Stålgrupper Stålbetegnelser

Stålgrupper Stålbetegnelser Stålnormer og ståltyper EN stålstandarder EN = 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. Enkelte chromstål kan indeholde mere end 2 C, men 2grænsen 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 betegnelse For ulegerede stål består de af en kode, der er en kombination af cifre og bogstaver, der giver en kortfattet beskrivelse af stålets vigtigste egenskaber: for ulegerede stål flydespænding og slagsejhed m.m. for legerede stål stålets hovedlegeringselementer Kodeeksempel på alfanumeriske betegnelser: S235 JRG2 efter DS/EN 10025 Del 2 Numerisk stålbetegnelse Kodeeksempel på numeriske betegnelser: 1.0038 Kodens betydning: l. Stål 29 andre materialer 00 Stålgruppenummer 38 lb.nr. EN 100271 Alfanumeriske betegnelser Gruppe 1 Kodeeksempel på alfanumeriske betegnelser: S 355 J2 G3 EN 10025 Kodens betydning: S Konstruktionsstål 355 Karakteristisk flydespænding J2 Slagsejhed ved en given temperatur G3 Særlige egenskaber Kode S P L E B V R Ståltype Konstruktionsstål Stål til trykbeholdere Stål til rørledninger Maskinstål Armeringsjern Stål til spændbeton 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 Tillægssymboler A Modningshærdet M Termomekanisk valset N Normaliseret Q Sejhærdet (Quench and tempered) G Andre karakteristika Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10 1

EN 100271 Gruppe 2 Betegnelserne er baseret på den kemiske sammensætning og er opdelt i fire undergrupper: Gruppe 2.1 Ulegeret stål med et manganindhold under 1, bortset fra automatstål C 35 35 100 kulstofindholdet 0,35 C Gruppe 2.2 Ulegeret stål med manganindhold l, ulegeret automatstål samt legerede med legeringselementer under 5 hurtigstål undtaget 28 Mn 6 28 100 x kulstofindholdet 0,28 C Den kemiske betegnelse for hovedlegeringselementerne Et tal multipliceret med en faktor for legeringselementet Mn = 1,5 1,5 faktor 4 = 6 13 Cr Mo 45 13 100 kulstofindholdet 0,13 C Den kemiske betegnelse for hovedlegeringselementerne Et tal multipliceret med en faktor for legeringselementet 4 4 x chrom 1 Cr 5 10 molybdæn 0,5 Mo Element Faktor Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4 Al, Be, Cu, Mo, Nb, 10 Pb, Ta, Ti, V, Zr Ce, N, P, S 100 B 1.000 Gruppe 2.3 Legerede stål med et legeringselement over 5 dog ikke automatstål X5 Cr Ni 1810 5 100 kulstofindholdet 0,05 C Kemisk betegnelse for hovedlegeringselementerne Cr = 18 Ni = 10 Gruppe 2.4 Hurtigstål HS 2918 Legeringselementer 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 2 Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10

Konstruktionsstål Stål, 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/EN status DS/EN 10025 + A1 Nr. År Navn 1990 1993 Varmtvalsede produkter af ulegeret konstruktionsstål (inkl. A1:1993) DS/EN 10028 1994 Stålplader til trykbærende formål Del 1: Almene krav Del 2: Stål med garanterede værdier ved forhøjede temperaturer Del 3: Svejsbare finkornstål normaliserede Del 4: Nikkellegerede stål til lavtemperaturformål Del 5: Svejsbare finkornstål termomekanisk valset Del 6: Svejsbare finkornstål sejhærdet DS/EN 10088 1997 Rustfaste stål Del 1: Oversigt over rustfaste stål Del 2: Leveringsbetingelser for plade og bånd Del 3: Leveringsbetingelser for stænger, tråd, profiler o.lign. DS/EN 10113 1994 Varmtvalsede produkter af svejselige finkornkonstruktionsstål Del 1: Generelle leveringsbetingelser Del 2: Normaliserede eller normaliserede valsede stål Del 3: Termomekanisk valsede stål DS/EN 10137 1996 Plader og bredfladstål af højstyrkestål i sejhærdet eller udskillelseshærdet tilstand Del 1: Generelle leveringsbetingelser Del 2: Sejhærdede stål Del 3: Modningshærdede stål DS/EN 10149 1996 Varmtvalsede flade produkter Del 1: Generelle leveringsbetingelser Del 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 (Zstål) Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10 3

