Porównanie stali w inżynierii mechanicznej z innymi normami, takimi jak JIS i AISI

Są różne systemy oznaczeń właściwości stali. Odnośne normy stanowią podstawę klasyfikacji i oznaczania gatunków stali przy użyciu numerów materiałów. W tym artykule porównujemy gatunki stali sklasyfikowane zgodnie z DIN / EN / ISO z ich odpowiednikami w JIS (japońska norma przemysłowa).

Czym jest stal?

Zgodnie z normą DIN EN 10020 Część 1, stal definiowana jest jako materiał, który składa się głównie z żelaza i ma maksymalną zawartość węgla wynoszącą 2%. Związki żelaza i węgla o zawartości węgla wyższej niż 2% to żeliwa. Udział wagowy żelaza jest większy niż jakiegokolwiek innego pierwiastka. Ze względu na rudę żelaza używaną do jej produkcji, stal zawsze zawiera ilość krzemu i manganu odpowiadające ich zawartości w rudzie.

Stal można podzielić na trzy główne klasy według jej składu chemicznego:

• Stale niestopowe: składają się z żelaza i węgla, a także niewielkich ilości innych pierwiastków poniżej określonych limitów.
• Stale nierdzewne (zwane również stalami odpornymi na rdzę): udział wagowy co najmniej 10,5% chromu i maksymalnie 1,2% węgla
• Stale stopowe: Zawierają co najmniej jeden pierwiastek stopowy oprócz żelaza i węgla. Pierwiastki stopowe zmieniają właściwości stali. Stale stopowe nie są stalami nierdzewnymi.

Klasyfikacja rodzajów stali jest dalej dzielona według klas jakości.

Są tabele dla różnych klas jakości stali.

Różne rodzaje stali i ich właściwości

Skład stali określa jej właściwości. na przykład węgiel jako główny składnik wpływa na twardość i wytrzymałość. Wyższa zawartość węgla generalnie prowadzi do zwiększonej twardości, ale także do zmniejszonej plastyczności (wytrzymałość). Inne pierwiastki stopowe w stopach stali:

• Chrom (Cr): Chrom zwiększa odporność stali na korozję i często występuje w stali nierdzewnej. Pomaga również zwiększyć wytrzymałość w wyższych temperaturach.
• Mangan (Mn): Mangan jest używany do poprawy wytrzymałości i twardości stali, a także do odsiarczania i odtleniania podczas produkcji stali.
• Nikiel (Ni): Nikiel zwiększa wytrzymałość, udarność i stabilność w niskich temperaturach. Jest to powszechnie stosowany pierwiastek stopowy w stali nierdzewnej i stali stopowej.
• Molibden (Mo): Molibden poprawia wytrzymałość i odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe oraz właściwości wysokotemperaturowe stali. Występuje w wielu stalach stopowych.
• Wanad (V): Wanad zwiększa wytrzymałość, twardość i odporność na zużycie stali. Jest często stosowany w stalach narzędziowych i stali o wysokiej wytrzymałości.
• Miedź (Cu): Miedź może zwiększyć odporność na korozję i przewodność elektryczną stali.
• Krzem (Si): Krzem przyczynia się do odtlenienia i zwiększa wytrzymałość stali. Jest powszechny w stalach konstrukcyjnych.
• Tytan (Ti): Tytan zwiększa wytrzymałość stali.
• Aluminium (Al): Aluminium może zwiększyć odporność na korozję i wytrzymałość.

W poniższej tabeli przedstawiono przegląd typowych gatunków stali w różnych znormalizowanych notacjach. Znak □ jest symbolem zastępczym w oznaczeniu.

Wyjaśnienie oznaczenia stali

Oznaczenie stali nie jest jednolite. Ogólnie można jednak przyjąć, że normy DIN, takie jak DIN EN 10027-1 (według numeru materiału składającego się z liter i cyfr kodu) i DIN EN 10027-2 (według składu chemicznego), wywodzą się z zasad ogólnych.

Krótka nazwa materiału

DIN wymienia wymagania dotyczące krótkich nazw materiałów i dzieli je na dwie grupy. W przypadku grupy 1 oznaczenie zależy od wykorzystania i właściwości mechanicznych stali. W przypadku grupy 2 oznaczenie zależy od składu chemicznego stali. Oznaczenie to ma sens, gdy poszczególne elementy stopowe dostarczają informacji o pewnych właściwościach, takich jak odporność na korozję lub kiedy mają być poddawane obróbce cieplnej. Krótka nazwa w Grupie 1 składa się z co najmniej jednego głównego symbolu i minimalnej granicy plastyczności w megapaskalach, np S235, gdzie S oznacza stal w konstrukcji stalowej. Dodatkowe symbole mogą być dodawane w zależności od właściwości i zastosowania, np S235J2.

Przykładem nazwy według składu chemicznego w Grupie 2 byłby 42CrMo4. Wskazana jest zawartość procentowa elementu w składzie stali. Na przykład C45 oznacza stal o zawartości węgla około 0,45%.

Oznaczenie stali według standardów JIS jest tworzone w podobny sposób. Oznaczenie zwykle składa się z jednej litery wskazującej grupę lub typ stali, a następnie z jednej liczby zawierającej konkretne informacje o gatunku stali (właściwości chemiczne lub mechaniczne). SS400 na przykład oznacza niestopową stal konstrukcyjną (SS = stal konstrukcyjna).

Numer materiału stali

Numery materiałów są przydzielane przez Steel Institute VDEh. Oznaczenie składa się z następujących parametrów: X.YYZZ(AA). Obowiązują następujące zasady:

• X = grupa główna
• Y = numer gatunku (grupa stali)
• Z = liczba zliczająca
• A = liczba przedłużonego zliczania

Zgodnie z normami europejskimi numer materiału dla stali zawsze zaczyna się od 1., np. 1.7033 dla stali hartowanej i hartowanej stopem chromu.

Wybór numeru grupy stali

Ten numer materiału służy do unikalnej identyfikacji materiałów i dokumentowania określonych właściwości materiału. Numer materiału dla stali można znaleźć w tabelach.

Porównanie standaryzacji

Gatunki stali podlegają różnym normom. Normy te służą zapewnieniu jakości, właściwości i wykorzystania stali w różnych gałęziach przemysłu i zastosowaniach. Poniższa lista zawiera normy różnych instytutów i komitetów:

• JIS: Japońska Norma Przemysłowa opracowana przez Japoński Komitet ds. Norm Przemysłowych.
• ISO: Międzynarodowa norma Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej.
• AISI: Amerykańska Norma Amerykańskiego Instytutu Żelaza i Stali (AISI).
• DIN: Niemiecka Norma Przemysłowa Niemieckiego Instytutu Normalizacyjnego (Deutsches Institut für Normung, DIN).
• EN: Normy europejskie jednego z Europejskich Komitetów Normalizacyjnych (CEN, CENELEC, ETSI)
• BS: Brytyjska Norma British Standards Institute (BSI).