Stale stosowane do wytwarzania elementów łożysk tocznych powinny cechować się bardzo dużą twardością, jednorodnością struktury, wysokim stopniem czystości oraz hartownością, zapewniającą uzyskanie struktury martenzytycznej bez austenitu szczątkowego w całym przekroju. Stale te w stanie obrobionym cieplnie są odporne na ścieranie, wykazują dużą wytrzymałość zmęczeniową i statyczną oraz odpowiednią ciągliwość. Własności wymagane od elementów łożysk tocznych można także osiągnąć przez utwardzanie warstwy wierzchniej przez nawęglanie lub hartowanie powierzchniowe. Niektóre łożyska toczne pracujące w szczególnych warunkach powinny być wykonane ze stali odpornych na korozję lub zachowujących swoje własności w podwyższonej temperaturze. Dużą twardość i odporność na ścieranie zapewnia stalom na elementy łożysk tocznych węgiel o stężeniu ok. 1%, a więc znacznie większym niż w innych grupach stali stopowych konstrukcyjnych lub maszynowych. Wysoka czystość i jednorodna struktura bez skupień i pasmowej segregacji węglików gwarantują dużą wytrzymałość zmęczeniową. Wymaganą hartowność stale te osiągają dzięki dodatkowi ok. 1,5% Cr. W przypadku dużych wymiarów elementów łożysk są stosowane stale, które oprócz podwyższonego stężenia Cr zawierają Si i Mn, zapewniające większą
hartowność. Znaczące zwiększenie własności stali łożyskowych (zwłaszcza stosowanych na łożyska o dużych wymiarach) powoduje także dodatek do ok. 0,5% Mo. Grupa stali łożyskowych o strukturze nadeutektoidalnej, przeznaczonych do hartowania na wskroś, jest stosowana do wytwarzania większości łożysk tocznych i jest podana jako pierwsza w normie PN-EN ISO 683-17:2002U (tabl. 6.50). Oznaczanie tych stali jest zgodne z zasadami obowiązującymi dla stali stopowych klasyfikowanych na podstawie składu chemicznego, podanymi w rozdz. 6.1.5 (tabl. 6.8). Dotychczas w kraju stosowano gatunki stali łożyskowych ujęte w wycofanej normie PN-74/H-84041. Łożyska toczne, zwłaszcza o największych wymiarach, wykonywane są także ze stali do nawęglania (tabl. 6.50). Stale do nawęglania, z powodu małego stężenia węgla, cechują się dobrą podatnością na obróbkę plastyczną na zimno, co umożliwia zastosowanie tej technologii do kształtowania elementów łożysk tocznych i ograniczenie kosztów wytwarzania. Dodatki stopowe, w tym zwłaszcza Ni dodawany w stężeniu nawet do ok. 4%, mają na celu przede wszystkim zwiększenie hartowności stali, istotne dla uzyskania dobrych własności rdzenia dużych elementów łożysk po nawęglaniu, hartowaniu i odpuszczaniu. Ograniczony zakres zastosowania na elementy łożysk tocznych mają stale do hartowania powierzchniowego, z których trzy należą do stali niestopowych, a jedna to stal chromowo-molibdenowa (tabl. 6.50). Stale te mają średnio od ok. 0,4 do 0,7% C decydującego o twardości zahartowanej warstwy wierzchniej. Stale wysokochromowe zawierające od 13,5 do 18% Cr i od 0,45 do 1,1% C (tabl. 6.50) są stosowane na łożyska toczne, od których wymaga się podwyższonej odporności na korozję. Niewielki dodatek Mo i V powoduje dodatkowo zwiększenie
