Třídy oceli

Dobrý den, drazí přátelé! Často říkáme, že potřebujeme uhlíkovou ocel nebo legovanou ocel. Mnozí z vás vědí jen, co je ocelový plech, ale nikdy jste se do toho podrobněji nezabývali. Pojďme se podívat, co je dnes ocel, jaké existují druhy a jak se označuje. Tyto informace vám pomohou s nákupem potřebné oceli při stavbě venkovského domu.

Co je ocel a jaké existují druhy?

• při zahřátí nad 200 °C dochází ke ztrátě pevnosti, tvrdosti a řezné schopnosti;

• nízká odolnost proti korozi v elektrolytickém prostředí, v agresivním prostředí, v atmosféře a při vysokých teplotách;
• nízké elektrické vlastnosti;
• vysoký koeficient tepelné roztažnosti.

Legovaná ocel je slitina železa, do které se kromě obvyklých nečistot přidávají legující prvky, které výrazně zlepšují její vlastnosti a významně mění řadu jejích mechanických a fyzikálních vlastností. Během procesu tavení se tedy do slitiny přidávají následující legující prvky: dusík, bor, hliník, fosfor, kobalt, vanad, měď, molybden, titan, zirkonium, chrom, wolfram, nikl a niob. Dále se ve velkém množství přidávají křemík a mangan. Podle chemického složení (GOST 5200) se legovaná ocel dělí do tří skupin:

• nízkolegovaná ocel – ne více než 2,5 % nečistot;
• střední legování – 2,5-10 %;
• vysoce legované – nad 10 %.

Hlavní rozdíl mezi legovanou ocelí a uhlíkovou ocelí spočívá v tom, že legovaná ocel má nejcennější vlastnosti a nemá žádné nevýhody. Výrobky z legované oceli tedy mají následující výhody:

• dlouhá životnost;
• zvýšení produktivity;
• úspora kovu a v důsledku toho snížení nákladů na výrobek;
• zjednodušení procesu návrhu a instalace.

Následující obrázek ukazuje, jak výrobce klasifikuje ocel.

Podle chemického složení se uhlíkové oceli dělí na:

• nízkouhlíkový (méně než 0,3 % C);
• střední uhlík (0,3 – 0,7 % C);
• s vysokým obsahem uhlíku (více než 0,7 % C).

Vlastnosti oceli lze změnit pomocí různých typů zpracování:

• tepelné – kalení, žíhání;
• chemicko-tepelné – cementace, nitridace;
• termomechanické – válcování, kování.

Kvalita oceli je určena obsahem nečistot. Výrobce ji dělí do 4 skupin:

1. Běžná kvalita. Patří sem uhlíkové oceli s obsahem uhlíku do 0,6 %. Taví se ve velkých pecích s otevřeným ohněm nebo v konvertorech s použitím kyslíku. Tento typ oceli má horší mechanické vlastnosti než slitiny jiných tříd a je levnější.
2. Kvalitní oceli. Patří sem uhlíkové a legované slitiny tavené v konvertorech nebo pecích s otevřeným ohněm, ale za přísnějších podmínek během procesu tavení a odlévání, s vyššími požadavky na počáteční složení vsázky. Obsah uhlíku v dané jakosti by neměl překročit 0,08 % a obsah síry a fosforu by neměl být vyšší než 0,035 %. Kvalitní oceli se široce používají v různých odvětvích strojírenství, stavebnictví, automobilovém průmyslu, stavbě lodí, výrobě zdravotnických prostředků atd.
3. Vysoce kvalitní oceli. Mají vylepšené mechanické vlastnosti, protože se taví převážně v elektrických obloukových pecích, což zaručuje zvýšenou čistotu z hlediska obsahu plynu a nekovových vměstků, všechny legující prvky jsou přísně regulovány. Vysoce kvalitní oceli mají lepší viskozitu, a proto se častěji používají pro nástroje s tenčí břitem a také se používají k výrobě trubek, tvarovek, přírub a dalších částí potrubí. Při značení se označují písmenem „A“ za čísly, například 20A, 15X2MA.
4. Speciální vysoce kvalitní oceli jsou legované oceli vyráběné v elektrických pecích za použití speciální elektrometalurgie. Použití elektrostruskového nebo vakuového obloukového přetavování zajišťuje účinné čištění od sulfidů a oxidů. Takové slitiny obsahují maximálně 0,01 % síry a 0,025 % fosforu, což materiálu dodává maximální pevnost. Tyto oceli se široce používají ve strojírenství, konstrukci letadel a raketovém inženýrství.

