3

0,3

0,3

-

St3VY

0,2

1,2

0,15

0,045

0,045

0,3

0,3

0,3

-

St4S

0,2

4

1,1

0,1-

0,35

0,05

0,05

0,3

0,3

0,3

-

St4W

0,2

1,3

0,1-

0,35

0,04

0,035

0,04

0,035

0,3

0,3

0,3

0,02

St5

-

-

-

0,05

0,05

-

-

-

-

MSt5

0,3

7

0,8

0,35

0,05

0,05

-

-

-

-

Stale wyższej jakości ogólnego

przeznaczenia

Stale te charakteryzują się niższą
dopuszczalną zawartością fosforu i siarki
(maksymalnie 0,04%), w stosunku do
stali zwykłej jakości oraz węższymi
zakresami zawartości węgla, manganu,
krzemu, a także różnych domieszek.
Stalom tym stawia się wyższe
wymagania pod kątem właściwości
mechanicznych.

Stale wyższej jakości ogólnego

przeznaczenia

Znaki tej stali składają się z liczb i uzupełniających je liter.
Liczby to zawartość węgla wyrażona w setnych częściach
procenta. Koniec znaku może dodatkowo jeszcze zawierać
litery uzupełniające takie, jak:

• X – stal uspokojona,
• Y – stal półuspokojona,
• G – stal o podwyższonej zawartości manganu,
• A – stal o wyższych wymaganiach dotyczących skład

chemiczny,

• Ż – stal przetapianą elektrożużlowo,
• U – stal z wymaganą udarnością w stanie

znormalizowanym,

• UT - stal z wymaganą udarnością w stanie ulepszonym

cieplnie

Stale wyższej jakości ogólnego

przeznaczenia

Zna

k

stal

i

Skład chemiczny [%]

C

Mn

Si

P

S

Cr

(max)

Ni

Cu

08

0,05-

0,11

0,25-

0,5

0,17

0,37

0,03

5

0,04

0,15

0,25 0,25

10

X

0,07-

0,14

0,25-

0,5

0,04

0,04

0,04

0,2

0,3

0,3

10
Y

0,07-

0,14

0,25-

0,5

0,17

0,04

0,04

0,2

0,3

0,3

15

0,12-

0,19

0,35-

0,65

0,17

0,37

0,04

0,04

0,3

0,3

0,3

20

A

0,17-

0,22

0,35-

0,65

0,17

0,37

0,03

5

0,035 0,25

0,25 0,25

45

0,42-

0,5

0,5-0,8

0,17

0,37

0,04

0,04

0,3

0,3

0,3

60
G

0,57-

0,65

0,7-1,0

0,17

0,37

0,04

0,04

0,3

0,3

0,3

Tabela 2 – Zawartość pierwiastków w stali węglowej wyższej jakości ogólnego
przeznaczenia

Stale wyższej jakości ogólnego

przeznaczenia

Znak
stali

Przykłady zastosowania

08

do wyrobu przedmiotów tłoczonych w przemyśle

motoryzacyjnym, hutniczym, w budownictwie oraz do

wyrobu przedmiotów powszechnego użytku

10X

do wyrobu przedmiotów tłoczonych i giętych

10Y

do produkcji mało obciążonych części maszyn (piasty

rowerów, sworznie tłoków, kółka zębate przeznaczone do

nawęglania)

15

do produkcji mało obciążonych drobnych części maszyn

przeznaczonych do nawęglania (piasty rowerów, sworznie

tłoków, wałki, osie)

20A

do śrub, wkrętów, nakrętek produkowanych spęcznianiem

na zimno

45

do produkcji średnio obciążonych części maszyn

(wrzeciona, wały wykorbione, nie hartowane koła zębate,

noże zwykłe, korkociągi, łopaty)

60G

do produkcji części maszyn, od których wymagana jest

dość duża wytrzymałość i odporność na ścieranie (tłoki

pras, części tokarek, wały mimośrodowe, łańcuchy, młotki,

dłuta, zęby do grabi)

Tabela 3 –Zastosowanie stali węglowej wyższej jakości ogólnego przeznaczenia

Stale konstrukcyjne stopowe

ogólnego przeznaczenia

Istnieją stale stopowe konstrukcyjne ogólnego
przeznaczenia, które można przerabiać na
sposób cieplny (stale do ulepszania
cieplnego, do nawęglania i do azotowania)
oraz te, które nie są przeznaczone do obróbki
cieplnej (stale niskostopowe konstrukcyjne
trudno rdzewiejące, stale niskostopowe
zrównoważone o podwyższonej
wytrzymałości).

