Slajd 1

Stal - plastycznie i cieplnie obrabialny stop żelaza z
węglem i innymi pierwiastkami, otrzymywany w
procesach stalowniczych ze stanu ciekłego.

Stale i ich klasyfikacja

Kryterium podziału

Przykładowe rodzaje i grupy stali

Skład chemiczny

Niestopowa (węglowa), stopowa

Podstawowe

zastosowanie

Konstrukcyjna, maszynowa,

narzędziowa, o szczególnych

właściwościach

Jakość (m.in. stężenie S

i P)

Jakościowa, specjalna

Sposób wytwarzania

Martenowska, elektryczna,

konwertorowa i inne

Sposób odtleniania

Uspokojona, półuspokojona,

nieuspokojona

Rodzaj produktów

Blachy, pręty, druty, rury, odkuwki, itp.

Postać

Lana, kuta, walcowana na gorąco,

walcowana na zimno, ciągniona

Stan kwalifikacyjny

Surowy, wyżarzony normalizująco,

ulepszony cieplnie i inne

Klasyfikacja stali według składu chemicznego

Stale stopowe

Stale, w których stężenie co

najmniej 1 z pierwiastków

jest większe od wartości

granicznych podanych przez normę

PN-EN 10020:2002U

Stale, w których stężenie co

najmniej 1 z pierwiastków

jest większe od wartości

granicznych podanych przez normę

PN-EN 10020:2002U

JAKOŚCIOWE

- Stale o tych samych

kryteriach

klasyfikacji jak dla

stali niestopowych

jakościowych +

dodatkowe

wymagania

dotyczące stężenia

pierwiastków w

stosunku do wartości

granicznych

JAKOŚCIOWE

- Stale o tych samych

kryteriach

klasyfikacji jak dla

stali niestopowych

jakościowych +

dodatkowe

wymagania

dotyczące stężenia

pierwiastków w

stosunku do wartości

granicznych

SPECJALNE

- Stale o ściśle

określonych

właściwościach

mechanicznych,

technologicznych i

użytkowych,

osiąganych przez

dokładnie

regulowany skład

chemiczny i

sterowanie procesem

produkcyjnym

SPECJALNE

- Stale o ściśle

określonych

właściwościach

mechanicznych,

technologicznych i

użytkowych,

osiąganych przez

dokładnie

regulowany skład

chemiczny i

sterowanie procesem

produkcyjnym

Stale zawierające

≥ 10,5% Cr i ≤ 1,2%

Stale zawierające

≥ 10,5% Cr i ≤ 1,2%

NIERDZEWNE

- Stale o

wymaganej

odporności na

korozję,

żaroodporności i

odporności na

pełzanie

NIERDZEWNE

- Stale o

wymaganej

odporności na

korozję,

żaroodporności i

odporności na

pełzanie

Stężenie graniczne pierwiastków stopowych w stalach

Pierwiastek

chem.

Stęż. gr.

masowe [%]

Pierwiastek

chem.

Stęż. gr.

masowe [%]

Aluminium

0,3

Bor

0,0008

Bizmut

0,1

Chrom

0,3

Cyrkon

0,05

Kobalt

0,3

Krzem

0,6

Lantanowce

0,1

Mangan

1,65

Miedź

0,4

Molibden

0,08

Nikiel

0,3

Niob

0,06

Ołów

0,4

Selen

0,1

Tellur

0,1

Tytan

0,05

Wanad

0,1

Wolfram

0,3

Inne (oprócz C,

P, S, N)