Účel oceli

Konstrukční uhlíkové oceli se používají ve strojírenství pro svařované, šroubované konstrukce, pro výrobu kolejnic, dvojic kol vlaků, pro součásti nákladních výtahů a také pro střešní práce. Jsou označeny čísly udávajícími obsah uhlíku v desetinách:

• St20 – díly s nízkým zatížením (dorazy, válečky, šablony atd.);

• St35 – odolává nízkému namáhání (tyče, hřídele, páky, nápravy, kotouče);
• St45 – vyžadující zvýšenou pevnost (spojky, nápravy, ozubené tyče, hřídele).

Konstrukční legované oceli se používají při výrobě pružin, listových pružin, automobilových dílů, pásů traktorů, dílů turbín atd.

Konstrukční oceli se dělí do následujících skupin:

• stavební – jedná se o nízkolegované oceli s nízkým obsahem uhlíku. Takový obsah uhlíku zajišťuje dobrou svařitelnost, vysokou pevnost a odolnost vůči nízkým teplotám. Používá se k výrobě kovových konstrukcí různých budov, vyztužování železobetonových konstrukcí, potrubí atd. Vyrábí se ve formě plechů, tvarových a válcovaných výrobků, výkovků a lisovaných výlisků;

• Cementační oceli se používají k výrobě součástí, které jsou vystaveny opotřebení a proměnnému a rázovému zatížení;
• Vylepšené oceli se podrobují tepelnému zpracování a kalení při teplotě 820–880 °C, po kterém získávají sorbitovitou strukturu a dobře odolávají rázovému zatížení;
• žáruvzdorné a žáruvzdorné slitiny mají vysokou odolnost proti chemické destrukci v plynném prostředí při provozní teplotě +950 °C. Používají se při výrobě součástí plynových turbín pro proudová letadla, při čerpání ropy a ropných produktů, při ohřevu metalurgických pecí, v lodních plynových turbínových jednotkách;
• Automatové oceli se používají k výrobě nízkozátěžových sériově vyráběných dílů (matice, šrouby, vruty atd.). Automatové oceli obsahují zvýšené množství síry a fosforu, proto se lépe zpracovávají řezáním, což v konečném důsledku zajišťuje hladký a čistý povrch dílu;
• Otěruvzdorné slitiny jsou určeny k výrobě součástí pracujících v extrémně obtížných podmínkách (lžíce bagrů, koleje pásových vozidel, železniční přejezdy atd.). Díky legujícím prvkům, jako je mangan, mají zvýšenou tvrdost a jsou schopny odolávat vysokému tlaku a nárazům a účinkům abrazivního tření;
• Korozivzdorné nebo nerezové oceli obsahují velké množství niklu a chromu (nejméně 12 %). Čím vyšší je procento chromu, tím vyšší je odolnost proti korozi, protože chrom tvoří ochranný oxidový film. Používají se k výrobě ventilů hydraulických lisů, lopatek turbín, pružin, kotoučů a trubek.

Nástrojové oceli se používají při výrobě řezných nástrojů (dláta, kladiva, šroubováky, nože, nůžky, vrtačky), stejně jako k výrobě součástí měřicích přístrojů a chirurgických nástrojů. Taková ocel se používá při výrobě forem pro tváření za tepla a za studena a strojních součástí, které podléhají zvýšenému opotřebení při mírném dynamickém zatížení (kuličková nebo válečková ložiska, vodicí šrouby a ozubená kola používaná ve vysoce přesných zařízeních atd.). Nástrojová ocel se vyznačuje vysokou pevností a tvrdostí, vyrábí se technologií válcování za tepla a dělí se do kategorií:

• uhlík (nízká kalitelnost);
• legované (zvýšená kalitelnost);
• vysokorychlostní.

Pojďme se blíže podívat na nejlepší typ nástrojové oceli.

Nástrojová legovaná ocel je středně legovaná ocel. Vysoká pevnost, odolnost proti opotřebení, schopnost odolávat vysokým teplotám bez ztráty tvrdosti a další cenné vlastnosti se nástrojovým ocelím dostávají zavedením manganu, křemíku, niklu, chromu, wolframu, vanadu a molybdenu. Uhlíkové oceli jsou křehčí, zejména po kalení, takže nástroje vyrobené z takové oceli ztrácejí tvrdost při zahřátí na 2000 °C. Nástrojová legovaná ocel se používá k výrobě nejrůznějších ražených, měřicích, řezných a dalších nástrojů.

