Stålgrupper – Stålbetegnelsermetalintra.techcollege.dk/UV-materialer/Materialelære... · 2002. 8. 14. · male tolerancer efter DIN 17200. Kvalitet CK 15 CK 15 er et ulegeret

Stålgrupper – Stålbetegnelser

© Industriens Forlag Ma337.fm5 - 00 05 10


Stålnormer og ståltyper

EN stålstandarderEN = Europäische norm = Europæisk standard

Efter EN 10020 »Definition og klassifikation af stål« er stål defineret som:• Et materiale, der hovedsageligt består af jern,

som har et kulstofindhold under 2%, og som kan indeholde andre legeringselementer. En-kelte chromstål kan indeholde mere end 2% C, men 2%-grænsen adskiller almindeligvis stål fra støbejern

Svejsbare stål må som hovedregel ikke indeholde kulstof over ca. 0,22%.

EN 10027 – Stålbetegnelser

Der anvendes to forskellige metoder:

Del 1 – Alfanumerisk betegnelseFor ulegerede stål består de af en kode, der er en kombination af cifre og bogstaver, der giver en kortfattet beskrivelse af stålets vigtigste egen-skaber:• for ulegerede stål – flydespænding og slagsej-

hed m.m. • for legerede stål – stålets hovedlegeringsele-

menterKodeeksempel på alfanumeriske betegnelser:• S235 JRG2 efter DS/EN 10025

Del 2 – Numerisk stålbetegnelseKodeeksempel på numeriske betegnelser:• 1.0038Kodens betydning:• l. Stål 2-9 andre materialer• 00 Stålgruppenummer• 38 lb.nr.

EN 10027-1Alfanumeriske betegnelser

Gruppe 1Kodeeksempel på alfanumeriske betegnelser:S 355 J2 G3 EN 10025Kodens betydning:• S Konstruktionsstål• 355 Karakteristisk flydespænding• J2 Slagsejhed ved en given temperatur• G3 Særlige egenskaber

TillægssymbolerA ⇔ ModningshærdetM ⇔ Termomekanisk valsetN ⇔ NormaliseretQ ⇔ Sejhærdet (Quench and tempered)G ⇔ Andre karakteristika

Kode Ståltype

S Konstruktionsstål

P Stål til trykbeholdere

L Stål til rørledninger

E Maskinstål

B Armeringsjern

V Stål til spændbeton

R Stål til skinner

Slagsejhed

°C 27 J 40 J 60 J

20 JR KR LR

0 JO KO LO

–20 J2 K2 L2

–40 J4 K4 L4

–60 J6 K6 L6

1


Industriens Forlag - Ma337.fm5 - 00 05 10

EN 10027-1

Gruppe 2Betegnelserne er baseret på den kemiske sam-mensætning og er opdelt i fire undergrupper:

Gruppe 2.1Ulegeret stål med et manganindhold under 1%, bortset fra automatstål

C 35• 35 ⇔ 100 × kulstofindholdet• ⇔ 0,35% C

Gruppe 2.2Ulegeret stål med manganindhold ≥ l%, ulege-ret automatstål samt legerede med legerings-elementer under 5% – hurtigstål undtaget

28 Mn 6• 28 ⇔ 100 x kulstofindholdet• ⇔ 0,28% C• Den kemiske betegnelse for hovedlegeringsele-

menterne• Et tal multipliceret med en faktor for lege-

ringselementet• Mn = 1,5%• ⇔ 1,5 × faktor 4 = 613 Cr Mo 4-5• 13 ⇔ 100 × kulstofindholdet• ⇔ 0,13% C• Den kemiske betegnelse for hovedlegeringsele-

menterne• Et tal multipliceret med en faktor for lege-

ringselementet• 4 ⇔ 4 x chrom %• ⇔ 1 % Cr• 5 ⇔ 10 × molybdæn %• ⇔ 0,5 % Mo

Gruppe 2.3Legerede stål med et legeringselement over 5% – dog ikke automatstål

X5 Cr Ni 18-10• 5 ⇔ 100 × kulstofindholdet• ⇔ 0,05% C• Kemisk betegnelse for hovedlegeringselemen-

terne• Cr = 18%• Ni = 10%

Gruppe 2.4 – Hurtigstål

HS 2-9-1-8Legeringselementer i følgende rækkefølge:• Wolfram, W• Molybdæn, Mo• Vanadin, V• Kobolt, Co• Tallene angiver middelindholdet og er adskilt

med bindestreg

Valg af stål

Når man vælger stål til et bestemt formål, skal man overveje, hvilke krav formålet vil stille til konstruktionen:• Styrke• Slidstyrke• Slagsejhed• Brudsejhed• Hårdhed• Varmebestandighed• Svejsbarhed• Hærdbarhed• Korrosionsbestandighed• Bearbejdelighed

Stål kan deles op i nogle store hovedgrupper:• Konstruktionsstål• Trykbeholderstål• Maskinstål• Rustfrit stål• Værktøjsstål

Element Faktor

Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4

Al, Be, Cu, Mo, Nb,Pb, Ta, Ti, V, Zr

10

Ce, N, P, S 100

B 1.000

2



KonstruktionsstålStål, der er beregnet til bærende konstruktioner, som normalt stiller krav til slagsejhed som f.eks.:• Bygningskonstruktioner• Maskinstativer• Broer• Kraner