odporności na działanie podwyższonej temperatury i możliwość stosowania tych stali na łożyska pracujące w temperaturze do ok. 400°C. Do pracy w jeszcze wyższej temperaturze, w zakresie od 250 do 500°C, stosuje się zwykle stale o składzie chemicznym odpowiadającym niektórym stalom szybkotnącym (porównaj rozdz. 6.6.2). Jedna z tych stali jest przeznaczona do nawęglania (po którym osiąga wymagane stężenie C w warstwie wierzchniej), natomiast pozostałe mają ok. 0,8% C, 4% Cr, do 18% W, do 5% Mo i do 2% V (tabl. 6.50), co po obróbce cieplnej zapewnia wysoką twardość i odporność na ścieranie w podwyższonej temperaturze. Znaczący wpływ na trwałość łożysk tocznych ma jakość metalurgiczna stali, dlatego też stale te muszą spełniać bardzo ostre wymagania dotyczące ograniczonego stężenia szkodliwych domieszek (P, S, O), udziału wtrąceń niemetalicznych oraz jednorodności strukturalnej (segregacji składu chemicznego i równomiernego rozmieszczenia drobnych węglików). Uzyskuje się to stosując specjalne procesy metalurgiczne,
Sprężyny i resory są wykonywane najczęściej ze stali sprężynowych. Materiał stosowany na elementy sprężyste powinien cechować się bardzo dobrymi własnościami sprężystymi, tzn. wysoką granicą sprężystości Rsp oraz dużą wartością stosunków tej wielkości do granicy plastyczności Re lub Rp0,2 i wytrzymałości na rozciąganie Rm. Pożądana jest duża wytrzymałość na zmęczenie przy ograniczonych wymaganiach dotyczących własności plastycznych. Stale sprężynowe zawierają ok. 0,5÷1,25% C (najczęściej 0,5÷0,8% C), od którego przede wszystkim zależą własności wytrzymałościowe i granica sprężystości. Stale stopowe sprężynowe, dostarczane w postaci taśm wąskich o grubości od 0,3 do 6 mm, ujęto w normie PN-EN 10132-4:2002U (tabl. 6.47). W części stali podstawowym pierwiastkiem stopowym w tych stalach jest Si, najintensywniej zwiększający Rsp, Re i Rm. Stale sprężynowe krzemowe cechują się jednak małą hartownością i z tego względu są stosowane na sprężyny o niewielkich przekrojach. Większą hartownością charakteryzują się stale sprężynowe z podwyższonym stężeniem manganu. Dodatek Cr jeszcze intensywniej zwiększa hartowność i odporność stali na odpuszczanie, hamując jednocześnie relaksację naprężeń. Podobny wpływ wywiera V, bardziej węglikotwórczy od Cr, zapewniając stalom sprężynowym drobnoziarnistość, zmniejszając szybkość przemian martenzytu i zmian własności wytrzymałościowych podczas odpuszczania oraz ograniczając skłonność stali do odwęglenia. Stale chromowo–wanadowe stosuje się na najsilniej obciążone sprężyny, w tym także o dużych przekrojach. Sprężyny ze stali chromowo–wanadowych, a także ze stali chromowo–krzemowych mogą pracować w temperaturze do ok. 300°C, natomiast z pozostałych – w temperaturze nieprzekraczającej 150°C. W krajowych stalach sprężynowych (według dotychczasowej normy PN-74/H-84032) średnie stężenie C nie przekracza 0,7%, a podstawowym pierwiastkiem stopowym w większości z nich jest Si.
Obróbka cieplna sprężyn i resorów polega na austenityzowaniu w temperaturze 800÷870°C i hartowaniu w oleju lub wodzie zależnie od gatunku stali, a następnie średnim odpuszczaniu w temperaturze 380÷520°C (tabl. 6.47). Po takiej obróbce cieplnej sprężyny mają strukturę martenzytu odpuszczonego o wymaganych własnościach mechanicznych. Wytrzymałość zmęczeniowa stali jest w dużym stopniu zależna od struktury warstwy wierzchniej, dlatego podczas obróbki cieplnej konieczne jest zabezpieczenie sprężyn przed odwęgleniem przez zastosowanie atmosfery ochronnej lub kąpieli solnej. Sprężyny szczególnie odpowiedzialne są wytwarzane z taśm lub drutów szlifowanych i obrabiane cieplnie wyłącznie w ośrodkach o potencjale węglowym większym od stężenia węgla w stali. Warstwę wierzchnią piór resorów można dodatkowo poddać umocnieniu zgniotowemu przez śrutowanie lub młotkowanie, co wpływa na zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej i trwałości resorów.
