Podział stali. Porównanie oznaczeń starych i nowych.

Stal jest stopem żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, który został przerobiony plastycznie i ewentualnie obrobiony cieplnie. Jeżeli stop został odlany do odpowiedniej formy (piaskowej lub metalowej) i tam skrzepł, to taki materiał nazywa się staliwem.

Najczęściej stosowaną przeróbką plastyczną jest walcowanie ( na gorąco lub na zimno), ciągnienie (na gorąco lub na zimno), prasowanie, kucie. Temperaturą rozgraniczającą procesy przeróbki plastycznej na gorąco i zimno jest temperatura rekrystalizacji statycznej, tzn. taka w której ziarno zgniecione, przebywając przez 1h, powróci do postaci wyjściowej.

Przez obróbkę cieplną rozumie się wyżarzanie normalizujące (N) i ulepszanie cieplne (Q), czyli hartowanie i odpuszczanie.

Zawartość masowa węgla w stopie równa 2,11% jest zawartością graniczną między stalą, a żeliwem. Stale konstrukcyjne zawierają węgiel w ilości około 10-krotnie mniejszej.

Zawartość procentowa innych pierwiastków, które występują w stopie, decydują o zakwalifikowaniu danej stali do klasy stali niestopowych lub stopowych. Zawartość masowa graniczna poszczególnych pierwiastków, wg analizy wytopowej, jest następująca: Mn - 1,65%, Si - 0,50, Cu, Pb - po 0,40%, Cr, Ni - po 0,30%, Al, Bi, Co, Se, Te, V, W - po 0,10%, Mo - 0,08%, Nb - 0,06%, Ti, Zr, La - po 0,05%, B - 0,0008%, inne (oprócz C, P, S, N) - po 0,05%.

Jeżeli zawartość przynajmniej jednego z wyszczególnionych pierwiastków przekracza podaną przy nim wartość, to daną stal kwalifikuje się do klasy stali stopowych.

Na żądanie zamawiającego, podanej jako opcja, przeprowadza się w hucie analizę kontrolną składu chemicznego stali w próbkach pobranych z gotowego wyrobu. Odchyłki zawartości poszczególnych pierwiastków od analizy wytopowej nie powinny przekraczać odchyłek normowych.

Gatunek stali można oznaczyć na trzy sposoby podając:

1. symbole literowe i cyfrowe, wskazujące na zastosowanie oraz mechaniczne i inne właściwości,
2. symbole literowe i cyfrowe, wskazujące na skład chemiczny stali,
3. numer stali.
   

Sposób pierwszy jest niezbędny konstruktorowi, sposób drugi - technologowi spawalnictwa, zaś sposób trzeci jest dogodny do celów zestawieniowo-rozliczeniowych, szczególnie gdy stosuje się elektroniczne przetwarzanie danych.

Oznaczenie gatunku wg sposobu pierwszego zawiera dwa symbole główne i co najmniej jeden symbol dodatkowy.

Pierwszy symbol główny – to duża litera alfabetu łacińskiego, określająca zastosowanie. Może to być:

S – stal konstrukcyjna,

L – stal na rury przewodowe,

B – stal na pręty zbrojeniowe do betonu,

R – stal na szyny,

Y – stal na struny sprężające,

P – stal na urządzenia ciśnieniowe,

G – staliwo.

Drugi symbol główny – to trzycyfrowa liczba, określająca minimalną granicę plastyczności R_e (MPa) dla najmniejszego zakresu grubości wyrobu (≤ 16 mm z wyjątkiem stali stopowych ulepszonych cieplnie, dla których zakres ten wynosi ≤ 5 mm). W przypadku stali o zastosowaniu R lub Y symbol główny drugi – to minimalna wytrzymałość na rozciąganie R_m (MPa) zamiast granicy plastyczności.

W grupie stali konstrukcyjnych (S) najczęściej spotyka się następujące granice plastyczności R_e = 235, 275, 355, 420, 460 MPa, ale mogą też być stale mające R_e = 500, 550, 620, 690, 890 i 960 MPa.

Symbole dodatkowe dla stali konstrukcyjnych (S) są inne dla stali niestopowych i inne dla stali mikrostopowych, zwanych drobnoziarnistymi.

