Stale konstrukcyjne

Stal niestopowa konstrukcyjna – czym jest?

Stal to metal będący stopem żelaza oraz węgla, zawierający również niewielkie ilości innych pierwiastków. Mieszanka poddawana jest obróbce plastycznej, a niekiedy także cieplnej. Stal konstrukcyjna bywa jednak często stalą niestopową, co oznacza, że zawartość węgla oraz pozostałych pierwiastków nie osiąga wartości granicznych.

Zawartość węgla w stali niestopowej wynosi ok. 0,2% wobec wartości granicznej rozróżniającej stal i żeliwo – 2,11%. W przypadku pozostałych pierwiastków wartości graniczne informują jedynie o uznaniu danej stali za stopową lub niestopową. Według analizy wartości graniczne pierwiastków składowych stali prezentują się w następujący sposób:

• Mangan – 1,65%
• Krzem – 0,5%
• Miedź i ołów – 0,4%
• Chrom i nikiel – 0,3%
• Glin, bizmut, kobalt, selen tellur, wanad, wolfram – 0,1%
• Molibden – 0,08%
• Niob – 0,06%
• Bor – 0,0008%
• pozostałe (wyłączając węgiel, fosfor, siarkę, azot) – 0,05%

Ażeby stal zakwalifikować jako niestopową, ilość żadnego z pierwiastków nie może przekraczać wartości granicznej. Jeżeli klient sobie tego zażyczy, w hucie przeprowadza się szczegółową analizę składu chemicznego, wykorzystując do tego próbkę z gotowego wyrobu.

Oznaczenia stali niestopowej

Określenia gatunku stali jest możliwe do wykonania na dwa sposoby, poprzez:

• symbole (litery i cyfry)

– uwzględniając zastosowanie oraz właściwości mechaniczne

– uwzględniając właściwości chemiczne

• numery stali

Pierwszą metodę wykorzystują konstruktorzy (uwzględniając zastosowanie) oraz technolodzy spawania (sprawdzając skład chemiczny). Natomiast numery są niezbędne, aby tworzyć czytelne zestawienia i rozliczenia.

Co oznaczają poszczególne symbole?

Oznaczenie symboliczne stali niestopowej składa się z dwóch symboli głównych – litery oraz trzycyfrowej liczby. Poniżej znaczenie poszczególnych liter symbolizujących gatunki stali:

• B – stal na pręty zbrojeniowe
• G – staliwo
• L – stal na rury zabezpieczające przewody
• P – stal do konstrukcji urządzeń ciśnieniowych
• R – stal na szyny
• Y – stal na struny sprężające

Jeżeli chodzi o główny symbol liczbowy, oznacza on tzw. minimalną granicę plastyczności Re, przy  zakresie grubości stalowego wyrobu ≤ 16 mm (najmniejsza możliwa), wyrażoną w MPa. W przypadku stali oznaczonej literą R lub Y liczba zmienia swoje znaczenie. W takim przypadku jest to symbol określający minimalną wytrzymałość na rozciąganie RM.

Stale konstrukcyjne oznaczane są następującymi symbolami liczbowymi: 235, 275, 355, 420, 460, 500, 550, 620, 690, 890, 960 MPa, przy czym pogrubione zostały najczęściej spotykane stale niestopowe

Dodatkowe oznaczenia stali konstrukcyjnej

Oznaczenia gatunków stali zawierają również symbole dodatkowe. W przypadku stali niestopowej są to symbole informujące o:

• plastyczności wyrażonej pracą łamania KV
• czy stal jest uspokojona czy nieuspokojona

Pierwsza kwestia wyrażana jest przez symbole: JR, J0, J2 oznaczające kolejno w jakiej temperaturze, +20°C, 0° C czy -20° C, praca łamania KV=27. Natomiast dla KV=40 wykorzystuje się odpowiednio oznaczenia: KR, K0, K2.

Jeżeli chodzi o drugi symbol dodatkowy, jest to Gn, gdzie n przyjmuje wartość liczbową, i tak: n=1 – stal nieuspokojona, n=2 – uspokojona, n=3 – stan ustalany przez wytwórcę.

