Stal – oznaczenia w Polsce wczoraj i dziś.

Według aktualnej normy PN-EN 10020 „Stal jest to materiał zawierający masowo więcej żelaza niż jakiegokolwiek innego pierwiastka, o zawartości węgla w zasadzie mniejszej niż 2% i zawierający inne pierwiastki”.

Inne definicje takie jak:

Stal jest to stop żelaza z węglem i innymi dodatkami stopowymi zawierający do ok. 2% węgla otrzymany w procesach stalowniczych w stanie ciekłym,przeznaczony na półwyroby i wyroby przerabiane plastycznie mogą być w użytku,choć nie są poprawne i nie polecałbym ich do pisania specyfikacji,czy studentom na egzaminach. Choć oczywiście przedstawiona powyżej definicja w praktyce pomaga odróżnić stal od tzw. staliwa (tj. stopów żelaza odlanych i nie poddanych przeróbce plastycznej.)

Według nowej normy PN-EN10027-2 stosowany jest system cyfrowy o następującej budowie:

1. XX ##(##) – gdzie 1 to oznaczenie sugerujące stal,pierwsze 2 znaki (X)- numer grupy, następne znaki (#)zaś dotyczą

numeru indywidualnego (przy czym liczby w nawiasach są do późniejszego wykorzystania.

W praktyce ta akurat norma nie powinna sprawiać takiego problemu,ponieważ większość ludzi korzystając z niej po prostu zajrzy do katalogu. Dużo bardziej problematyczna jest nowa norma PN-EN10027-1, która zastąpiła stare normy. Brak znajomości starych, bądź nowych norm może być istotnym problemem w komunikacji między specjalistami. Pomimo faktu, że niektórzy producenci (np. [1][2]) podają odpowiedniki niektórych stali w różnych normach – dla niektórych ludzi może to być problemem zrozumieć, co oznaczają stare i nowe oznaczenia.  Dla tych osób spróbuję wyjaśnić różnicę pomiędzy tymi normami oznaczeń na tym blogu.

Jeśli chodzi o stare zasady oznaczania stali ,rozproszone są one po wielu normach, takich jak PN88/H-84020 i PN-75/H-84019 dla stali węglowych konstrukcyjnych, PN-84/H-85020  dla stali narzędziowych, PN-89/H-84030 dla stali stopowych konstrukcyjnych,PN-86/H-85023 dla stali stopowych narzędziowych do pracy na zimno…

Słowem.Mnóstwo oznaczeń rozrzuconych po różnych normach, stąd wprowadzenie nowych normy takiej jak PN-EN10027-1 uprzątnęło zamieszanie i skoncentrowało kwestię oznaczeń w jednej konkretnej normie. Jednak stare oznaczenia nie były również zupełnie nieuporządkowane.

Jeśli chodzi o stale niestopowe (dawniej zwane węglowymi), przykładowo C45 (mającą zawierać teoretycznie ok. 0,45% węgla wg systematyki – w praktyce można mówić przykładowo o rozrzucie pomiędzy 0,42 a 0,5 %) oznaczana była pierwotnie jako 45.

W praktyce doszło więc do następującej transformacji między normami:

[zawartość_węgla_w_procentach] -> C + [zawartość_węgla_w_procentach]

np. jak wspominałem:

45 -> C45

Należy zaznaczyć,że są to oznaczenia chemiczne,a stale typu C## (gdzie ## to zawartość węgla) to stale zawierające mniej jak 1% manganu (Mn).

Stare oznaczenia dotyczące składu chemicznego stali niestopowych i stopowych były pod niektórymi względami stosunkowo podobne.

Jeśli chodzi o oznaczenia stali niestopowych i niektórych stopowych, zasadniczo duża ich część była podawana wg. systematyki:

[Nominalna_zawartość_węgla] + oznaczenia literowe głównych pierwiastków przeplatane z zawartościami procentowymi w przypadku przekroczenia wartości 1,5% zaokrąglonymi do liczb całkowitych.

Przykłady: 15H,30H2M2N,50HF itd.

Od systematyki tej były jednak wyjątki, np.niestopowa stal łożyskowa ŁH15, znana wg. nowej normy jako 100Cr6. Zasadniczo istniały też stale węglowe narzędziowe hartujące się płytko i głęboko o oznaczeniach typu:

N + [zawartość węgla w dziesiątych częściach procentu] np. N8 – dla stali głęboko hartujących się. Dla stali płytko hartujących się dodawano dodatkowo literę „E” (np N9E). Były one stosowane do wyrobu narzędzi.