Pierwszy symbol dodatkowy dla stali niestopowej to odmiana plastyczności wyrażona pracą łamania KV (uśrednioną) w żądanej temperaturze. Pracę łamania KV=27J w temperaturze +20°C, 0°C, -20°C oznacza się odpowiednio symbolem JR, J0, J2, zaś pracę łamania KV=40J w tej samej temperaturze – odpowiednio KR, K0, K2.

Drugi symbol dodatkowy dla stali niestopowej ma postać, Gn, gdzie n jest cyfrą ze zbioru (1,4). Jeżeli n=1, to oznacza, że stal jest nieuspokojona, a jeżeli n=2, to oznacza, że stal jest uspokojona. Jeżeli n=3, to oznacza, że stan dostawy ustala wytwórca.

Spośród gatunków stali niestopowych konstrukcyjnych mamy do dyspozycji następujące:

S235JR, S235JRG1, S235JRG2, S235J0, S235J2G3, S235J2G4, S275JR, S275J0, S275J2G3, S275J2G4, S355JR, S355J0, S355J2G3, S355J2G4, S355K2G3, S355K2G4.

Pierwszy symbol dodatkowy dla stali stopowej drobnoziarnistej składa się z litery określającej stan dostawy. Może to być litera:

N – stal normalizowana lub walcowana normalizująco,

M – stal walcowana termomechanicznie,

Q – stal ulepszona cieplnie (hartowana i odpuszczona)

A – stal utwardzona wydzieleniowo.

Każda z tych obróbek cieplnych ma na celu rozdrobnienie ziarna krystalicznego, a zastosowane mikrododatki stopowe, jak Nb, V, Ti tworzą twarde węgliki zwiększające wytrzymałość. Największą wytrzymałość mają stale typu Q i A, lecz są one produkowane tylko w postaci blach.

Drugi symbol dodatkowy dla stali drobnoziarnistej jest samą literą L lub znakiem L1, lub znakiem L2, co oznacza odpowiednią pracę łamania KV dla stali N, M, Q przy postawieniu tego samego oznaczenia (np. L).

Spośród stali drobnoziarnistych mamy do dyspozycji następujące gatunki (w nawiasach podano cyfrowe oznaczenia tych stali):

a) w grupie stali normalizowanych lub walcowanych normalizująco:

S275N (1.0490), S275NL (1.0491), S355N (1.0545), S355NL (1.0546), S420N (1.8902), S420NL (1.8912), S460N (1.8901), S460NL (1.8903); S460NH, S460NLH (dwa ostatnie gatunki są przeznaczone na rury prostokątne i okrągłe kształtowane na zimno),

b) w grupie stali walcowanych termomechanicznie:

S275M (1.8818), S355M (1.8823), S420M (1.8825), S460M (1.8827) (stale te występują również w odmianie do pracy w obniżonych temperaturach jako ML).

W stalach z oznaczeniami N i M litera L oznacza, że gwarantowana jest praca łamania KV=27J w -20°C, a L1 w -50°C.

c) w grupie stali ulepszonych cieplnie:

S460Q (1.8908), S500Q (1.8924), S550Q (1.8904), S620Q (1.8914), S690Q (1.8931), S890Q (1.8940), S960Q (1.8941) (stale te występują również w odmianach do pracy w obniżonych temperaturach jako QL i QL1),

d) w grupie stali utwardzonych wydzieleniowo:

S500A (lub AL), S550A (lub AL), S620A (lub AL), S690A (lub AL). Stale typu Q i A mają zapewnioną pracę łamania KV=27J w temperaturze -20°C. Odmiana z literą L ma KV=27J w temperaturze -40°C, a odmiana L1 ma KV=27J w temperaturze -60°C.

Osobną grupę stanowią stale trudno rdzewiejące, które są stalami stopowymi ale nie drobnoziarnistymi. Są one oznaczane tak jak stale niestopowe lecz z końcowym znakiem symboli dodatkowych występuje litera W lub WP, gdy stal zawiera podwyższoną ilość fosforu. Są to następujące gatunki:

S235J0W, S235J2W, S355J0WP, S355J2WP, S355J0W, S355J2G1W, S355J2G2W, S355K2G1W, S355K2G2W.

Porównanie norm stali konstrukcyjnych