Nástrojové legované oceli se dělí do dvou skupin:

• pro řezné a měřicí nástroje následujících značek: 7XФ, 8ХФ, 11Х, 13Х, ХВ5, В1, 9ХС, ХВГ, 9ХВГ, ХВГС, 9Х5Ф, 9Х5ВФ, 8Х4ВФ1. Používají se k výrobě pil, řezaček, frézek, závitníků, výstružníků, vrtaček, razidel;
• pro lisované nástroje jakostí 9X, X6VF, X12, 5XNM, 5XGM, 6XVT. Používá se k výrobě lisů za tepla a za studena, kladivových lisů a lisovacích forem.

Rychlořezná ocel se vyznačuje vysokou tvrdostí a tepelnou odolností. Patří do skupiny vysoce legovaných ocelí. Jakosti rychlořezných ocelí: P18, P12, P9, P6M3, P9F5, P9K10, P18F2 atd. Tyto oceli se používají při zpracování široké škály konstrukčních materiálů, pro závitořezné nástroje pracující pod rázovým zatížením, pro konečnou úpravu materiálů s abrazivními vlastnostmi (plasty, ebonit) atd. Rychlořezná ocel se vyznačuje extrémně vysokou tvrdostí a tvrdostí za rudého stavu až do teploty 600 °C. Taková ocel je schopna odolávat zahřívání při vysoké rychlosti závitu, což umožňuje zvýšit provozní rychlost kovoobráběcích zařízení a prodloužit jejich životnost.

Existují také oceli se speciálními chemickými vlastnostmi. Jedná se o legované oceli s určitými vlastnostmi, které jsou určeny vlastnostmi legujícího prvku. Mezi speciální chemické a fyzikální vlastnosti oceli patří:

• magnetické a nemagnetické;
• elektrotechnická ocel;
• nerezová žáruvzdorná;
• vápenatý;
• se speciálními teplotními vlastnostmi.

Rozdíly v metodě deoxidace

Deoxidace oceli je proces odstraňování oxidů kyslíku z tekutého kovu přidáním látek, které se mohou s kyslíkem slučovat. Dobrými deoxidačními činidly jsou tedy uhlík C, křemík Si a mangan Mn. Deoxidační produkty se odstraňují jako plyn nebo se vyplavují do strusky. Existují tři metody deoxidace:

• kp – vroucí ocel. Jedná se o mírně dezoxidovanou ocel, která při tuhnutí intenzivně uvolňuje plyny. Struktura takové oceli je nerovnoměrná, křehká, špatně svařitelná a nejvíce náchylná ke korozi. Protože je však výroba vroucí oceli levnější, hojně se používá k výrobě nejméně kritických produktů, jako je válcovaný drát, pás, úhelník, železářství;
• sp – klidná ocel. Dezoxidovaná ocel s minimálním množstvím nekovových vměstků a strusek, s obsahem křemíku nejméně 0,12 %. Má homogenní hustou strukturu. Je vynikající pro svařování a má vynikající odolnost proti nárazům a mechanickému zatížení. Klidná ocel se používá pro konstrukci nosných kovových konstrukcí;
• ps – poloklidná ocel. Poloklidná ocel, krystalizuje bez varu, uvolňuje dostatečné množství plynu a má průměrné mechanické vlastnosti co nejblíže vlastnostem klidné oceli. Široce se používá při výrobě válcovaných výrobků, pásů a trubek.

Ocelové značení

Značení oceli v Rusku se provádí podle GOST kombinací písmen a číslic v závislosti na chemických prvcích obsažených ve slitině, procentuálním zastoupení jejich obsahu a samotném druhu oceli. Abyste pochopili jakost oceli, musíte pochopit princip značení kovů. V první řadě jakost oceli závisí na jejím druhu.