0,1

Klasyfikacja stali według składu chemicznego

Podział stali ze względu na sumaryczne

stężenie pierwiastków

Podział stali ze względu na sumaryczne

stężenie pierwiastków

niskostopowe

- stężenie 1

pierwiastka (oprócz C)

nie przekracza 2%, a

suma pierwiastków

łącznie nie przekracza

3,5%

niskostopowe

- stężenie 1

pierwiastka (oprócz C)

nie przekracza 2%, a

suma pierwiastków

łącznie nie przekracza

3,5%

średniostopow

- stężenie 1

pierwiastka (oprócz

C) przekracza 2%,

lecz nie przekracza

8% lub suma

pierwiastków łącznie

nie przekracza 12%

średniostopow

- stężenie 1

pierwiastka (oprócz

C) przekracza 2%,

lecz nie przekracza

8% lub suma

pierwiastków łącznie

nie przekracza 12%

wysokostopow

- stężenie 1

pierwiastka

przekracza 8%, a

suma pierwiastków

łącznie nie

przekracza 55%

wysokostopow

- stężenie 1

pierwiastka

przekracza 8%, a

suma pierwiastków

łącznie nie

przekracza 55%

Stale stopowe – klasyfikacja wg własności i

zastosowania

Stale stopowe – klasyfikacja wg własności i

zastosowania

Stale

stopowe

konstrukcyjn

maszynowe i

urządzenia

ciśnieniowe

oraz stale

stosowane na

elementy

łożysk

tocznych

Stale

stopowe

konstrukcyjn

maszynowe i

urządzenia

ciśnieniowe

oraz stale

stosowane na

elementy

łożysk

tocznych

Stale stopowe

stosowane na

narzędzia

Stale stopowe

stosowane na

narzędzia

do pracy na

zimno

do pracy na

zimno

do pracy na

gorąco

do pracy na

gorąco

szybkotnące

Stale o

szczególnych

własnościach

Stale o

szczególnych

własnościach

stale

odporne na

korozję

stale

odporne na

korozję

stale

żarowytrzym

ałe i

żaroodporne

stale

żarowytrzym

ałe i

żaroodporne

Stale stopowe konstrukcyjne, maszynowe i na
urządzenia ciśnieniowe oraz stale stosowane na
elementy łożysk tocznych

Stale mikrostopowe o podwyższonej granicy
plastyczności przeznaczone do obróbki
plastycznej na zimno:

 stale niskowęglowe ferrytyczne i ferrytyczno – perlityczne,

 stale z wprowadzonymi mikrododatkami (pierwiastki stopowe:
Nb, Ti, V) w ilości mniejszej niż 0,15%

 bardzo dobra odkształcalność, spawalność i możliwość
powlekania

 PRZYKŁADY: H240LA, S260NC

Niskostopowe stale konstrukcyjne i na
urządzenia ciśnieniowe, spawalne z
mikrododatkami:

 stale przeznaczone na elementy konstrukcyjne do budowy
konstrukcji przemysłowych, mostów, statków, rurociągów,
urządzeń ciśnieniowych,

 stale z wprowadzonymi mikrododatkami (pierwiastki stopowe: Al,
Ti, Nb, V)

 dobra spawalność, niska cena, możliwie wysokie właściwości
wytrzymałościowe (R

= 420 – 900 MPa), dobra plastyczność (A, Z),

wysoka udarność oraz niska temperatura progu kruchości,

 PRZYKŁADY: S420NL, S460ML

Stale stopowe konstrukcyjne, maszynowe i na urządzenia
ciśnieniowe oraz stale stosowane na elementy łożysk tocznych

Stale maszynowe z mikrododatkami:

 mikrostruktura ferrytyczno – perlityczna z dyspersyjnymi
wydzieleniami węglikoazotków wanadu,

 skład chemiczny: (0,19 – 0,46)% C + Mn, Si + mikrododatki V i N
+ podwyższona zawartość siarki,
 R

= 390 – 450 MPa, R

= 600 – 700 MPa, dobra skrawalność,

 PRZYKŁADY: 38MnVS6

Stale konstrukcyjne trudnordzewiejące:

 stale niskostopowe, specjalne, spawalne, o podwyższonej
odporności na korozję atmosferyczną i przemysłową,

 skład chemiczny: C < 0,19%, zwiększoną odporność na korozję
zapewniają dodatki – do 1,55% Cr, do 0,55% Cu, czasami P, Al i Ni
oraz mikrododatki V, Nb, Ti,