Do nawęglania lub azotonawęglania przeznacza się stale niskowęglowe, które po obróbce cieplno–chemicznej poddaje się hartowaniu i niskiemu odpuszczaniu w celu uzyskania warstwy wierzchniej o wysokiej twardości i miękkiego ciągliwego rdzenia. Stale te są stosowane na różne elementy maszyn, zwykle o małych rozmiarach, ze względu na ograniczoną hartowność stali niestopowych. Wymagania dotyczące niektórych produktów hutniczych (prętów, odkuwek, blach, taśm, kęsów i walcówki) ze stali maszynowych do nawęglania podaje projekt normy PN-EN 10084, taśm wąskich walcowanych na zimno – norma PN-EN 10132- 2:2002U, natomiast dotyczące prętów o powierzchni jasnej (tzn. ciągnionych, łuszczonych lub szlifowanych) – normy PN-EN 10277-2:2002, PN-EN 10277-3:2002U i PN-EN 10277-4:2002U. Są to stale niestopowe specjalne, klasyfikowane na podstawie składu chemicznego, zawierające średnio od 0,1 do 0,16% C i 0,45 do 0,75% Mn, a w szczególności gatunki C10E, C15E i C16E oraz różniące się tylko podwyższonym stężeniem S (dodanej w celu polepszenia skrawalności) – gatunki C10R, C15R i C16R. Stale dostarczone w stanie wyżarzonym zmiękczająco poddaje się obróbce skrawaniem, następnie elementy maszyn nawęgla się w temperaturze ok. 890°C, hartuje bezpośrednio z temperatury nawęglania i odpuszcza w temperaturze 150 do 200°C. Inne możliwości obróbki cieplnej po nawęglaniu podano w rozdz. 4.13.1 (porównaj także rozdz. 6.4.9). Nawęglane elementy maszyn można także wykonywać z niskowęglowych stali objętych innymi normami, np. z niektórych stali automatowych. Krajowe gatunki stali niestopowych do nawęglania są zestawione także w dotychczasowej normie PN-93/H-84019.
Stale stopowe maszynowe do nawęglania cechuje dobra skrawalność, odporność na przegrzanie, mała skłonność do odkształceń podczas obróbki cieplnej, hartowność dostosowana do przekroju, obciążeń i cech geometrycznych wykonanych z nich elementów maszyn oraz wysokie własności wytrzymałościowe nawęglonej powierzchni i duża ciągliwość rdzenia. Stale stopowe do nawęglania charakteryzują się małym stężeniem C, nieprzekraczającym 0,25% i zwykle dodatkiem 0,8÷1,7% Cr. W zależności od gatunku zawierają także Mn, Ni, Mo, niekiedy V, W lub Ti. Dodatki Cr, Mn i Ni w stalach tej grupy zwiększają hartowność, zapewniają wymagane własności wytrzymałościowe rdzenia, a także zmniejszają naprężenia hartownicze w warstwie nawęglonej. Stężenie wymienionych pierwiastków jest ograniczane, gdyż powodują one obniżenie temperatury Ms, co wpływa na zwiększenie udziału austenitu szczątkowego, decydującego o zmniejszeniu twardości warstwy nawęglonej. Najniższe własności wytrzymałościowe rdzenia wykazują stale chromowe i chromowo–manganowe. Mangan w zbyt dużym stężeniu powoduje niepożądany rozrost ziarn, czemu przeciwdziała dodatek Ti. Bor jest dodawany do stali 16MnCrB5 w celu zwiększenia ciągliwości warstwy nawęglonej i zahartowanej. W przypadku gdy są wymagane bardzo duże własności plastyczne rdzenia i wysokie własności wytrzymałościowe, stosuje się stale chromowo–manganowo–molibdenowe i