Trykbeholderstål Stål, som er beregnet til f.eks.:• Trykbeholdere• Kedler

Eksempler på standarder for konstruktionsstål og stål til trykbærende anlæg

DS/ENstatus

Nr. År Navn

DS/EN 10025+ A1

19901993

Varmtvalsede produkter af ulegeret konstruktionsstål(inkl. A1:1993)

DS/EN 10028 1994 Stålplader til trykbærende formålDel 1: Almene kravDel 2: Stål med garanterede værdier ved forhøjede temperaturerDel 3: Svejsbare finkornstål – normaliseredeDel 4: Nikkellegerede stål til lavtemperatur-formålDel 5: Svejsbare finkornstål – termomekanisk valsetDel 6: Svejsbare finkornstål – sejhærdet

DS/EN 10088 1997 Rustfaste stålDel 1: Oversigt over rustfaste stålDel 2: Leveringsbetingelser for plade og båndDel 3: Leveringsbetingelser for stænger, tråd, profiler o.lign.

DS/EN 10113 1994 Varmtvalsede produkter af svejselige finkorn-konstruktionsstålDel 1: Generelle leveringsbetingelserDel 2: Normaliserede eller normaliserede valsede stålDel 3: Termomekanisk valsede stål

DS/EN 10137 1996 Plader og bredfladstål af højstyrkestål i sejhærdet eller udskillelseshærdet tilstandDel 1: Generelle leveringsbetingelserDel 2: Sejhærdede stålDel 3: Modningshærdede stål

DS/EN 10149 1996 Varmtvalsede flade produkter Del 1: Generelle leveringsbetingelserDel 2: Termomekanisk valsede stål

DS/EN 10155 1994 Konstruktionsstål med forbedrede egenskaber over for atmosfærisk korrosion

DS/EN 10164 1994 Stålprodukter med forbedrede egenskaber vinkelret på produktoverfladen (Z-stål)

3



Stålbetegnelser efter EN 10025 – Eksempler

G1 Deoxidation ⇔ opt varmebehandling ⇔ optG2 Deoxidation ⇔ FN varmebehandling ⇔ optG3 Deoxidation ⇔ FF varmebehandling ⇔ Normalisering eller normaliserende valsningG4 Deoxidation ⇔ FF varmebehandling ⇔ opt, men egenskaber som G3

Opt valgt af værkFU Ikke deoxiderede stålFN Ikke deoxiderede stål er ikke tilladtFF Fuldt beroligede stål med nitrogen-bindende elementer (f.eks. Al > 0,02%)

Fortegnelse over nogle tidligere nationale betegnelser for konstruktionsstål

Blankt stål

Blankt stål eller komprimeret stål er betegnel-sen for stål, der er koldt- og blankttrukket inden for ret snævre tolerancegrænser.

Analysen er identisk med de almindelige kon-struktionsstål og leveres med benævnelserne:• St 37 K• St 50 K• St 60 K

alle DIN 1652

Benævnelse Leverings-tilstand

Styrke Slagsejhed Typisk analyse

EN 10027.1IC10

EN10027.2

Deoxidation RehN/mm2

RmtN/mm2

KVjoule °C

C%maks.

Mn%maks.

Si%maks.

P%maks.

S%maks.

N%maks.

S185 1.0035 opt opt 185 310-540 – – – – – –

S235 JRG2 1.0038 FN opt 235 340-470 27 +20 0,17 1,40 – 0,045 0,045 0,009

S235 J2G3 1.0116 FF N 235 340-470 27 –20 0,17 1,40 – 0,035 0,035 –

S275 JR 1.0044 FN opt 275 410-580 27 +20 0,21 1,50 – 0,035 0,045 0,009

S275 J2G3 1.0144 FF N 275 410-580 27 –20 0,18 1,50 – 0,035 0,035 –

S275 J2G4 1.0145 FF opt 275 410-580 27 –20 0,18 1,15 – 0,035 0,035 –

S355 JR 1.0045 FN opt 355 490-630 27 +20 0,24 1,60 0,55 0,045 0,045 0,009

S355 J0 1.0553 FN opt 355 490-630 27 0 0,20 1,60 0,55 0,040 0,040 0,009

S355 J2G3 1.0570 FF N 355 490-630 27 –20 0,20 1,60 0,55 0,035 0,035 –

S355 K2G4 1.0596 FF opt 355 490-630 40 –20 0,20 1,60 0,55 0,035 0,035 –

E295 1.0050 FN opt 295 470-610 – – – – 0,035 0,045 0,009

E360 1.0070 FN opt 360 670-830 – – – – 0,035 0,045 0,009

EN 10025:90+ A1:93 EN 10027-2 EN 10025:90 DIN F BS SIS NS

235JR 1.0037 Fe 360 B St. 37-2 E 24-2 13 11 00 NS 12 120

S23SJRG2 1.0038 Fe 360 BFN RSt. 37-2 40 B 13 12 00 NS 12 123

S275JR 1.0044 Fe 430 B St. 44-2 E 28-2 43 B 14 12 00 NS 12 142

S275J2G3 1.0144 Fe 430 DI St. 44-3 N E 28-4 43 D 14 14 00 NS 12 143

S355J2G3 1.0570 Fe 510 DI St. 52-3 N 50 D NS 12 153

E 335 1.0060 Fe 590-2 St.60-2 A 60-2 16 50 00

E 360 1.0070 Fe 690-2 St. 70-2 A 70-2 16 55 00

4



Maskinstål

Dette stål er en bedre kvalitet end almindeligt konstruktionsstål og anvendes til aksler, bøsnin-ger, tandhjul og ventiler m.m. som maskinkom-ponenter.

