Pobierz Klasyfikacja stali - Notatki - Materiałoznastwo - Część 1 i więcej Notatki w PDF z Materiały inżynieryjne tylko na Docsity!
7. Klasyfikacja stali*
Klasyfikacji gatunków stali dokonuje si zgodnie z PN-EN 10020:1996 wed!ug sk!adu chemicznego oraz wg ich zastosowania i w!asno"ci mechanicznych lub fizycznych.
Klasyfikacja stali wed ug sk adu chemicznego
- stale niestopowe (w glowe),
- stale stopowe. Do stali niestopowych zalicza si te gatunki stali, w których zawarto"# pierwiastków jest mniejsza od zawarto"ci granicznych podanych w tabl. 7.1. Do stali stopowych zalicza si gatunki stali, w których zawarto"# przynajmniej jednego pierwiastka jest równa lub wi ksza od zawarto"ci granicznej podanej w tabl. 7.1.
Tablica 7. Granica mi!dzy stalami niestopowymi i stopowymi (wg PN-EN 10020:1996) Nazwa i symbol chemiczny pierwiastka
Zawarto"# graniczna (% wagowy) Aluminium, Al 0, Bor, B 0 , 0008 Bizmut, Bi 0, Chrom, Cr* 0 , 30 Cyrkon, Zr* 0, Kobalt, Co 0 , 10 Krzem, Si 0 , 50 Lantanowce, ka$dy 0 , 05 Mangan, Mn 1.65** Mied%, Cu* 0 , 40 Molibden, Mo* 0 , 08 Nikiel, Ni* 0 , 30 Niob, Nb* 0 , 06 O!ów.Pb 0 , 40 Selen, Se 0 , 10 Tellur, Te 0 , 10 Tytan, Ti* 0 , 05 Wanad, V* 0 , 10 Wolfram, W 0 , 10 Inne (ka$dy oprócz 0 , 05 fosforu, siarki i azotu),
- Je$eli te pierwiastki okre"la si dla stali w kombinacji dwu, trzech lub czterech, a ich zawarto"ci s& mniejsze ni$ podane w tablicy, to przy kwalifikacji stali nale$y dodatkowo uwzgl dni# zawarto"# graniczn& wynosz&c& 70% sumy poszczególnych zawarto"ci granicznych tych dwu, trzech lub czterech pierwiastków ** Je$eli jest okre"lona tylko maksymalna zawarto"# manganu, jego graniczna zawarto"# wynosi 1,80% i nie stosuje si zasady 70%.
Klasyfikacja stali wed ug zastosowania i w asno"ci mechanicznych lub fizycznych
A. Klasy jako"ci stali niestopowych stale niestopowe podstawowe, stale niestopowe jako"ciowe, stale niestopowe specjalne.
Stale niestopowe podstawowe Stale podstawowe to gatunki stali o takich wymaganiach jako"ciowych, jakie mo$na osi&gn&# w ogólnie stosowanym procesie stalowniczym, bez dodatkowych zabiegów technologicznych.
- Oznaczanie stali wg PN-EN 10027-1 na stronie 146
Wyroby z tych stali nie s& przeznaczone do obróbki cieplnej (z wyj&tkiem wy$arzania odpr $aj&cego, zmi kczaj&cego i normalizowania). Z wyj&tkiem manganu i krzemu (oraz granicznych zawarto"ci C, P, S), zawarto"# innych pierwiastków stopowych nie jest wymagana. Nie okre"la si dodatkowych wymaga' jako"ciowych dotycz&cych np. g! bokiego t!oczenia, ci&gnienia, kszta!towania na zimno itp. W!asno"ci w stanie walcowanym na gor&co lub wy$arzonym odpr $aj&ce, zmi kczaj&co albo normalizowanym powinny odpowiada# nast puj&cym warto"ciom granicznym dla wyrobów o grubo"ci do 16 mm: minimalna wytrzyma!o"# na rozci&ganie (Rm) < 690 MPa, minimalna granica plastyczno"ci (Re) < 360 MPa, minimalne wyd!u$enie (A). < 26%, minimalna praca !amania w temp. 20°C na próbkach wzd!u$nych ISO < 27 J, minimalna "rednica trzpienia w próbie zginania (e oznacza grubo"# próbki) >1 e maksymalna zawarto"# w gla > 0,10%, maksymalna zawarto"# fosforu > 0,045%, maksymalna zawarto"# siarki > 0,045%. Przyk!ady stali nale$&cych do tej klasy: stale mi kkie niskow glowe na ta"my i blachy walcowane na gor&co lub na zimno ogólnego zastosowania, stale konstrukcyjne walcowane na gor&co ogólnego zastosowania, stale do wyrobu walcówki do ci&gnienia (drutu).