chromowo–molibdenowe. Molibden sprzyja drobnoziarnistości, natomiast nikiel zwiększa plastyczność rdzenia. Najwyższe własności wytrzymałościowe i wysokie własności plastyczne rdzenia wykazują więc stale chromowo–niklowe, korzystnie z dodatkiem Mo lub W. Wymagania dotyczące produktów hutniczych (prętów, odkuwek, blach, taśm, kęsów i walcówki) ze stali maszynowych stopowych do nawęglania podaje projekt PN-EN 10084 (tabl. 6.48), taśm wąskich walcowanych na zimno – PN-EN 10132- 2:2002U, natomiast dotyczące prętów o powierzchni jasnej (tzn. ciągnionych, łuszczonych lub szlifowanych) – PN-EN 10277-4:2002U. Wszystkie te stale są wytwarzane jako uspokojone, w klasie jakości stali specjalnych. Znaki tych stali są zgodne z zasadami oznaczania stali stopowych na podstawie ich składu chemicznego, podanymi w rozdz. 6.1.5 (tabl. 6.8). Ponieważ hartowność jest jednym z kryteriów doboru stali z tej grupy na elementy maszyn o wymaganych wymiarach, więc można stosować stal o wymaganej hartowności. W takim wypadku stal ma znak uzupełniony literami H, HH lub HL (odpowiednio o normalnym, zawężonym od góry lub zawężonym od dołu paśmie hartowności), np. 15NiCr13+HH. Stale stopowe do nawęglania są także ujęte w dotychczasowych normach PN-89/H-84030/02 i PN-72/H-84035.
Obróbkę cieplną zwykłą i cieplno–chemiczną stali do nawęglania omówiono w rozdz. 4.13.1, natomiast orientacyjną temperaturę tych operacji dla stali podano w tablicy 6.48. Nawęglanie stali o niskim stężeniu C, np. 10NiCr5–4, może odbywać się w temperaturze wyższej niż podana tablicy 6.48. Temperatura nawęglania jest także zależna od metody nawęglania, np. wynosi nawet do 1050°C w przypadku nawęglania próżniowego. Po nawęglaniu elementy maszyn są poddawane alternatywnie: bezpośredniemu hartowaniu z temperatury nawęglania (korzystne, ze względu na niski koszt obróbki), po ochłodzeniu, pojedynczemu hartowaniu z temperatury właściwej dla warstwy nawęglanej, po ochłodzeniu, podwójnemu hartowaniu: z temperatury wyższej, właściwej dla rdzenia i następnie z temperatury niższej, właściwej dla warstwy nawęglonej (niezalecane, z powodu wysokiego kosztu obróbki). Obróbkę cieplną stali nawęglonych kończy niskie odpuszczanie. Wytrzymałość rdzenia tak obrobionych cieplnie elementów maszyn o średnicy w zakresie 16÷40 mm wynosi od ok. 650 MPa w wypadku stali 17Cr3 do ok. 1050 MPa w wypadku
stali 18CrNiMo7-6.
Niektóre elementy maszyn, takie jak np. wały korbowe, korbowody, sworznie tłokowe, koła zębate, tuleje, cylindry, krzywki rozrządu, wały rozrządowe, elementy pompy paliwowej silników wysokoprężnych, powinny się cechować bardzo twardą i odporną na ścieranie warstwą wierzchnią w części współpracującej z innymi elementami oraz rdzeniem o dużej wytrzymałości przy możliwie dużej ciągliwości. Twardość warstwy wierzchniej, jak i wytrzymałość rdzenia powinny być większe od uzyskiwanych w wyniku nawęglania i obróbki cieplnej elementów ze stali maszynowych do nawęglania. Własności takie zapewniają stale stopowe do azotowania poddane ulepszaniu cieplnemu, a następnie azotowaniu.