Specjalną grupę stanowiły natomiast stale stopowe narzędziowe. Ich systematyka opierała się na oznaczeniu typu:

@# – gdzie pierwszy znak „@” to oznaczenia odpowiednio:

  • N – dla stali narzędziowych do pracy na zimno
  • W – dla stali narzędziowych do pracy na gorąco

Natomiast pod znakiem „#” należy rozumieć oznaczenia chemiczne.  Przykłady oznaczeń:

NCWV, WCL, …

Powyższe oznaczenia są jednak ciągle niezrozumiałe,konieczne jest wprowadzenie podstawy starych oznaczeń jaką są symbole dotyczące pierwiastków stopowych:

      • G = Mangan (Mn)
      • S = Krzem (Si)
      • N = Nikiel (Ni)
      • L = Molibden (Mo)
      • I = Aluminium (Al)
      • T = Tytan (Ti)
      • W = Wolfram ( W )
      • B = Bor (B)
      • P = Grupa pierwiastków chrom-nikiel-wanad (Cr,Ni,V)
      • Z = grupa pierwiastków krzem-chrom-wolfram-wanad (Si,Cr,W,V)

Spostrzegawczy zauważą, że nie wymieniłem niektórych pierwiastków,oto i one:

  • Chrom (Cr):
    • H – dla stali niestopowych
    • C – dla stali stopowych
  • Wanad (V):
    • F – dla stali niestopowych
    • V – dla stali stopowych

Nie wiem skąd wynika ta kolizja oznaczeń,trudno.

Jak działa to w nowych normach ? Nieco inaczej.

Przede wszystkim zamiast mało intuicyjnych literek zastosowano symbole chemiczne pierwiastków.

Po drugie wprowadzono zasadnicze rozróżnienie:

  • Stale niestopowe o średniej zawartości manganu 1% i powyżej, niestopowe stale automatowe i stale stopowe (bez szybkotnących) w których zawartość żadnego pierwiastka stopowego nie przekracza 5%.

Oznaczamy wg schematu: 123 – gdzie:

  1. 100krotność zawartości procentowej węgla
  2. Symboli chemicznych pierwiastków będących głównymi pierwiastkami w stali wymienionych w porządku malejącym.
  3. Liczb powiązanych z zawartością procentową przemnożoną przez współczynnik (*) w formie zaokraglonej do liczby całkowitej. Kolejne liczby rozdzielamy kreską („-„)

* Współczynniki:

Pierwiastki (symbol chemiczny) Współczynnik
 B  1000
 Ce,P,N,S  100
 Mo, Ti,Ta,Al,Be,Cu,V,Zr,Nb,Pb  10
 Mn,Ni,Si,W,Cr,Co  4

Przykłady i ich wytłumaczenie:

100Cr6 -> 1% węgla, 6/4=1,5% Chromu

16NiCr4 – > 0,16% węgla, 1% Niklu

  • Stale stopowe (bez szybkotnących) w których przynajmniej jeden pierwiastek stopowy występuje w zawartości 5% i większej:

Według schematu : 1234  – gdzie:

  1. Znak „X”
  2. 100krotność zawartości procentowej węgla
  3. Symboli chemicznych pierwiastków będących głównymi pierwiastkami w stali wymienionych w porządku malejącym.
  4. Liczb powiązanych z zawartością procentową pierwiastków głównych w formie zaokraglonej do liczby całkowitej. Kolejne liczby rozdzielamy kreską („-„)

np:  X2CrTi12 -> 0,02% węgla, 12% chromu i jakaś domieszka tytanu

Jak więc widać są dwie różnice. Zastosowanie znaku X w stalach zawierających dużą ilość składników stopowych oraz zastosowanie współczynników w przypadku stali zawierających mniej jak 5% każdego składnika stopowego.

Osobną kwestią są wreszcie stale szybkotnące.

W starej normie oznaczane one były wg schematu: 123 – gdzie:

  1. Znak „S”
  2. Litera głównego składnika
  3. Zawartość procentowa (!!!) głównego składnika

np: SW18 – stal szybkotnąca zawierająca 18% wolframu jako głównego składnika.

Nowe oznaczenia stali szybkotnących są nieco inne, składają się one:

  1. Ze znaków „HS”
  2. Liczb zawierających zawartości procentowe pierwiastków według następującego porządku:  W-Mo-V-Co.

Np: HS6-5-2-5 -> Stal szybkotnąca o zawierająca 6% wolframu, 5% molibdenu, 2% wanadu oraz 5% kobaltu

Odrębnym problemem są oznaczenia użytkowe:

W przypadku starych stali sprawa jest stosunkowo jasna:

Stale węglowe konstrukcyjne:

  1. Przedrostek „M” – tylko dla gatunków 5,6,7 i jeżeli określona jest zawartość węgla,manganu i krzemu (C,Mn,Si)
  2. Znaki „St”
  3. liczba określajaca gatunek (0,3,4,5,6,7)
  4. oznaczenia:
  • S – dla zwykłych (gat.3,4)
  • V lub W – dla stali o podwyższonych wymaganiach jakościowych (gat. 3,4)

5. ewentualne dodatki do tego:

  • Cu – dla zawierających miedź
  • X – w przypadku stali nie uspokojonej
  • Y – stal półuspokojona
  • ponadto dodatkowe informacje dot. odmiany plastyczności (gdy wymagana jest określona udarność):
    B,C,D lub U,M,J.