Stålet betegnes som:• Indsætningsstål• Sejhærdningsstål• Nitrerstål• Fjederstål• Ventilstål• Automatstål

Retningsanalyser og anvendelse af maskinstål

Indsætningsstål

GenereltCK-stålene er ulegerede maskinstål med lavt og kontrolleret (heraf K-et) indhold af svovl og fos-for, til forskel fra C-stålene. Stålene leveres i varmtvalset og ubehandlet udførelse med nor-male tolerancer efter DIN 17200.

Kvalitet CK 15CK 15 er et ulegeret indsætningsstål efter DIN 17210 – Werkstoffnr. 1.1141 – og tilsvarende normer er:• SS 1370• AFNOR XC 12f• BS EN 32 B• Euronorm 84-70 2C15

Retningsanalyse:C 0,12-0,18%Si maks. 0,40%Mn 0,30-0,60%P maks. 0,035%S maks. 0,035%

Smede- og varmebehandling:Smedning 1.100-850°CNormalisering 890-920°CBlødgøring 650-700°CIndsætning 900-950°CAnløbning 150-200°C

Ståltype Standard Retningsanalyse (%) Egenskaber ellereksempler påanvendelseDIN SS C Si Mn P S Cr Ni Mo Al

Kulstål Ck 15Ck 45

13701672

0,15 0,45

0,25 0,25

0,65 0,65

0,035 0,035

0,035 0,035

Kan bruges til indsætningSejhærdes (små dimensio-ner

Indsæt-ningsstål

14NiCr10 15CrMo15

0,15 0,15

0,25 0,25

0,40 1,00

0,035 0,035

0,035 0,035

0,80 1,10

2,500,25

Emner, der kræver storstyrke i kernen (tandhjul)

Sejhærd-ningsstål

42CrMo4 35NiCr18

2244 0,42 0,35

0,25 0,25

0,65 0,65

0,035 0,035

0,035 0,035

1,05 1,30 4,50

0,20 Emner, der kræver storstyrke og sejhed

Nitrerstål 34CrAlMo5 0,34 0,25 0,60 0,025 0,025 1,00 0,24 1,00 Stor overfladehårdhed ogslidstyrke efter nitrering

Fjederstål 51Si7 2090 0,51 1,70 0,65 0,05 0,05 Fjedre i små og middelstore dimensioner

Automat-stål

9S2O 0,13 0,05 1,20 0,25 Kolddeformeret automat-stål

5



Mekaniske egenskaberBrinell-hårdhed:Ubehandlet ca. 160 HBBlødglødet maks. 143 HB

Styrkeegenskaberne i kernematerialet fra prøve, udtaget i valseretning og blindhærdet (dvs. hær-det i ikke-opkullet tilstand) ved 900°C.

Værdierne gælder for ∅30 mm:Flydespænding (0,2-grænse) min. 350 N/mm2

Trækbrudstyrke Rmt 600-800 N/mm2

Brudforlængelse A5 min. 14%Indsnøring min. 45%

AnvendelseCK 15 anvendes til konstruktionsdetaljer, der kræver en god kombination mellem en hård overflade og en sej kerne, f.eks aksler, tandhjul, bolte, stempelpinde mv. Hvis der stilles store krav til overfladens hårdhed samt kernes sejhed og styrke, bør kvalitet 15CrNi6 vælges.

Sejhærdningsstål

Kvalitet CK 45CK 45 er et ulegeret sejhærdningsstål efterDIN 17200 – Werkstoffnr. 1.1191 – og tilsvaren-de normer er:• SS 1650• AFNOR XC 48f• BS EN 43• Euronorm 83-70 2C45

Retningsanalyse:C 0,42-0,50%Si maks. 0,40%Mn 0,50-0,80%P maks. 0,035%S maks. 0,030%

Smede- og varmebehandling:Smedning 1.100-850°CNormalisering 840-870°CBlødgøring 650-700°CHærdning (vand) 820-850°CHærdning (olie) 830-860°CAnløbning 540-680°C

Mekaniske egenskaberBrinell-hårdhed:Ubehandlet ca. 160 HBBlødglødet maks. 143 HB

Styrkeegenskaberne i normaltglødet tilstand ∅16 til ∅100 mm:Flydespænding (0,2-grænse) min. 305 N/mm2

Trækbrudstyrke Rmt 580-770 N/mm2


I sejhærdet tilstand ∅16 til 40 mm:Flydespænding (0,2-grænse) min. 430 N/mm2

Trækstyrke Rmt 650-800 N/mm2


AnvendelseCK 45 anvendes til maskindele, hvortil der stil-les krav til styrkeegenskaberne eller til detaljer, der er udsat for slidpåvirkninger. Af anvendel-seseksempler kan nævnes aksler, bolte, stemp-ler, spindler osv. Stålets styrkeegenskaber for-bedres betydeligt ved sejhærdning.

Spåntagende bearbejdningCK-stålene har en god homogenitet og et lavt indhold af urenheder og har derfor gode og ens-artede bearbejdningsegenskaber i ubehandlet tilstand.

SvejsningSvejsning i ubehandlet eller normalglødet til-stand:CK 45 er med sit høje C-indhold ikke velegnet for svejsning. Er svejsning nødvendig, skal stålet forvarmes til 300 til 400°C og afspændingsglødes ved 550 til 650°C efter svejsningen. Basiske elektroder eller CO2-svejsning anbefales.

Nitrerstål

Til værktøjs- og maskindele, hvor der kræves en høj slidstyrke og en lav friktionsmodstand, kan der anvendes nitrering.