Skład chemiczny stali do azotowania jest zbliżony do stali stopowych do ulepszania cieplnego i jest tak dobrany, aby poza zapewnieniem dużej hartowności oraz odporności na kruchość odpuszczania, pierwiastki stopowe tworzyły także dyspersyjne i twarde azotki podczas nasycania warstwy wierzchniej azotem. Stale te mają najczęściej dodatki Cr, Mo oraz Al, chociaż podane wymagania spełniają także w mniejszym stopniu średniowęglowe stale chromowe i chromowo–molibdenowe z dodatkiem V lub Ti. Orientacyjny skład chemiczny i niektóre własności stali stopowych do azotowania (według normy PN-EN 10085:2002U) podano w tablicy 6.49. Stale te należą do klasy jakości specjalnych i mogą być dostarczane w postaci prętów, taśm, blach i odkuwek. Znaki tych stali są zgodne z zasadami oznaczania stali stopowych na podstawie ich składu chemicznego, podanymi w rozdz. 6.1.5 (tabl. 6.8). Dotychczas w kraju stosowano stale stopowe do azotowania objęte wycofaną normą PN-89/H-84030/03. Azotowaniu można także poddać niektóre elementy wykonane ze stali maszynowych do ulepszania cieplnego.
Obróbka cieplna elementów maszyn przeznaczonych do azotowania polega na hartowaniu i wysokim odpuszczaniu, po którym następuje szlifowanie wykończające powierzchni przewidzianych do nasycenia azotem i jako operacja końcowa – azotowanie jedną z metod podanych w rozdz. 4.13.2, w temperaturze niższej od temperatury uprzedniego odpuszczania, zwykle w zakresie 480÷570°C. Orientacyjne warunki ulepszania cieplnego poprzedzającego azotowanie podano w tablicy 6.49.
Stale niestopowe do ulepszania cieplnego, są przeznaczone głównie do produkcji elementów maszyn w stanie ulepszonym cieplnie, chociaż można je także stosować Skład chemiczny i własności niestopowych stali spawalnych drobnoziarnistych w stanie wyżarzonym normalizująco. Wymagania dotyczące składu chemicznego i własności mechanicznych stali niestopowych do ulepszania cieplnego odnoszą się do walcówki, prętów, blach uniwersalnych, walcowanych na gorąco blach cienkich i grubych, taśm, odkuwek, kęsów i kęsisk walcowanych na gorąco lub kutych o grubości do 100 mm.
Wszystkie z tych stali są wytwarzane jako uspokojone, w klasie jakości stali specjalnych (według PN-EN 10083-1+A1:1999) lub jakościowych (według PN-EN 10083-2+A1:1999). W tablicy 6.11 przedstawiono skład chemiczny i własności stali niestopowych objętych tymi normami. Wymagania dotyczące odkuwek (także prętów i pierścieni kutych) ze stali niestopowych do ulepszania cieplnego są zawarte w normie PN-EN 10250-2:2001, taśm wąskich walcowanych na zimno – w normie PN-EN 10132-3:2002U, natomiast dotyczące prętów o powierzchni jasnej – w normach PN-EN 10277-2:2002 i PN-EN 10277-5:2002U.