Przykłady praktyczne:

St3, MSt5, St3S…

Stale węglowe konstrukcyjne – zawartość węgla uzupełniana jest przez przez informacje takie jak:

  • X – stal nie uspokojona
  • Y – stal pół uspokojona
  • G – stal o podwyższonej zawartości manganu
  • A – stal o wyższych wymaganiach dot. składu chemicznego
  • Z – stal przetopiona elektrożużlowo
  • U – stal z wymaganą udarnością w stanie znormalizowanym
  • Ut – stal z wymaganą udarnością w stanie ulepszonym cieplnie

W przypadku nowej nomenklatury użytkowej:

Używane są symbole dotyczące zastosowania i właściwości stali:

  • S – stal konstrukcyjna
  • L – stal na rury (przewodowe)
  • E – stal maszynowa
  • P – stal pracująca pod ciśnieniem

Za tymi symbolami umieszcza się minimalną granicę plastyczności wyrażoną w megapaskalach [MPa] dla najmniejszej grubości.

przykłady:

Stal S235JR traktowana jako zamiennik St3S.

Ważne:

oznaczenie JR dotyczy próby udarności.

Pierwszy znak oznacza pracę złamania – dla:

  • J – 27 [J] (dżuli)
  • K –  40 [J]
  • L –  60 [J]

Drugi znak oznacza temperaturę próby:

  • W przypadku znaku „R” – temperaturę pokojową 20oC
  • W przypadku zera lub innej cyfry – temperaturę 0oC lub cyfrę dziesiątek stopni poniżej zera. (np 6 -> -60oC)

Zatem końcówka JR oznacza 27 J w temperaturze 20oC, a końcówka L6 – 60 J w temperaturze -60oC.


Skoro omawiam już nowe normy wspomnę też, że wyróżniamy również następujące oznaczenia:

  • R – stale na szyny kolejowe (wbrew normie, za nią występuje minimalna twardość w jednostkach Brinella)
  • B – stal do zbrojenia betonu
  • Y – stal do betonu sprężonego – za znakiem liczba – minimalna wytrzymałość na rozciąganie w megapaskalach [MPa]
  • H – stale na wyroby płaskie walcowane na zimno lub gorąco
  • T – stale do cynkowania:
    • jeśli następnym znakiem jest H i liczba – to jest to wyrób jednokrotnie walcowany a liczba to twardość Rockwella (HR 30 Tm)
    • jeżeli po „T” występuje liczba – wyrób był walcowany dwa razy i jest to minimalna granica plastyczności w megapaskalach [MPa]
  • D – stale na wyroby płaskie do tłoczenia na zimno, gdy kolejna litera to:
    • C – walcowanych na zimno
    • D – walcowanych na gorąco do kształtowania na zimno
    • X – bez charakterystyki walcowania

Kolejny znak to dwie cyfry porządkowe. Przykłady: DC02

  • M – Stale elektrotechniczne

Symbol dla stali elektrotechnicznych składa się z:

  1. Znaku „M”
  2. Liczby  określającej stratność – wyrażonej w dziesiątkach watów na gram – inaczej mówiąc np. 1 to 0.01 W/kg. Zakłada się częstotliwość 50 Hz i indukcji magnetycznej 1,5 Tesli dla blach wyżarzonych końcowo/nie wyżarzonych  i ziarnach (krystalitach) zorientowanych normalnie lub nie zorientowanych, lub 1,7 Tesli dla blach o niskiej stratności, wysokiej przenikalności magnetycznej, i zorientowanym ziarnie
  3. Kreski poziomej („-„)
  4. Liczby określającej grubość nominalną wyrobu w setnych częściach milimetra (1=0,01 mm)
  5. Znak końcowy określający rodzaj blachy/taśmy:
  • Jeśli dotyczy orientacji ziarna:
    • A – o nie zorientowanym ziarnie
    • N – o ziarnie zorientowanym normalnie
    • P – o zorientowanym ziarnie i wysokiej przenikalności magnetycznej
    • S – o zorientowanym ziarnie i obniżonej stratności
  • Jeśli dotyczy typu stali niewyżarzonych końcowo:
    • D – ze stali niestopowych tego typu
    • E – ze stali stopowych tego typu

Mam nadzieję, że niniejsze informacje na temat norm okażą się przydatne dla wszystkich zainteresowanych. Będę wdzięczny za ewentualną merytoryczną krytykę tego artykułu, zwłaszcza pod względem porównania ze starymi normami, które może mieć niekompletny charakter.

Podziękowania:

Składam serdeczne podziękowania dla Profesora Jerzego Pacyny, którego opracowanie „Materiały Metaliczne […]” wykorzystałem w omówieniu nowych norm. Zmiany w organizacji treści mają głównie na celu przedstawienie danych w sposób bardziej uproszczony i zapadający w pamięć.

Reklamy

One thought on “Stal – oznaczenia w Polsce wczoraj i dziś.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s