PRZYKŁADY:S355J0WP

Stale stopowe konstrukcyjne, maszynowe i na urządzenia
ciśnieniowe oraz stale stosowane na elementy łożysk tocznych

Stale konstrukcyjne i maszynowe do ulepszania
cieplnego:

 wysokie R

= 550 – 1300 MPa oraz R

= 800 – 1600 MPa oraz ciągliwość

(niemożliwe do osiągnięcia przez stale o strukturze ferrytyczno –
perlitycznej), odpowiednia hartowność zapewniająca po obróbce cieplnej
strukturę martenzytu wysokoodpuszczonego, odpowiednia skrawalność,
granica obrabialności stali jest równa ~ 36 HRC

 skład chemiczny: % C = 0,25 – 0,50
główne dodatki stopowe: Cr, Mn, Si, Ni, Mo, B, rzadziej: V i W (nadanie
stali odpowiedniej hartowności),

PRZYKŁADY: 25CrMo4+HH+QT, 36NiCrMo16, 27MnCrB5-2

 ZASTOSOWANIE: wały, osie, śruby, sworznie, przekładnie zębate, wały
korbowe oraz inne elementy maszyn.

Stale stopowe sprężynowe:

 duży zakres odkształceń sprężystych (R

= 1300 – 1600 MPa), pewne

minimum plastyczności, wysoka wytrzymałość zmęczeniowa, twardość =
37 – 50 HRC

 mikrostruktura: martenzyt średnioodpuszczony,

 skład chemiczny: % C = 0,50 – 1,25
główne dodatki stopowe: Si (najintensywniej podwyższa R

spr

, R

inne dodatki stopowe: Cr, W, V (zwiększają hartowność i opóźniają
procesy odpuszczania,

PRZYKŁADY: 50HS

 ZASTOSOWANIE: sprężyny i resory

Stale stopowe konstrukcyjne, maszynowe i na
urządzenia ciśnieniowe oraz stale stosowane na
elementy łożysk tocznych

Stale stopowe maszynowe do nawęglania:

 twardość powierzchni = 58 – 62 HRC, duża ciągliwość rdzenia =
30 HRC, odpowiednia dla przekroju hartowność, mała skłonność do
rozrostu ziaren podczas nawęglania, dobra skrawalność

 skład chemiczny: % C = do 0,25%
     główne dodatki stopowe: Cr, Mn, Ni, Mo
     inne dodatki stopowe: Ti, V, W
     Dodatki stopowe podwyższają własności wytrzymałościowe
rdzenia poprzez zwiększenie udziału perlitu w strukturze oraz
wzrost hartowności.

PRZYKŁADY: 16MnCr5, 17CrNi6-6, 14NiCrMo13-4

 ZASTOSOWANIE: koła zębate, wałki zębate, sworznie tłokowe i
kuliste, pierścienie i wałki łożysk tocznych.

Stale stopowe konstrukcyjne, maszynowe i na
urządzenia ciśnieniowe oraz stale stosowane na
elementy łożysk tocznych

Stale stopowe do azotowania:

 zwiększona twardość powierzchni do 900 – 1200 μHV (azotowanie
utwardzające), zwiększona odporność warstwy wierzchniej na
korozję (azotowanie antykorozyjne), wyższa wytrzymałość
zmęczeniowa, odporność na ścieranie

 skład chemiczny: % C = 0,25 – 0,45
odpowiednią twardość powierzchni zapewnia dyspersyjne
umocnienie warstwy wierzchniej azotkami i węglikoazotkami: Cr,
Mo, Al, Ti, V,

PRZYKŁADY: 40CrMoV13-9, 34CrAlNi7

 ZASTOSOWANIE: korbowody, wały korbowe, tuleje, cylindry,
krzywki rozrządu, wały rozrządowe