Podstawą klasyfikacji stali niestopowych do ulepszania cieplnego jest ich skład chemiczny, a w szczególności stężenie węgla. Oznaczenie stali składa się z litery C i liczby równej średniemu stężeniu węgla w stali w setnych częściach %. Dodatkowa litera E oznacza stal z wymaganym maksymalnym stężeniem siarki, natomiast litera R – stal z wymaganym zakresem stężenia siarki (dodawanej w celu zwiększenia skrawalności stali). Stale o średnim stężeniu Mn ≥1% (ale mniejszym niż dopuszczalne dla stali niestopowych) są oznaczone liczbą równą średniemu stężeniu węgla w stali w setnych częściach %, symbolem Mn i liczbą podającą średnie stężenie tego pierwiastka pomnożone przez 4 (porównaj tabl. 6.8). Znak główny stali można uzupełnić literami oznaczającymi: wymaganą hartowność (dla stali od C35 do 28Mn6):
+H – o normalnych wymaganiach w stosunku do pasma hartowności,
+HH – o podwyższonej dolnej granicy twardości w zawężonym paśmie hartowności,
+HL – o obniżonej górnej granicy twardości w zawężonym paśmie hartowności,
stan obróbki cieplnej:
+U (lub bez znaku) – bez obróbki cieplnej,
+S – obrobiony cieplnie w celu uzyskania podatności na cięcie nożycą,
+A – wyżarzony zmiękczająco,
+AC – wyżarzony sferoidyzująco (w celu uzyskania sferoidalnego
cementytu),
+N – po wyżarzaniu lub walcowaniu normalizującym,
+QT – ulepszony cieplnie,
stan powierzchni przy dostawie:
+HW (lub bez znaku) – po obróbce plastycznej na gorąco,
+CC – po ciągłym odlewaniu stali, nieprzerobionej plastycznie,
+PI – po obróbce plastycznej na gorąco i trawieniu,
+PS – po obróbce plastycznej na gorąco i śrutowaniu,
stan końcowy prętów o powierzchni jasnej:
+C – ciągniony,
+SH – łuszczony,
+SL – szlifowany,
+PL – polerowany.
Własności mechaniczne analizowanych stali w stanie obrobionym cieplnie są sprawdzane na próbkach do badań wyciętych z próbek kwalifikacyjnych lub produktów hutniczych w stanie obrobionym cieplnie. Jeżeli przekrój danego produktu jest kwadratowy lub prostokątny, dla ustalenia wymaganych własności produktów ulepszanych cieplnie konieczne jest określenie średnicy równoważnej*) (rys. 6.2). Dla produktów o przekroju sześciokątnym i ośmiokątnym, średnicę równoważną stanowi odległość między ich przeciwległymi bokami. Wymagania dla produktów o przekroju równoważnym trzem zakresom wymiarowym średnicy podano w tablicy 6.12. Przykładowa średnica równoważna pręta płaskiego o grubości 40 mm i szerokości 60 mm, zgodnie z rysunkiem 6.2, wynosi 50 mm, a więc produkt ten należy do zakresu wymiarowego średnicy 40 < d ≤100 mm.
Najwyższe własności wytrzymałościowe stalom konstrukcyjnym stopowym spawalnym można nadać przez ulepszanie cieplne lub utwardzanie wydzieleniowe. Stale te są stosowane przede wszystkim na bardzo obciążone elementy konstrukcji spawanych, np. dźwigów, mostów, budynków, cystern, zbiorników wodnych i śluz, pracujących w temperaturze pokojowej i obniżonej. Stale te wytwarza się jako całkowicie uspokojone, o strukturze drobnoziarnistej. Należą do klasy jakości stali