Jeżeli chodzi o kompletne oznaczenia stali niestopowych konstrukcyjnych, przedstawiają się one następująco:

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

Stal niskostopowa

Oprócz stali niestopowych, jako stali konstrukcyjnych używa się również gatunków niskostopowych. Jest nią stal drobnoziarnista, dla której również używa się dodatkowych symboli. Symbole dodatkowe występują w tym przypadku w postaci następujących liter:

• A – stal utwardzona wydzieleniowo
• M – walcowana termomechanicznie
• N – walcowana normalizująco lub normalizowana
• Q – utwardzona cieplnie

Obróbkę cieplną wykonuje się, aby rozdrobnić ziarno krystaliczne. Natomiast dodatki mikrostopowe jako utwardzone węgliki pozytywnie wpływają na wytrzymałość stali. Najlepiej pod tym względem prezentują się stale oznaczone symbolami A i Q, niestety w produkcji pojawiają się jedynie w formie blach. Kolejny symbol dodatkowy dla stali drobnoziarnistej przyjmuje postaci: L, L1, L2, co oznacza pracę łamania dla stali M, N, Q.

Stal konstrukcyjna drobnoziarnista

Spośród rodzajów stali drobnoziarnistych, jako stal konstrukcyjną wykorzystuje się następujące gatunki:

• Spośród stali utwardzonych wydzieleniowo:

S500A, S550A, S620A, S690A. W miejsce symbolu A może się pojawić AL. Stale A lub Q mają pracę łamania KV=27 w temp. -20° C, oznaczone jako L w temp. -40° C, a L1 przy -60° C.

• Spośród stali walcowanych termomechanicznie:

S275M, S355M, S420M, S460M. Odmiany przeznaczone do pracy w niskich temperaturach zamiast przez M, oznacza się symbolem ML.

Dla stali M i N, KV=27 jest gwarantowane w -20° C lub w -50° C, co jest kolejno oznaczane przez litery L i L1

• Spośród walcowanych normalizująco i normalizowanych:

S275N, S275NL, S355N, S355NL, S420N, S420NL, S460N, S460NL; S460NH, S460NLH. Dwie ostatnie stale wykorzystuje się do konstrukcji kształtowanych na zimno rur prostokątnych i okrągłych.

• Spośród stali utwardzonych cieplnie

S460Q, S500Q, S550Q, S620Q, S690Q, S890Q, S960Q. Symbole QL i QL1 w miejsce Q oznaczają odmiany stali przeznaczone do pracy w niskiej temperaturze.

Ostatnią klasę stali konstrukcyjnych stanowią natomiast stale trudno rdzewiejące. Są to stale stopowe, jednak oznacza się je tak samo, jak stale niestopowe, dopisując na końcu znak dodatkowy w postaci W lub WP (przy podwyższonej zawartości fosforu). Zalicza się tutaj takie gatunki stali, jak: S235J2W, S355J0WP, S355J0W, S355J2G1W, S355J2WP, S235J0W, S355K2G1W, S355K2G2W, S355J2G2W.

Różnice pomiędzy stalą konstrukcyjną i stalą narzędziową.

Stal konstrukcyjna:
Zastosowanie: Stal konstrukcyjna jest powszechnie stosowana w budownictwie i przemyśle konstrukcyjnym do tworzenia ram, kształtowników, belek, słupów i innych elementów strukturalnych.

Wytrzymałość i plastyczność: Stal konstrukcyjna charakteryzuje się dobrą kombinacją wytrzymałości i plastyczności. Oznacza to, że może wytrzymywać duże obciążenia statyczne i dynamiczne, a jednocześnie ma zdolność do odkształcania się przed pęknięciem.

Odporność na korozję: Niektóre rodzaje stali konstrukcyjnej posiadają niewielką odporność na korozję. W miejscach narażonych na działanie wilgoci, chemikaliów lub soli, może być konieczne stosowanie dodatkowych warstw ochronnych.

Spawalność: Stal konstrukcyjna jest zazwyczaj dobrze spawalna, co umożliwia łączenie różnych elementów w jedną spójną konstrukcję.

Stal narzędziowa:
Zastosowanie: Stal narzędziowa jest używana do produkcji narzędzi skrawających, takich jak wiertła, frezy, noże, cążki, matryce do tłoczenia, oraz narzędzi do obróbki cieplnej i formowania.

Twardość: Główną cechą stali narzędziowej jest jej wysoka twardość. Stale te są poddawane procesom hartowania, które zwiększają ich twardość, dzięki czemu są skuteczne w obróbce materiałów o wysokiej twardości, takich jak metal czy drewno.

Odporność na ścieranie i ciepło: Stal narzędziowa charakteryzuje się dobrą odpornością na ścieranie, co jest istotne dla narzędzi skrawających. Ponadto, niektóre rodzaje stali narzędziowej zachowują swoje właściwości nawet w wysokich temperaturach, co jest istotne w przypadku obróbki cieplnej.

Spawalność: Stal narzędziowa może być bardziej wymagająca w procesie spawania niż stal konstrukcyjna ze względu na jej specyficzne właściwości termiczne.