Nitrering er en varmebehandlingsproces, som ved hjælp af tilført nitrogen (N) eller kvælstof gi-ver stålet en meget tynd, hård og glat overflade.

6



Til dette er der fremstillet en række stål specielt til formålet.

Stålene er legeret med chrom, molybdæn, vana-dium og aluminium.

Fjederstål

Lavt belastede skruefjedre fremstilles af koldt-trukket kulstofstål med ca. 0,6% C. Højtbelaste-de skruefjedre, f.eks til biler, fremstilles af kul-stofstål med ca. 0,8% C, som derefter oliehærdes.

Lavt belastede bladfjedre fremstilles af kulstof-stål med ca. 0,5% C og et forhøjet manganind-hold for at øge styrken. Fjedrene oliehærdes.

Højt belastede bladfjedre, op til 7 mm, fremstil-les ligeledes af kulstofstål og et forhøjet silicium-indhold for at øge de fjedrende egenskaber.

Torsionsfjedre fremstilles af lavtlegeret stål, der ud over de allerede nævnte legeringselementer indeholder chrom og vanadium. Fjedrene olie-hærdes.

Ventilstål

Ventilerne i benzin- og dieselmotorer udsættes for særligt store påvirkninger af styrke- og var-memæssig karakter. For at kunne modstå disse belastninger skal stålene være i besiddelse af en høj træk- og udmattelsesstyrke. Endvidere skal stålet være varmefast, krybefast, korrosionsbe-standigt og have en god varmeledningsevne, da varmen kan komme op på ca. 700°C i meget lan-ge tidsrum.

Ventilstålets analyse (ca.):0,45%C, 3,3% Si, 9,0% Cr. Gælder for både ind-sugnings- og udstødningsventiler.

0,45% C, 1% Mn, 1,5% Si, 13% Cr, 13% Ni, 2,5%W. Gælder for højt belastede udstødnings-ventiler.

Automatstål

Automatstål er, som navnet siger, særdeles vel-egnet som emnemateriale på automatiske dreje-bænke (automater). Den gode bearbejdelighed skyldes, at stålet er oplegeret med mangan, fos-for og svovl samt tillegeret med bly. Det relativt høje mangan- og svovlindhold danner den kemi-ske forbindelse mangansulfid, der ved udvals-ningen lægger sig som årer på langs i materialet og derved virker spånbrydende. Blyet, som yder-ligere kan tilsættes, virker som et »indvendigt smøremiddel«, øger standtiden på de skærende værktøjer samt giver emnerne en glattere over-flade.

Stålet leveres blankt med følgende benævnelser og analyser:• Svovllegeret automatstål

DIN 1652, 9S Mn 28 K, W 1.0715Analyse (ca.) 0,14% C, 0,05% Si, 1,1% Mn, 0,1%P, 0,28%S

• Blylegeret automatstålDIN 1652, 9S Mn Pb 28 K, W 1.0718Analyse (ca.) 0,14% C, 0,05% Si, 1,1% Mn, 0,1%P, 0,28%S, 0,25% Pb

Rustfrit stål

Rustfrie eller mere korrekt rustfaste stål hører til den gruppe, som er mere korrosionsbestandi-ge end andre ståltyper.

Legeringselementerne er chrom (Cr), nikkel (Ni) og molybdæn (Mo), hvor chrom, der er det vigtig-ste element, danner en beskyttende hinde af chromilte på stålets overflade. For at beskyttel-sen er effektiv, skal chromindholdet være mindst 12%. Nikkel danner ingen beskyttende hinde, men forbedrer derimod stålets korrosionsbestan-dighed. Endvidere øger nikkelindholdet stålets brudforlængelse og slagsejhed og gør stålet au-stenitisk.

Man inddeler rustfrie stål efter deres struktur som:• Austenitiske stål• Ferritiske stål• Ferritisk-austenitiske stål• Martensitiske stål

7



Austenitiske stålDe austenitiske stål, som udgør den største del af de rustfrie stålgrupper, har austenitstruktur ved alle temperaturer og er hermed umagneti-ske. Det typiske rustfrie stål hedder 18/8 stål og kan have en retningsanalyse på 0,03% C, 18% Cr og 8% Ni. Ud fra denne ståltype er der udvik-let mange lignende stål. 18/8 stålet er blødt og meget deformationsvenligt med en flydespæn-ding Re på ca. 200 N/mm2 og en brudforlængelse A5 på ca. 40%.

Bearbejdeligheden er ret dårlig, fordi spånerne er vanskelige at bryde på grund af stålets store sejhed og »klæbeevne«. Stålet er blødt og sejt og nemt at forme i kold tilstand. Som følge af sin austenitiske struktur deformationshærdes det imidlertid også let og må rekrystallisationsglø-des mellem forskellige deformeringer i kold til-stand. Det er det mest udbredte og fremstilles i større mængder, sædvanligvis i plader. Det er velegnet til dybtræk og anvendes meget til kul-depåvirkede konstruktioner.

Stålene fremstilles også i automatkvalitet, hvor man tilsætter svovl for at få spånerne til at bry-de.

Interkrystallinsk korrosionVed anvendelse af rustfrit stål skal man være på vagt over for interkrystallinsk korrosion. Ved op-varmning mellem 400 og 800°C vil chromen i materialet binde sig med indholdet af kulstof og danne chromkarbider i materialets korngrænser. Dette vil medføre, at kornene i korngrænserne vil indeholde mindre end 12%, der vil medføre, at korrosionsbestandigheden på disse steder for-mindskes, og stålet vil begynde at korrodere langs korngrænserne. Dette fænomen kaldes for interkrystallinsk korrosion.