stopowych specjalnych. Blachy grube i uniwersalne ze stali konstrukcyjnej o podwyższonej wytrzymałości w stanie ulepszonym cieplnie lub utwardzonym wydzieleniowo są objęte normami PN-EN 10137-1:1999, PN-EN 10137-2:2000 (tabl. 6.38) i PN-EN 10137- 3:2000 (tabl. 6.39). Ze stali ulepszonych cieplnie produkowane są blachy o grubości 3÷150 mm jeśli Rp0,2≤690 MPa, 3÷100 mm – jeśli Rp0,2≥890 MPa i 3÷50 mm – jeśli Rp0,2≥960 MPa. Ze stali utwardzonych wydzieleniowo produkowane są blachy o grubości 3÷70 mm. Stale są oznaczone literą S, następnie liczbą podającą wartość minimalnej granicy plastyczności (w MPa) i literą Q (po ulepszaniu cieplnym) lub A (po utwardzaniu wydzieleniowym). Na końcu znaku stali może być dodany symbol L lub L1 oznaczający możliwość pracy w obniżonej temperaturze i wymaganą wartość pracy łamania określoną w –40 lub –60°C (tabl. 6.38 i 6.39). Hartowanie bezpośrednio z temperatury końca obróbki plastycznej (wykorzystujące ciepło walcowania), wraz z następnym odpuszczaniem jest uznawane za odpowiadające zwykłemu ulepszaniu cieplnemu (z osobnym hartowaniem) jeśli uzyskane własności spełniają wymagania dla danego gatunku stali. Utwardzanie wydzieleniowe jest zwykle przeprowadzane podczas regulowanego walcowania, kiedy podczas chłodzenia następuje wydzielanie dyspersyjnych cząstek węglików lub węglikoazotków pierwiastków silnie węglikotwórczych. Obróbka cieplna lub cieplno–mechaniczna blach ze stali konstrukcyjnych o podwyższonej wytrzymałości jest wykonywana u wytwórcy stali. Użytkownik może po spawaniu wykonać wyżarzanie odprężające w warunkach niepowodujących zmniejszenia własności mechanicznych stali.
Stale szybkotnące są stosowane głównie na wieloostrzowe narzędzia skrawające, często na narzędzia wykrojnikowe, a także na narzędzia do obróbki plastycznej na zimno i gorąco. Stale te wykazują dużą twardość i odporność na ścieranie w temperaturze do ok. 600°C. Wymagane własności, zwłaszcza bardzo dużą hartowność oraz efekt twardości wtórnej, uzyskuje się przez odpowiednią kombinację stężenia C i takich pierwiastków stopowych, jak Cr, W, Mo i V, a w wielu gatunkach dodatkowo – Co. Stale szybkotnące są definiowane jako zawierające ≥0,6% C i 3÷6% Cr, oraz co najmniej dwa spośród dodatków stopowych, takich jak Mo, W lub V o łącznym stężeniu ≥7%. Wpływ pierwiastków stopowych na podstawowe własności stali szybkotnących przedstawiono schematycznie w tablicy 6.51. Skład chemiczny stali szybkotnących według normy PN-EN ISO 4957:2002U podano w tablicy 6.52. Stale te mają znak składający się z liter HS i liczb (rozdzielonych kreskami), podających średnie stężenie (w %) pierwiastków w kolejności: W, Mo, V, Co. Litera C na końcu znaku oznacza stal o zwiększonym stężeniu węgla w porównaniu ze stalą o takim samym stężeniu podstawowych pierwiastków stopowych. Stale te należą do klasy jakości stopowych specjalnych i są dostarczane w postaci produktów hutniczych walcowanych na gorąco lub na zimno, kutych, ciągnionych, także jako produkty o powierzchni jasnej (łuszczone, szlifowane, polerowane). Dotychczas w kraju stosowano stale szybkotnące ujęte w wycofanej normie PN-86/H-85022.