Stale niestopowe jako"ciowe
Stale niestopowe jako"ciowe to gatunki stali, których w!asno"ci w stanie obrobionym cieplnie w zasadzie si nie okre"la, nie okre"la si równie$ czysto"ci metalurgicznej wyra$onej stopniem zanieczyszczenia wtr&ceniami niemetalicznymi. Ze wzgl du na warunki stosowania wyrobów ze stali jako"ciowych, wymagania dotycz&ce np. wra$liwo"ci na kruche p kanie, regulowanej wielko"ci ziarna czy podatno"ci na kszta!towanie, s& wy$sze ni$ dla stali podstawowych, co wymusza wi ksz& staranno"# podczas produkcji. Przyk!ady stali nale$&cych do tej klasy: stale na wyroby p!askie do kszta!towania na zimno; stale konstrukcyjne o zawarto"ci Pmax i Smax poni$ej 0,045%, np.: stale o podwy$szonej wytrzyma!o"ci, stale do budowy statków, stale na wyroby ocynkowane ogniowo, stale na butle gazowe, stale na kot!y i zbiorniki ci"nieniowe; stale z wymagan& podatno"ci& na odkszta!cenie plastyczne; stale konstrukcyjne z wymagan& minimaln& zawarto"ci& Cu; stale do zbrojenia betonu; stale szynowe; stale automatowe; stale do ci&gnienia drutu; stale do sp czania na zimno; stale spr $ynowe; stale z wymaganymi w!asno"ciami magnetycznymi lub elektrycznymi; stale do produkcji blach cienkich, ocynowanych (na opakowania); stale do produkcji elektrod otulonych lub drutu spawalniczego o zawarto"ci Pmax, i Smax wi kszej ni$ 0,02%.
zbiorników i ruroci!gów pracuj!cych pod ci$nieniem, spe niaj!ce nast#puj!ce warunki: a) wymagana minimalna granica plastyczno$ci dotycz!ca wyrobów o grubo$ci do 16 mm - poni"ej 380 N/mm, b) zawarto$ci pierwiastków stopowych powinny by& ni"sze ni" warto$ci graniczne wed ug tabl. 6.la, c) wymagana praca amania próbek wzd u"nych ISO z karbem V w temperaturze -50°C - do 27 J; stale elektrotechniczne zawieraj!ce jako pierwiastki stopowe tylko krzem lub krzem i aluminium w celu uzyskania wymaganych w asno$ci w zakresie stratno$ci magnetycznej, minimalnej warto$ci indukcji magnetycznej, polaryzacji lub przenikalno$ci magnetycznej; stale stopowe przeznaczone do produkcji szyn i grodzic oraz kszta towników na obudowy górnicze; stale stopowe przeznaczone do produkcji wyrobów p askich walcowanych na gor!co lub na zimno do dalszej trudniejszej przeróbki plastycznej na zimno (wy !czaj!c stale przeznaczone do produkcji zbiorników ci$nieniowych lub rur), zawieraj!ce pierwiastki rozdrabniaj!ce ziarno, takie jak B, Ti, Nb, V i/lub Zr, -albo „stale dwufazowe" (struktura wyrobów p askich ze stali dwufazowych sk ada si# z ferrytu i 10! 35% martenzytu wysepkowego); stale, w których mied% jest jedynym wymaganym pierwiastkiem stopowym. Tablica 7.1a Stale stopowe drobnoziarniste spawalne. Granica sk!adu chemicznego mi"dzy stalami stopowymi jako ciowymi i specjalnymi
Pierwiastek Zawarto$& graniczna (% wagowy) Cr Chrom* 0, Cu Mied%* 0, La Lantanowce 0 , 06 Mn Mangan 1, Mo Molibden* 0, Nb Niob* 0 , 08 Ni Nikiel* 0 , 50 Ti Tytan* 0 , 12 V Wan* 0, Zr Cyrkon* 0, Inne nie wymienione patrz tablica 6. pierwiastki (ka"dy) *Je"eli te pierwiastki wyst#puj! w stali w kombinacji dwu, trzech lub czterech, a ich zawarto$ci s! mniejsze ni" podane w tablicy 7.1, to przy klasyfikacji stali nale"y dodatkowo uwzgl#dni& warto$& graniczn!, która stanowi 70% sumy poszczególnych zawarto$ci granicznych tych dwu, trzech lub czterech pierwiastków.