Stale konstrukcyjne stopowe

ogólnego przeznaczenia

Umownie wyodrębnia się cztery grupy stali:

• technicznie czyste żelazo (żelazo Armco),
• stale zawierające małą ilość dodatków

stopowych, nie większą niż 2,5% (MIDS),

• stale zawierające średnią ilość dodatków

stopowych, nie mniejszą niż 2,5% i nie
większą niż 10%, (SIDS),

• stale zawierające dużą ilość dodatków

stopowych, większą niż 10% (DIDS).

Wpływ pierwiastków stopowych na

odporność korozyjną stali

Pierwiastki stopowe mogą wpływać

na odporność korozyjną stali w
sposób bardzo zróżnicowany, od
dodatniego (czyli poprawiającego
odporność), przez obojętny, do
ujemnego. Wśród stosowanych
pierwiastków są m.in.: chrom, nikiel,
miedź, molibden, mangan, krzem czy
tytan.

Chrom

• to niezbędny składnik wszystkich stali o zwiększonej,

dużej i bardzo dużej odporności na korozję,

• w stalach MIDS i stalach o zwiększonej odporności na

działanie korozji atmosferycznej chrom poprawia
odporność korozyjną tylko wtedy, gdy w stali znajduje się
miedź w ilości większej niż 0,2% (poprawa od 60 do 65%),

• w stalach SIDS przy zawartości 2-9% Cr poprawia

odporność w środowiskach związanych z przeróbką
surowej ropy naftowej, zawierających siarkę i jej związki,

• stale DIDS i stale odporne na korozję (SONK) zawierają

przynajmniej 12%, występuje on samodzielnie albo wraz z
Ni, Mo, Mn, Cu lub innymi pierwiastkami,

• zwiększając zawartość Cr w powyższych stalach

poprawiamy żaroodporność, odporność na korozję
wżerową, na kruchość wodorową, na działanie środowisk
utleniających.

Nikiel

• w stalach MIDS dodatek niklu nieznacznie obniża

odporność na działanie korozji,

• dodany do stali trudnordzewiejących podnosi ich

odporność na wszelkiego typu atmosfery,

• w stalach martenzytycznych zawierających 12% chromu,

nikiel nie wywiera większego wpływu na odporność
korozyjną, zwiększenie go od 2,5 do 4,5% poprawia
odporność na działanie atmosfery morskiej,

• w stalach zawierających 17-18% chromu, dodatek niklu

większy niż 0,5% pogarsza odporność na działanie korozji
naprężeniowej, w ilości mniejszej podnosi odporność na
utlenianie w wysokich temperaturach,

• w stalach zawierających 25% chromu, dodatek 2-5%

niklu zwiększa ich odporność na korozję w obecności
jonów chlorkowych.

Miedź

• bardzo ważny pierwiastek w przypadku

poprawiania odporności na działanie
agresywnych atmosfer,

• najkorzystniejsze oddziaływanie ujawnia się

przy ekspozycji stali w atmosferze wiejskiej i
miejskiej,

• miedź zwiększa skuteczność działania takich

pierwiastków, jak fosfor, chrom i krzem,

• w stalach austenitycznych dodatek do 4%

miedzi zwiększa ich odporność na działanie
kwasu siarkowego.

Molibden i mangan

• molibden stosuje się w połączeniu z chromem i

miedzią (efektywny dodatek 0,2-1% molibdenu
zaznacza się w obecności 0,2-0,5 miedzi).
W stalach MIDS i SIDS molibden nie poprawia
odporności na korozję, natomiast dodatek 3-5%
molibdenu jest niezwykle ważny w stalach DIDS:
poprawia odporność na korozję równomierną i
wżerową.

• mangan występuje we wszystkich stalach, w

stalach MIDS zwiększona ilość manganu poprawia
odporność na działanie atmosfery morskiej.

Krzem, fosfor, siarka, arsen

• dodatek krzemu do stali DIDS zwiększa ich

żaroodporność i odporność na działanie silnie
utleniających środowisk,

• fosfor jest składnikiem niepożądanym we

wszystkich stalach z wyjątkiem stali trudno
rdzewiejących, gdyż zwiększa ich odporność na
działanie atmosfery wiejskiej i przemysłowej,

• siarka i arsen również zaliczane są do

pierwiastków niepożądanych. Siarkę dodaje się
celowo jedynie do stali automatowej.

Inne pierwiastki

• węgiel jako składnik stali nie zmienia jej

odporności korozyjnej, dopiero jego
wydzielanie się w postaci węglików działa w
sposób negatywny,

• bor w stalach odpornych na korozję sprzyja

pasywacji, więc poprawia odporność na korozję
ogólną i międzykrystaliczną,

• tytan i niob w stalach odpornych na korozję

szkodzą po przekroczeniu pewnego stężenia,

• wanad sprzyja pasywacji, zwiększa odporność

stali trudnordzewiejących,

• glin w niektórych stalach SONK poprawia

żaroodporność,

Literatura

• Zbigniew Żurek „Materiał i

środowisko”, skrypt Politechniki
Krakowskiej, Kraków 1998