Stale konstrukcyjne mikrostopowe przeznaczone do obróbki plastycznej na zimno są zbliżone do stali niestopowych o podobnym przeznaczeniu, zarówno pod względem składu chemicznego jak i własności*). Stale te mają bardzo dobrą odkształcalność, charakteryzowaną przez dużą wartość wymaganego minimalnego wydłużenia i wytrzymałość umożliwiającą kształtowanie produktów metodami obróbki plastycznej na zimno. Wszystkie stale tej grupy są spawalne i zgrzewalne oraz mogą być powlekane różnymi powłokami ochronnymi. Stale mikrostopowe są wytwarzane w postaci półproduktów płaskich walcowanych na zimno o grubości ≤3 mm i obejmuje je norma PN-EN 10268:2001 (tabl. 6.33). Stale te należą do grupy stali jakościowych, są oznaczone literą H, następnie
liczbą równą minimalnej granicy plastyczności oraz literami LA (low alloy). Niewielki dodatek Nb, Ti lub V powoduje, że stale te cechują się drobnym ziarnem ferrytu (o wielkości mniejszej lub równej 9 według dotychczasowej normy PN- 84/H-04507/01) oraz podwyższoną granicą plastyczności w porównaniu ze stalami niestopowymi do obróbki plastycznej na zimno. Produkty płaskie walcowane na zimno ze stali mikrostopowych o podwyższonej granicy plastyczności, powlekane ogniowo w sposób ciągły i przeznaczone do obróbki plastycznej na zimno, ujęto w normie PN-EN 10292:2002U. Wymagany skład chemiczny i własności tych stali podano w tablicy 6.34. W ich oznaczeniu dodatkowo stosuje się litery: Y (stal z całkowicie związanymi pierwiastkami międzywęzłowymi, tj. C i N) oraz D (stal do nanoszenia powłok na gorąco). Znak stali powlekanych ogniowo uzupełnia oznaczenie rodzaju powłoki, jej masy powierzchniowej (w g/m2) oraz symbole wykonania powłoki i rodzaju jej powierzchni, np. H340LAD+Z-140-N-A-C (porównaj punkt o stalach niestopowych powlekanych ogniowo zamieszczony w rozdz. 6.2.5).
Normalizujące: polega na nagrzaniu stali do temperatury o 30-50o wyższej od Ac3, wygrzaniu w tej temperaturze i następnym studzeniu w spokojnym powietrzu.
CEL: uzyskanie jednorodnej struktury drobnoziarnistej, a przez to polepszenie własności mechanicznych stali.
Ujednorodniające: polega na nagrzaniu stali do temperatury 1050-1200oC o ok. 100-200oC niższej od temperatury solidusu, wygrzaniu długotrwałym w tym zakresie temperatury i następnym studzeniu.
Cel: ograniczenie niejednorodności składu chemicznego, spowodowanej mikrosegregacją, a w części także likwacją.
Rekrystalizujące: polega na nagrzaniu metalu uprzednio odkształconego plastycznie na zimno do temperatury wyższej od temperatury rekrystalizacji, wygrzaniu w tej temperaturze i chłodzeniu z dowolną szybkością.
CEL: stosowane często międzyoperacyjnie podczas walcowania lub ciągnienia metali na zimno, usuwa umocnienie zgniotowe, powodując zmniejszenie twardości i wytrzymałości oraz zwiększenie własności plastycznych metalu, co umożliwia dalszą obróbkę plastyczną na zimno.
Zmiękczające: polega na nagrzaniu stali do temperatury zbliżonej do Ac1, wygrzaniu w tej temperaturze, bardzo wolnym chłodzeniu do temperatury 600C i następnie dowolnym chłodzeniu do temperatury otoczenia.
CEL: struktura stali to cementyt kulkowy, zapewnia niewielką twardość, dobrą skrawalność oraz dobrą podatność na odkształcenie plastyczne w czasie obróbki plastycznej na zimno.
Odprężające: polega na nagrzaniu stali do temperatury niższej od Ac1, wygrzaniu w tej temperaturze i następnym powolnym studzeniu.
CEL: usunięcie naprężeń odlewniczych, spawalniczych, cieplnych lub spowodowanych obróbką plastyczną. Wyżarzanie odprężające prawie nie wiąże się z wprowadzeniem zmian strukturalnych.
Zupełne: stosowane do stali stopowych, polega na nagrzaniu stali do temperatury o 30-50oC wyższej od Ac3, Accm (linie GSE), wygrzaniu w tej temperaturze i następnym bardzo wolnym chłodzeniu (z piecem)
Zwykłe, stopniowe, izotermiczne