Wykład 13  Stopy Żelaza, stale niestopowe
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 Dr inż. Jerzy Bielanik
Wykład 13  Stopy Żelaza, stale niestopowe
Stale
Stale niestopowe Stale stopowe
Mn d" 1,65 < Mn
Si d" 0,5 < Si
Cu d" 0,4 < Cu
Cr d" 0,3 < Cr
Ni d" 0,3 < Ni
Al d" 0,3 < Al
Co d" 0,3 < Co
W d" 0,1 < W
V d" 0,1 < V
Mo d" 0,08 < Mo
Nb d" 0,06 < Nb
Ti d" 0,05 < Ti
B d" 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 Stale stopowe
niestopowe niestopowe
Stale narzędziowe
Stale konstrukcyjne
Stale narzędziowe
Stale konstrukcyjne
Stale o szczególnych własnościach
2 Dr inż. Jerzy Bielanik
Wykład 13  Stopy Żelaza, stale niestopowe
Stale konstrukcyjne niestopowe
Stale o określonym
Stale ogólnego
przeznaczeniu, np:
przeznaczenia
- automatowe (9A10X, A35)
- dla kolejnictwa (P35, St42P)
- na rury kotłowe (K10, K18)
- na łańcuchy (St1Z, St1E)
Stale wyższej
Stale zwykłej
jakości
jakości
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 d" 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 Dr inż. Jerzy Bielanik
Wykład 13  Stopy Żelaza, stale niestopowe
Stale niestopowe narzędziowe wg PN 84/H-85020
Stale niestopowe narzędziowe
Stale niestopowe narzędziowe Stale niestopowe narzędziowe
płytkohartujące 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 OC:
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 OC.
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 Dr inż. Jerzy Bielanik
Wykład 13  Stopy Żelaza, stale niestopowe
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 (SŁ� 0,035, PŁ� 0,035 ) od stali
jakościowych (SŁ� 0,045, PŁ� 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.
-50OC, 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.
Stale niestopowe do nawęglania
Oznaczenie Grupa ze względu Dopuszczalny poziom Przeznaczenie Norma
gatunków na stopień zanieczyszczenia
czystości
C10E W zależności od
wyrobu, np.
C10R
E :SŁ� 0,035,
PN-EN
PŁ� 0,035
C15E Specjalna Wyroby nawęglane
10084:2002
R: SŁ� 0,02  0,04,
C15R
PŁ� 0,035
C16E
C16R
5 Dr inż. Jerzy Bielanik
Wykład 13  Stopy Żelaza, stale niestopowe
Stale niestopowe do ulepszania cieplnego
Oznaczenie Grupa poziom Przeznaczenie Norma
gatunków zanieczyszczenia
C22
C25 jakościowa PN-EN 10083-1
SŁ� 0,045, PŁ� 0,045
+ A1:1999
Itd. co 5 do
C60 Wyroby
ulepszane
C22E itd. j.w. do Specjalna
SŁ� 0,035, PŁ� 0,035 cieplnie
C60E
C22R itd. j.w. do Specjalna PN-EN 10083-2
SŁ� 0,02  0,04,
+ A1:1999
PŁ� 0,035
C60R
Stale niestopowe sprężynowe (PN-EN10132-4: 2004)
Oznaczenie gatunków Grupa ze względu na Dopuszczalny Przeznaczenie
stopień czystości poziom
zanieczyszczenia
C55S itd co 5 do C90S Specjalna Sprężyny
SŁ� 0,025,
obciążone
PŁ� 0,025
C100S
statycznie
C125S
Stale niestopowe narzędziowe (PN-EN ISO 4957: 2004)
Oznaczenie gatunków Grupa ze względu na Dopuszczalny poziom Przeznaczenie
stopień czystości zanieczyszczenia
C 45U Specjalna narzędzia
SŁ� 0,03,
PŁ� 0,03
C 70U, C 80U, C 90U
C 100U
C 120U
6 Dr inż. Jerzy Bielanik