For at undgå interkrystallinsk korrosion ved svejsning kan man enten vælge de dyre rustfrie typer med meget lave kulstofindhold, mindre end 0,03% eller de noget billigere typer legeret med titanium (Ti) eller niobium (Nb), der binder kulstoffet, så der ikke dannes chromkarbider.

Ferritiske stålDe ferritiske stål, som har ferritstruktur ved alle temperaturer, har et lavt kulstofindhold i lighed med de austenitiske stål. De indeholder som re-gel ikke nikkel, men har et chromindhold, som varierer mellem 13 og 30%. Stålene er magneti-ske ved stuetemperatur. Styrken er højere og brudforlængelsen mindre end ved austenitiske stål.

Stålene er ikke så korrosionsbestandige som de austenitiske, men er velegnede til formgivning ved kolddeformation. Da stålene er noget billige-re end de austenitiske, anvendes de f.eks meget til husholdningsartikler såsom køkkenvaske o.l. samt i den kemiske industri, hvor svejsning ikke forekommer.

Ferritisk-austenitiske stålStrukturen er, som navnet angiver, en blanding af austenit og ferrit med et lavt kulstofindhold i lighed med austenitisk stål. Nikkelindholdet er på ca. 5% og chromindholdet på ca. 24%. Korro-sionsbestandigheden er næsten som de austeni-tiske ståls egenskaber.

Stålene har gode støbeegenskaber og anvendes til støbte ventiler, rør o.l. Styrkeegenskaberne ligger mellem de austenitiske og de ferritiske ståls egenskaber. Bearbejdeligheden og svejsbar-heden er god.

Martensitiske stålDe martensitiske stål har et kulstofindhold mel-lem 0,2 og 0,04%. Chromindholdet ligger mellem 12 og 18%. Stålet indeholder også Ni, Mo og V. Da stålene leveres blødglødet, er bearbejdelighe-den god. Stålene kan sejhærdes, og i denne til-stand har stålet sine bedste styrke- og korrosi-onsegenskaber.

Stålet anvendes til sejhærdede knive, ventil-spindler, pumpeaksler m.m.

8



Eksempler på rustfrit stål

Værktøjsstål

Dette stål anvendes hovedsageligt til håndværk-tøj, spåntagende værktøj, formgivende værktøj inden for snit-, stanse-, træk-, sænksmede-, varmpres- samt tryk- og sprøjtestøbeområdet. Stålet leveres som ulegeret, lavt- og højtlegeret, enten som konventionelt fremstillet stål eller som pulvermetallurgisk stål af meget høj kvali-tet.

Gruppeinddelingen foretages efter anvendelses-område:• Koldarbejdsstål• Varmarbejdsstål• Hurtigstål (HSS – High Speed Steel)• Mejselstål

KoldarbejdsstålStål, som anvendes til klippe-, bukke- og præge-operationer, hvor der ikke opstår de høje tempe-raturer, kaldes for koldarbejdsstål. Disse stål findes som ulegeret, lavt- og højtlegeret stål med varierende kulstofindhold samt indhold af andre karbiddannende legeringselementer som chrom, molybdæn og vanadium. Det varierende kulstof-indhold afgør endvidere, om stålet er mere eller mindre hærdbart. Legeringselementernes blan-dingsforhold og procentuelle størrelse afgør, om stålet kan olie- eller lufthærdes.

Anvendelseseksempler:• Holderplader• Styreplader• Snitplader• Bundplader• Stempler• Dorne• Matricer• Sakse• Knive• Sænksmedeblokke• Konstruktionsdetaljer• m.m.

VarmarbejdsstålStål, som anvendes til trykstøbe-, sprøjtestøbe-, varmpresnings- og strengpresningsoperationer, hvor der opstår høje temperaturer, kaldes for varmarbejdsstål. Disse stål findes hovedsageligt som højtlegerede stål med relativt lavt kulstof-indhold og ret højt indhold af chrom, molybdæn og vanadium.

Dette giver en relativ høj styrke i forbindelse med en stor sejhed specielt under høje tempera-turer. Stålet kan olie- og lufthærdes.

Anvendelseseksempler:• Store og små matricer• Stempler• Pressedorne• Indlæg• Kerner• Udstødere• Kulisser• Sakse• Dyser

EN 10088 Ståltype Retningsanalyse i % R0,2 N/mm2

A5

Ci Cr N Mo

X 5CrNi 18.9 Austenitisk ≤0,07 18 9 185 50

X 10CrNiNb 18.9 Austenitisk ≤0,10 18 10 Nb: 0,8% 205 40

X 10CrNiMoTi 18.10 Austenitisk ≤0,10 18 10 2,3 Ti: 10,5% 225 40

X 2CrNi 18.9 Austenitisk ≤0,02 18 10 175 50

X 7Cr 13 Ferritisk ≤0,07 13 400 18

X 8CrNiMo 27.5 Austenitisk-ferritisk

≤0,10 24 5 1,5 490 30

X 20Cr 13 Martensitisk 0,20 13 Sejhærdet 550 15

9



Hurtigstål (HSS – High Speed Steel)Ved spåntagende bearbejdning, snit- og stanse-arbejde samt koldflydeprocesser, hvor der frem-kommer høje temperaturer, anvendes hærdet hurtigstål. Disse stål findes kun som højtlegere-de stål med stort indhold af kulstof, chrom, mo-lybdæn, wolfram, vanadium og kobolt. Stålene er i hærdet tilstand hårde, slidstærke og varme-bestandige.