Stale stosowane na elementy łożysk tocznych:

 bardzo duża twardość (ok. 62 HRC), jednorodność struktury,
wysoki stpień czystości, hartowność umożliwiająca uzyskanie
struktury martenzytycznej na całym przekroju elementu,

 skład chemiczny: ok. 1% C
dodatki stopowe: 1,5%Cr, Si oraz Mn (odpowiednia
hartowność),

PRZYKŁADY: 100Cr6, 100CrMo7-4

Stale stopowe konstrukcyjne, maszynowe i na
urządzenia ciśnieniowe oraz stale stosowane na
elementy łożysk tocznych

Stale konstrukcyjne i maszynowe do ulepszania
cieplnego:

 wysokie R

= 550 – 1300 MPa oraz R

= 800 – 1600 MPa oraz

ciągliwość (niemożliwe do osiągnięcia przez stale o strukturze
ferrytyczno – perlitycznej), odpowiednia hartowność zapewniająca
po obróbce cieplnej strukturę martenzytu wysokoodpuszczonego,
odpowiednia skrawalność, granica obrabialności stali jest równa ~
36 HRC

 skład chemiczny: % C = 0,25 – 0,50
główne dodatki stopowe: Cr, Mn, Si, Ni, Mo, B, rzadziej: V i W
(nadanie stali odpowiedniej hartowności),

PRZYKŁADY: 25CrMo4+HH+QT, 36NiCrMo16, 27MnCrB5-2

 ZASTOSOWANIE: wały, osie, śruby, sworznie, przekładnie zębate,
wały korbowe oraz inne elementy maszyn.

Stale stopowe konstrukcyjne, maszynowe i na
urządzenia ciśnieniowe oraz stale stosowane na
elementy łożysk tocznych

Stale konstrukcyjne i maszynowe do ulepszania
cieplnego:

 wysokie R

= 550 – 1300 MPa oraz R

= 800 – 1600 MPa oraz

 skład chemiczny: % C = 0,25 – 0,50
główne dodatki stopowe: Cr, Mn, Si, Ni, Mo, B, rzadziej: V i W
(nadanie stali odpowiedniej hartowności),

PRZYKŁADY: 25CrMo4+HH+QT, 36NiCrMo16, 27MnCrB5-2

 ZASTOSOWANIE: wały, osie, śruby, sworznie, przekładnie zębate,
wały korbowe oraz inne elementy maszyn.

Stale narzędziowe stopowe

Stale narzędziowe do pracy na gorąco:

 odporność na obciążenia dynamiczne (wytrzymałość, ciągliwość
w dużych przekrojach), stabilność struktury i własności w zakresie
temperatur 250 - 700°C, dobre przewodnictwo cieplne, mała
rozszerzalność cieplna, odporność na zmęczenie cieplne,
odporność na utlenianie i korozyjne oddziaływanie kształtowanego
materiału

 mikrostruktura: martenzyt odpuszczania + węgliki

 skład chemiczny: % C = 0,3 – 0,6
główne dodatki stopowe: Cr, Ni, V, W, Mo, Co

PRZYKŁADY: 32CrMoV12-28, X38CrMoV5-3

 ZASTOSOWANIE: narzędzia kuźnicze, matryce do wyciskania,
formy do odlewania ciśnieniowego, nożyce do cięcia na gorąco

Stale narzędziowe stopowe

Stale narzędziowe do pracy na zimno:

 stabilność twardości i odporności na ścieranie do temperatury
200°C, odpowiednia ciągliwości skrawność, hartowność, stałość
wymiarów (sprawdziany), odporność na odkształcenia plastyczne,

 skład chemiczny: % C = 0,4 – 2,1
główne dodatki stopowe: Cr, W, V, Mo, Mn, Si, Ni

PRZYKŁADY:

- niskostopowe, wysokowęglowe, np. 105V,
- wysokostopowe, np. X100CrMoV5,
- wysokostopowe, ledeburytyczne, np. X153CrMoV12,
- średniowęglowe, np. 45NiCrMo16,
- średniowęglowe, wysokochromowe, np. X40Cr14

 ZASTOSOWANIE: gwintowniki, narzynki, walce, matryce do pracy
na zimno, płyty tnące do wykrojników, sprawdziany, narzędzia
pneumatyczne, dłuta, wybijaki

Stale o szczególnych własnościach – odporne na KOROZJĘ

Korozja – niszczenie materiałów pod wpływem
oddziaływania

środowiska.

Oddziaływanie

środowiska

Oddziaływanie

środowiska

Chemiczne

Korozja w środowisku suchym:

- w gazach suchych

Korozja w środowisku suchym:

- w gazach suchych

Elektrochemiczne

Korozja w środowisku wilgotnym:

- w wodzie i roztworach wodnych,
- atmosferyczna,
- w glebie.

Korozja w środowisku wilgotnym:

- w wodzie i roztworach wodnych,
- atmosferyczna,
- w glebie.

Stale o szczególnych własnościach – odporne na KOROZJĘ

Stale ferrytyczne wysokochromowe odporne na
korozję:

 odporne na korozję atmosferyczną, wód naturalnych, pary
wodnej, niektórych zimnych kwasów nieorganicznych i
organicznych, gorących gazów spalinowych zawierających związki
siarki, R

= 380 – 750 MPa

 mikrostruktura: ferryt stopowy po chłodzeniu w powietrzu,

 skład chemiczny: % C = 0,01 – 0,08

 PRZYKŁADY: X2CrNi12, X6CrMoNb17-1

Stale martenzytycze wysokochromowe odporne
na korozję:

 odpuszczanie w temp. ok. 500°C gwałtownie pogarsza odporność
na korozję, optymalny zespół własności zapewnia dodatek Mo i V,
R

= 550 – 1100 MPa,

 mikrostruktura: martenzyt po chłodzeniu w powietrzu,

 skład chemiczny: % C = 0,01 – 1,2
główne dodatki stopowe: Cr, W, V, Mo, Mn, Si, Ni

 PRZYKŁADY: X39Cr13, X50CrMoV15

 ZASTOSOWANIE: narzędzia tnące, skrawające, chirurgiczne,
łożyska, sworznie, wały, itp.

Stale o szczególnych własnościach – odporne na KOROZJĘ

Stale austenityczne chromowo – niklowe
odporne na korozję:

 wysokie R

= 500 – 950 MPa, niskie R

= 200 MPa, wysoka

odporność na korozję, spawalność, wysoka udarność,

 mikrostruktura: austenit po chłodzeniu w powietrzu w przypadku
dodania co najmniej 8% Ni do stali zawierającej 18% Cr,

 skład chemiczny: % C = 0,01 – 0,08

 PRZYKŁADY: X6CrNiTi18-10, X2CrNiMo18-12-4, X2CrNiMoN17-13-
5

 ZASTOSOWANIE: rurociągi, beczki do piwa, pasteryzatory, wieże
reakcyjne, itp.

Klasyfikacja stali niestopowych

Stale

niestopowe

jakościowe

Stale bez określonych

wymagań dla stanu

obrobionego cieplnie lub pod

względem udziału wtrąceń

niemetalicznych. Wymagania

dotyczą jedynie niektórych

własności, np. wielkości

ziarna, ciągliwości,

podatności na obróbkę

plastyczną.

specjalne

Stale o wyższych

wymaganiach, wyższym

stopniu czystości, mniejszym

udziale wtrąceń

niemetalicznych,

dokładniejszym doborze

składu chemicznego, w

większości przeznaczone do

ulepszania cieplnego lub

hartowania.