Podívejme se na typy:

1. Konstrukční nelegované oceli normální jakosti (GOST 380) jsou označeny písmeny St a jednociferným nebo dvouciferným číslem udávajícím obsah uhlíku. Například „St.10“.
2. Konstrukční ocel používaná pro vysokotlaké kotle a další vysokopevnostní zařízení je označena číslem a písmenem. Například „K“ a „20K“.
3. Legovaná ocel je označena písmeny, která označují prvky obsažené ve slitině, a čísly, která udávají jejich procentuální zastoupení. V závislosti na odrůdě se na konec přidávají další písmena, která označují další vlastnosti. Například „10Х17Н13М2Т“. Pokud za písmenem není číslo, znamená to, že obsah tohoto prvku není vyšší než 1,5 %.
4. Konstrukční ocel se označuje písmenem „C“. Číslo udává mez kluzu a písmeno za číslem označuje druh oceli. Například C345T (tepelně zpevněná konstrukční ocel) nebo C390K (vysoce korozivzdorná konstrukční ocel). Písmeno A na konci označení jakosti, a to jak u uhlíkové, tak u legované oceli, označuje vysoce kvalitní ocel, tj. ocel s nižším obsahem síry a fosforu.

Pro zlepšení chemických a fyzikálních vlastností oceli se přidávají následující legující prvky:

• X – chrom zvyšuje pevnost a tvrdost;
• H – nikl poskytuje odolnost proti korozi a zvyšuje kalitelnost;
• G – mangan zvyšuje pevnost a tvrdost;
• C – křemík zlepšuje elastické vlastnosti, magnetickou permeabilitu, odolnost proti korozi a oxidaci při vysokých teplotách;
• M – molybden zvyšuje elasticitu, pevnost v tahu, zlepšuje antikorozní vlastnosti a zvyšuje odolnost proti oxidaci;
• B – wolfram zvyšuje tvrdost a mění se při vysokých a nízkých teplotách;
• T – titan zvyšuje pevnost a hustotu, zlepšuje obrobitelnost a poskytuje odolnost proti korozi;
• K – kobalt zvyšuje tepelnou odolnost, magnetické vlastnosti a zvyšuje odolnost proti nárazu;
• D – měď zlepšuje antikorozní vlastnosti;
• F – vanad zvyšuje pevnost a tvrdost oceli, zvyšuje hustotu a je dobrým deoxidačním činidlem;
• P – bor zajišťuje tvrdost, odolnost proti opotřebení, plasticitu za tepla, zlepšuje svařitelnost žáruvzdorných austenitických ocelí;
• B – niob zlepšuje odolnost vůči kyselinám a snižuje korozi ve svařovaných konstrukcích;
• E – selen snižuje křehkost, čímž zajišťuje dobré mechanické zpracování;
• C – zirkonium zajišťuje odolnost proti korozi redukcí kyslíku, dusíku a síry a zlepšuje mechanické vlastnosti plechů z uhlíkové oceli;
• Yu – hliník (zvyšuje tepelnou odolnost a odolnost proti tvorbě vodního kamene);
• Ch – indikuje přítomnost kovů vzácných zemin, jako je cer, lanthan, neodym a další.

Nyní trochu o tom, jak rozluštit značky.

Dešifrování oceli třídy 12X18N10T ukazuje, že slitina obsahuje: 12 – 0,12 % uhlíku, X18 – 18 % chromu, H10 – 10 % niklu, T – procento titanu nepřesahuje 1,5 %. Je klasifikována jako legovaná, korozivzdorná, žáruvzdorná a žáruvzdorná.

25G2S – obsah uhlíku 0,25 %, G2 – 2 % manganu a C – křemík méně než 1 %. Tato slitina je klasifikována jako nízkolegovaná pro svařované konstrukce.

Písmeno „A“ na konci třídy označuje vysoce kvalitní ocel (30KhGSA), uprostřed třídy – dusíkatou ocel (25Kh2GNMBAYU-SH), na začátku třídy – automatovou ocel (A35G2).

Obzvláště kvalitní ocel je označena písmeny Š, VD, MI, PD atd. na konci názvu značky, kde VD znamená, že ocel nebo slitina byla získána vakuovým obloukovým přetavováním, Š – elektrostruskovým přetavováním, МИ – vakuově-indukčním tavením, ПД – plazmovým obloukem.

Vysoce legované oceli složitého složení jsou někdy označeny sériovým číslem vývoje a výroby v závodě (například EI, EP – „Elektrostal“).

Společnost UralSibMet již více než 15 let dodává pouze vysoce kvalitní válcovaný kov a stavební materiály, včetně ocelových výrobků, za dostupné ceny a s možností dodání po celé Irkutské oblasti, Burjatsku a Zabajkalském kraji.

S materiály od společnosti UralSibMet bude vaše stavba zaručeně spolehlivá.