I de senere år er der udviklet nye pulvermetal-lurgiske hurtigstål. Disse stål er udviklet af de svenske firmaer ASEA og Stora Kopparberg (nu Uddeholm). Stålenes navn er forkortet til ASP-stål. ASP-stålene er mere slidstærke og betyde-ligt sejere end de konventionelt fremstillede hur-tigstål på grund af deres store homogenitet og renhed.

Ved ASP-processen lader man det smeltede, fin-raffinerede stål løbe ned i et såkaldt granuleringskammer i stråler. Allerede i toppen af kammeret sønderdeles disse stråler af gas un-der højt tryk til dråber i størrelse som store vanddråber.

Når dråberne når bunden af kammeret, er de størknet som små ministøbeblokke af stor ren-hed og uden sejringer. Sejringer er lagdelte vari-ationer i stålsammensætningen under stålets størkning i kokillerne.

De små ministøbeblokke fyldes som granulat i store stålbeholdere (ca. 170 cm × ∅40 cm). Efter lukningen af beholderne udsættes disse for en koldkompaktering (presning) på ca. 4.000 atmo-sfæres tryk. Derefter opvarmes beholderen til ca. 1.150°C og udsættes for endnu et tryk på ca. 1.000 atmosfære. Beholderen er nu mindsket ca. 10% i volumen. De små ministøbeblokke er pres-set og sintret sammen til et fremragende stål af meget høj kvalitet. Stålet viderebearbejdes på konventionel måde gennem smedning og vals-ning til de ønskede dimensioner. Stålet kan kun lufthærdes.

Eksempler på anvendelsesområder for HSS:• Drejestål• Fræsere• Spiralbor• Sænkere• Rivaler• Snittappe og snitbakker• Stempler• Matricer• Snitplader• Koldflydedorne

fr009-9B.tif

Skivefræser, HSS

MejselstålMejselstål, som skal kunne holde til slagpåvirk-ninger og samtidig være sejt, fremstilles som ulegeret og højtlegeret stål. Kulstofindholdet lig-ger omkring 0,8% C.

De billigste mejselstål indeholder foruden kul-stof små mængder af vanadium for at øge finkor-netheden i stålet. Til trykluftværktøjer anvendes højtlegeret stål med ca. 0,5% C, 2,5% W og 2% Co.

10



Analyse og normer over koldarbejdsstål, varmarbejdsstål og værktøjskonstruktionsstål (Uddrag af Uddeholm’s katalog). Stålene er nærmere omtalt i »Materialeforståelse 4«.

* PM = Pulvermetallurgisk fremstillet* CARMO/CALMAX: CARMO er identisk med CALMAX, bare sejhærdet* STAVAX: STAVAX er rustfrit Elektro Slagge Raffineret plastformstål* IMPAX SUPREME: IMPAX SUPREME er sejhærdet plastformstål* RAMAX S: RAMAX S er rustfrit, sejhærdet holderstål

Analyse og normer over hurtigstål (HSS) til spåntagende bearbejdning

Stålkvalitet SS Werk-stoff

C%

Si%

Mn%

Cr%

Mo%

W%

V%

Øvr.%

Hård-hed ca.

HB

Gr.

ARNE RIGORSVERKER 21SVERKER 3CARMO/CALMAX*VANADIS 4 (PM)*

2140 2260 2310 2312

- -

1.25101.23631.23791.2436

--

0,90 1,00 1,55 2,05 0,60 1,50

0,30 0,20 0,30 0,30 0,35 1,00

1,20 0,60 0,30 0,80 0,80 0,40

0,50 5,30 12,0 12,5 4,50 8,00

- 1,10 0,80 - 0,50 1,50

0,50--

1,30- -

0,100,200,80

- 0,20 4,0

------

190215210240200235

Kold-arbejdsstål

M2 (UHB 29)VANADIS 23 (PM)*

2722 2725

1.3343 1.3344

0,87 1,27

0,30 0,30

0,30 0,30

4,20 4,20

5,00 5,00

6,40 6,40

1,80 3,10

--

260260

Hurtigstål (HSS)

ORVAR SUPREMEVidar SUPREMEQRO 90 SUPREME

2242--

1.23441.2343

-

0,380,380,39

1,01,00,30

0,400,400,80

5,105,002,60

1,401,302,30

---

0,900,400,90

---

185180180

Varm-arbejdsstål

STAVAX ESR*ELMAX (PM)*IMPAX SUPREME*

2314--

1.2083-

1.2738

0,381,700,38

1,000,400,30

0,500,301,40

13,617,02,0

-1,000,20

---

0,33,0

1 1NI

--

S 0,008

200240300

Plast-formstål

UHB 11RAMAX S*

1650-

1.1730-

0,500,33

0,200,40

0,601,40

-16,7

--

--

-- 0,12

240340

Form-bygningsstål

Værk Internbetegnelse

SS Sammensætning %

C Cr Mo W Co V

Fagersta AXLWKEWKEextra

275027542756

0,700,800,80

4,4,54,5

-1,21,0

18,518,518,5

-5,5

10,0

1,21,61,6

951 - 0,95 4,0 2,0 7,5 - 2,4

941WMWKE4WKE44WKE45

2722----

0,800,901,251,201,40

4,24,04,14,84,2

5,03,03,23,23,5

6,46,19,07,39,0

--

9,55,3

12,5

1,91,93,13,33,6

Standardiserede svenske hurtigstål – leveres som hærdede tool-bits

11



Højstyrkestål

HSLA (High Strength Low Alloy)dvs. højstyrke, lavtlegeretDer er i de seneste år sket en meget markant ud-vikling på stålpladeområdet, hvilket bl.a. har re-sulteret i, at der er blevet markedsført en række nye stålpladekvaliteter herunder højstyrkestål. Begrebet »højstyrke« er for konstruktionsstål de-fineret som stål med en mindste flydespænding Re på 350 N/mm2 og for koldvalset stål som stål med en mindste flydespænding på 250 N/mm2.