Klasyfikacja stali niestopowych wg właściwości i

zastosowania

Klasyfikacja stali niestopowych wg właściwości i

zastosowania

Stale niestopowe

konstrukcyjne,

maszynowe i na

urządzenia

ciśnieniowe

Stale niestopowe

konstrukcyjne,

maszynowe i na

urządzenia

ciśnieniowe

• Konstrukcyjne i

maszynowe

• Drobnoziarniste

• Do ulepszania

cieplnego

• Na urządzenia

ciśnieniowe

• Do nawęglania

• Automatowe

• O określonym

przeznaczeniu

(np. stale

szynowe, do

zbrojenia betonu,

itd.)

• Konstrukcyjne i

maszynowe

• Drobnoziarniste

• Do ulepszania

cieplnego

• Na urządzenia

ciśnieniowe

• Do nawęglania

• Automatowe

• O określonym

przeznaczeniu

(np. stale

szynowe, do

zbrojenia betonu,

itd.)

Stale niestopowe

niskowęglowe do

obróbki plastycznej

na zimno

Stale niestopowe

niskowęglowe do

obróbki plastycznej

na zimno

• Do obróbki

plastycznej na

zimno

• Do ocynkowania i

powlekania

innymi metalami

• Do powlekania

powłokami

niemetalicznymi

• Do obróbki

plastycznej na

zimno

• Do ocynkowania i

powlekania

innymi metalami

• Do powlekania

powłokami

niemetalicznymi

Stale narzędziowe

Wpływ węgla na własności stali

 zmiana struktury stali (< 0,8% C =
ferryt oraz perlit, = 0,8% C = perlit,
< 0,8% = perlit oraz cementyt
wtórny),

 zwiększenie wytrzymałości na
rozciąganie R

i zmniejszenie

plastyczności stali,

 maksymalna wytrzymałość
osiągana przy zawartości ok. 0,85%
węgla,

 przy większej zawartości węgla
wytrzymałość zmniejsza się na
skutek pojawiania się coraz
większej ilości cementu wtórnego,
który wydziela się na granicach
ziaren,

 pogorszenie własności
technologicznych stali węglowej;
szczególne znaczenie ma
pogorszenie spawalności.

Stale niestopowe – maszynowe do ulepszania

cieplnego

Stale niestopowe – maszynowe do ulepszania

cieplnego

Oznacze

nie stali

Cr [%] Mo [%]

Ni, V

[%]

[min.

A [min.

Z [min.

C22E

max

0,4

max 0,4 max 0,4

340

28Mn6

max

0,4

max 0,1 max 0,4

590

38Cr2

0,4 –

0,6

550

25CrMo4

0,9 –

1,2

0,15 –

0,3

700

36CrNiM

0,9 –

1,2

0,15 –

0,3

0,9 – 1,2

900

51CrV4

0,9 –

1,2

0,1 –

0,25 V

900

Stale niestopowe – konstrukcyjne

Oznacze

nie stali

[max.

P, S

[max.%]

[min.%]

A [min.

S185

S235JR

0,17

1,40

0,045

26/24

S235JRG

0,17

1,40

0,30

0,045

360 -

510

26/24

S275JR

0,21

1,50

0,045

430 –

580

22/20

S355JR

0,24

1,60

0,55

0,045

510 -

680

22/20

S355K2G

0,20

1,60

0,55

0,035

510 -

680

22/20

Stale niestopowe – automatowe

Oznacze

nie stali

[max.

P [max.

Stan

nieobrobiony

Stan ulepszony

cieplnie

[MPa]

Twardoś

ć [HB]

[min.

MPa]

[MPa]

[min.

11SMn30

0,9 –

1,3

0,11

380 -

570

112 -

169

10S20

0,7 –

1,1

0,06

360 -

530

107 -

156

35S20

0,7 –

1,1

0,06

520 -

680

154 -

201

380

600 -

750

38SMnPb

1,2 –

1,5

0,06

560 -

730

166 -

216

420

700 -

850

Document Outline