Stale stopowe specjalne
Stale stopowe specjalne dzi#ki precyzyjnie okre$lonemu sk adowi chemicznemu odpowiednim warunkom wytwarzania i kontroli procesów produkcyjnych maj# ró"norodne w asno$ci przetwórcze i u"ytkowe cz#sto uzupe niaj!ce si# i utrzymywane w zaw#"onych granicach.
Ta klasa obejmuje nast#puj!ce grupy stali: stale odporne na korozj#, stale "aroodporne i "arowytrzyma e, stale przeznaczone do produkcji o"ysk tocznych, stale narz#dziowe, stale maszynowe, stale do naw#glania,
specjalne stale konstrukcyjne (spawalne drobnoziarniste stale konstrukcyjne, stale odporne na korozj# atmosferyczn!), stale o specjalnych w asno$ciach fizycznych (niemagnetyczne, magnetyczne lub o wymaganym wspó czynniku rozszerzalno$ci cieplnej).
Sk ad chemiczny stali stopowych specjalnych stanowi podstaw# ich podzia u na nast#puj!ce g ówne kategorie: l ) stale odporne na korozj# o zawarto$ci w#gla < 1,20% i chromu > 10,50%, które pod wzgl#dem zawarto$ci niklu dzieli si# na: a) poni"ej 2,50% Ni, b) nie mniej ni" 2,50% Ni; 2 ) stale szybkotn!ce zawieraj!ce (wraz z innymi sk adnikami lub bez nich):
- co najmniej dwa z trzech nast#puj!cych pierwiastków: Mo, W lub V !cznie nie mniej ni" 7% wagowych,
- 0,60% lub wi#cej w#gla,
- i 3! 6% wagowych chromu; 3 ) inne stale stopowe specjalne.
7.2. Stale niestopowe (w"glowe)
7. 2.1. Wp!yw w"gla na w!asno ci stali
W#giel bardzo silnie wp ywa na w asno$ci stali nawet przy nieznacznej zmianie jego zawarto$ci i z tego wzgl#du jest bardzo wa"nym sk adnikiem stali. Zwi#kszenie zawarto$ci w#gla powoduje, jak ju" poprzednio wspomniano, zmian# struktury stali. Je"eli stal zawiera mniej ni" 0,8% C, to jej struktura sk ada si# ferrytu i perlitu. Struktura stali zawieraj!cej 0,8% C sk ada si# tylko z perlitu, natomiast w stali o zawarto$ci powy"ej 0,8% C oprócz perlitu wyst#puje równie" cementyt wtórny. Zmiana struktury stali spowodowana ró"n! zawarto$ci! w#gla wi!"e si# $ci$le ze zmian! w asno$ci mechanicznych. Na rysunku 7. przedstawiono wp yw w#gla na w asno$ci mechaniczne stali walcowanej na gor!co.
7.1. Wp yw w#gla na w asno$ci mechaniczne stali
Jak wida& zwi#kszenie zawarto$ci w#gla zwi#ksza wytrzyma o$& na rozci!ganie Rm i zmniej- sza plastyczno$& stali. Maksymaln! wytrzyma o$& osi!ga stal przy zawarto$ci ok. 0,85% w#gla. Przy wi#kszej zawarto$ci w#gla wytrzyma o$& zmniejsza si# na skutek pojawiania si# coraz wi#kszej ilo$ci cementu wtórnego, który wydziela si# na granicach ziarn. Zwi#kszenie zawarto$ci w#gla, oprócz obni"enia w asno$ci plastycznych, pogarsza równie" w asno$ci technologiczne stali w#glowej; szczególne znaczenie ma pogorszenie spawalno$ci.