Rigtigt anvendt kan anvendelse af de nye stål-kvaliteter bl.a. medføre reduktion af materiale-omkostningerne, reduktion af fremstillingsom-kostningerne, øget produktværdi, og at en række produkter, som tidligere blev svejset op, nu kan fremstilles som koldformgivning.

For eksempel er det akseltrykket, der sætter grænsen for, hvor meget en lastbil må transpor-tere. Ved at bruge højstyrkestål, f.eks i chassis og kran, kan egenvægten reduceres, og nyttela-sten tilsvarende forøges. Med andre ord kan brugsværdien af lastbilen forøges ved anvendel-se af højstyrkestål.

Ifølge oplysninger fra en stålleverandør anven-des de nye stålpladekvaliteter endnu kun i be-grænset omfang i Danmark. I Sverige udgør de nye pladekvaliteter ca. 25% af det totale plade-marked, i Danmark er det omkring 5%. Der kan være flere årsager hertil, men det er opfattelsen, at en af de vigtigste er, at dele af den danske in-dustri ikke er bekendt med de muligheder og hermed også fordele, som hensigtsmæssig an-vendelse af de nye stålkvaliteter indebærer.

Udviklingen inden for stålpladeområdet har pri-mært været koncentreret om at forbedre stålets mekaniske egenskaber, fremstille stålplade in-den for snævre tolerancer, både hvad angår me-kaniske egenskaber og geometriske tolerancer, forbedre stålpladernes overfladeegenskaber, for-bedre svejseegenskaberne og forbedre korrosi-onsegenskaberne.

Denne udvikling hænger nøje sammen med ud-viklingen, der er sket på alle områder inden for stålfremstilling.

Varmtvalsede højstyrkestål

Udviklingen inden for konstruktionsstål har væ-ret koncentreret om udviklingen af stålkvalite-ter med stadig højere flydespænding uden en samtidig uacceptabel forringelse af andre egen-skaber såsom svejsbarhed, sprødbrudssikkerhed og formbarhed.

Det er i dag muligt at fremstille svejsbare kon-struktionsstål med flydespænding større end 1.100 N/mm2.

De varmtvalsede HSLA-stål kan inddeles i tre typer:• Normaliseret stål

Rp 0,2 < 500 N/mm2

• Termomekanisk behandlet stål 340 < Rp 0,2 < 700 N/mm2

• Hærdet stålRp 0,2 < 1.100 N/mm2

I de to førstnævnte typer er den højere styrke primært opnået ved at tillegere stålet et eller fle-re af legeringselementerne titan (Ti), niob (Nb) og vanadium (V). Indholdet af disse legeringsele-menter udgør kun nogle få promille, og lege-ringswlementerne betegnes derfor ofte mikro-legeringselementer. En ofte anvendt betegnelse for disse stål er HSLA-stål (High Strength Low Alloy). I de hærdede stål er der ud over disse le-geringselementer også tillegeret et eller flere an-dre legeringselementer såsom chrom (Cr), mo-lybdæn (Mo), nikkel (Ni) eller bor (B) for at for-øge stålets hærdbarhed.

Tillegering af Ti, Nb og V har primært to effek-ter: Stålet bliver meget finkornet, og der sker en dispersionshærdning af stålet på grund af, at le-geringselementerne udskilles som finfordelte karbider og nitrider i ferritten.

Såvel de fine korn som dispersionshærdningen medfører en forøgelse af flydespændingen. Sprødbrudssikkerheden nedsættes på grund af dispersionshærdningen og forøges på grund af den finkornede struktur, der er så finkornet, at nettoeffekten af mikrolegeringselementerne er såvel en forøgelse af flydespændingen som en forøgelse af sprødbrudssikkerheden.

12



Det er muligt at fremstille HSLA-stål med såvel større styrke som lavere omslagstemperatur (bedre sprødbrudsegenskaber) end konventionelt stål.

Udviklingen af effektive afkølingsmetoder har gjort det muligt at fremstille hærdede pladekva-liteter med et meget lille legeringsindhold, hvil-ket gør, at disse stål, på trods af deres store styr-ke, i forhold til styrken har gode koldformgiv-nings- og svejseegenskaber.

De varmtvalsede HSLA-stål har sammenlignet med konventionelt konstruktionsstål følgende fordele: Væsentlig bedre kombination af styrke – formbarhed – svejseegenskaber og meget ensar-tede egenskaber.

Typisk kan materialeforbruget reduceres med 10 til 20%, hvis konventionelt konstruktionsstål er-stattes med HSLA-stål, og det mindre materiale-forbrug vil også reducere materialeomkostnin-gerne, selv om HSLA-stål er dyrere end konven-tionelt stål.

Den mindre godstykkelse, som kræves på grund af den højere styrke, vil også betyde en redukti-on i svejseomkostningerne; dels kan svejsninger-ne i visse tilfælde udføres uden forvarmning, og dels skal der bruges mindre tilsatsmateriale. Hvis konstruktionen optimeres med hensyn til anvendelse af HSLA-stål, kan der opnås mate-rialebesparelser, der er større end de ovenfor an-førte 10 til 20%.

HSLA-stålene har gode koldformgivningsegen-skaber. Udnyttelse af disse egenskaber kan med-føre, at emner, som det tidligere var nødvendigt

at svejse op eller varmformgive, nu kan kold-formgives.

Konstruktionerne kan ved anvendelse af HSLA-stål, på grund af HSLA-stålets høje styrke, laves lettere end i konventionelt stål. Dette kan med-føre en større brugsværdi af det færdige produkt; et eksempel på dette er højstyrkestål anvendt i lastvogne og til lastvognskraner.

Det, der sætter en grænse for, hvor meget en lastvogn må læsses med, er akseltrykket, og jo mindre lastvognens egenvægt er, jo mere må den læsse, og jo større brugsværdi har den.

Koldtvalset højstyrkestål

Bilindustrien er langt den største bruger af koldtvalset tyndplade, og udviklingen på dette område er i stor udstrækning rettet mod bilindu-striens behov. Bilindustriens væsentligste krav til koldtvalset plade er stor formbarhed, meget ren og veldefineret overflade, der egner sig til la-kering, meget ensartet materiale både med hen-syn til mekaniske egenskaber som med hensyn til geometriske tolerancer, stor styrke, gode svej-seegenskaber og gode korrosionsegenskaber.

Udgangsmaterialet for koldtvalset materiale er varmtvalset bånd, og udviklingen, der er sket in-den for varmvalsning, har været en forudsæt-ning for, at stålværkerne i stor udstrækning er i stand til at leve op til bilindustriens krav til koldtvalset materiale.

ma181-02.jpg – SAAB

Saab 900 – Højstyrkestål anvendt som sikkerhedsbjælker

13



HSLA-stålLegeringsmæssigt er disse stort set identiske med varmtvalsede HSLA-stål med samme styr-ke. Disse stål anvendes inden for automobilindu-strien primært til bærende og energiabsorberen-de karrosseridele. Stålene har dårligere egen-skaber med hensyn til dybtrækkelighed og strækformgivning end de fosforlegerede stål, hvorfor disse anvendes, når der stilles krav om gode dybtræk- og strækformgivningsegenskaber, f.eks ved fremstilling af mere komplicerede kar-rosseridele.

P-stålHvis de traditionelle stål skal substitueres med et højstyrkestål, primært med henblik på at re-ducere materialeforbruget og dermed vægten, er det foretrukne stål i bilindustrien de fosforlege-rede stål, også kaldet P-stål. I disse stål er den øgede styrke opnået ved at tillegere et par pro-mille fosfor. P-stålene er velegnede, hvor der ud over styrkekrav stilles krav om gode dybtræk- og strækformgivningsegenskaber.

Bake-hardening stålSåvel HSLA- som P-stål kan med den kontinuer-te glødeproces leveres i bake-hardening kvalitet. Når disse stål opvarmes til 150 til 200°C efter formgivningen, forøges flydespændingen med 30 til 50 N/mm2 ved ældning. Ved lakering tørres lakken ofte ved at lade det malede emne passere gennem en ovn ved et par hundrede graders var-me. Er det lakerede emne fremstillet i en bake- hardening stålkvalitet, opnås ved laktørringen »ganske gratis« en forøgelse af materialets flyde-spænding; heraf navnet bake-hardening. Stål, som har denne egenskab, anvendes ofte i bilin-dustrien, idet man herved har et blødt og form-bart materiale, når komponenten skal formgives, men en væsentligt stærkere færdig komponent, når denne er blevet lakeret og ovntørret.

Hærdede stålI det kontinuerte glødeanlæg kan meget store af-kølingshastigheder opnås, hvilket muliggør fremstilling af hærdede kvaliteter med et meget lille legeringsindhold. Koldtvalsede plader leve-res i dag i hærdede kvaliteter med brudstyrker op til 1.400 N/mm2. Formbarheden af disse stål er meget lille, men dog stor nok til, at stålene f.eks. lader sig formgive ved profilvalsning.

IF-stålIF-stål (Interstitial Free) er det modsatte af høj-styrkestål, idet IF-stål normalt har meget lav flyde- og brudspænding og normalt en meget stor formbarhed. IF-stål anvendes, hvor kravene til formbarhed og til dybtræk- og strækformgiv-ningsegenskaberne er store.

Kul- og kvælstofindholdet i IF-stål er ekstremt lavt. Det opnås bl.a. ved at vakuumbehandle stålet før udstøbningen. Hvad der måtte være tilbage af frit kul- og kvælstof bindes fuldstæn-digt ved tillegering af Ti og/eller Nb. Der er såle-des ingen frie kulstofatomer, der kan indgå som indskudsatomer i ferritten, deraf navnet inter-stitial free.

For tiden arbejdes der med at fremstille højstyr-ke IF-stål. Disse stål har meget stor formbarhed og gode dybtræk- og strækformgivningsegenska-ber samt en flydespænding, som er større end400 N/mm2.

�

14

Documents

Stålgrupper – Stålbetegnelsermetalintra.techcollege.dk/UV-materialer/Materialelære... · 2002. 8. 14. · male tolerancer efter DIN 17200. Kvalitet CK 15 CK 15 er et ulegeret