Stålbetegnelser efter EN 10025 Eksempler Benævnelse EN 10027.1 IC10 EN 10027.2 Leveringstilstand Deoxidation R eh N/mm 2 Styrke Slagsejhed Typisk analyse R mt N/mm 2 KV joule C C maks. Mn maks. Si maks. P maks. G1 Deoxidation opt varmebehandling opt G2 Deoxidation FN varmebehandling opt G3 Deoxidation FF varmebehandling Normalisering eller normaliserende valsning G4 Deoxidation FF varmebehandling opt, men egenskaber som G3 Opt valgt af værk FU Ikke deoxiderede stål FN Ikke deoxiderede stål er ikke tilladt FF Fuldt beroligede stål med nitrogenbindende elementer (f.eks. Al > 0,02) S maks. S185 1.0035 opt opt 185 310540 S235 JRG2 1.0038 FN opt 235 340470 27 +20 0,17 1,40 0,045 0,045 0,009 S235 J2G3 1.0116 FF N 235 340470 27 20 0,17 1,40 S275 JR 1.0044 FN opt 275 410580 27 +20 0,21 1,50 0,045 0,009 S275 J2G3 1.0144 FF N 275 410580 27 20 0,18 1,50 S275 J2G4 1.0145 FF opt 275 410580 27 20 0,18 1,15 S355 JR 1.0045 FN opt 355 490630 27 +20 0,24 1,60 0,55 0,045 0,045 0,009 S355 J0 1.0553 FN opt 355 490630 27 0 0,20 1,60 0,55 0,040 0,040 0,009 S355 J2G3 1.0570 FF N 355 490630 27 20 0,20 1,60 0,55 S355 K2G4 1.0596 FF opt 355 490630 40 20 0,20 1,60 0,55 E295 1.0050 FN opt 295 470610 0,045 0,009 E360 1.0070 FN opt 360 670830 0,045 0,009 N maks. Fortegnelse over nogle tidligere nationale betegnelser for konstruktionsstål EN 10025:90 + A1:93 EN 100272 EN 10025:90 DIN F BS SIS NS 235JR 1.0037 Fe 360 B St. 372 E 242 13 11 00 NS 12 120 S23SJRG2 1.0038 Fe 360 BFN RSt. 372 40 B 13 12 00 NS 12 123 S275JR 1.0044 Fe 430 B St. 442 E 282 43 B 14 12 00 NS 12 142 S275J2G3 1.0144 Fe 430 DI St. 443 N E 284 43 D 14 14 00 NS 12 143 S355J2G3 1.0570 Fe 510 DI St. 523 N 50 D NS 12 153 E 335 1.0060 Fe 5902 St.602 A 602 16 50 00 E 360 1.0070 Fe 6902 St. 702 A 702 16 55 00 Blankt stål Blankt stål eller komprimeret stål er betegnelsen for stål, der er koldt og blankttrukket inden for ret snævre tolerancegrænser. Analysen er identisk med de almindelige konstruktionsstål og leveres med benævnelserne: St 37 K St 50 K St 60 K alle DIN 1652 4 Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10

Maskinstål Dette stål er en bedre kvalitet end almindeligt konstruktionsstål og anvendes til aksler, bøsninger, tandhjul og ventiler m.m. som maskinkomponenter. Stålet betegnes som: Indsætningsstål Sejhærdningsstål Nitrerstål Fjederstål Ventilstål Automatstål Retningsanalyser og anvendelse af maskinstål Ståltype Standard Retningsanalyse () Egenskaber eller eksempler på DIN SS C Si Mn P S Cr Ni Mo Al anvendelse Kulstål Ck 15 Ck 45 14NiCr10 15CrMo15 42CrMo4 35NiCr18 1370 1672 0,15 0,45 0,15 0,15 2244 0,42 0,35 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,65 0,65 0,40 1,00 0,65 0,65 1,10 2,50 1,05 1,30 4,50 0,25 Emner, der kræver stor styrke i kernen (tandhjul) 0,20 Emner, der kræver stor styrke og sejhed Nitrerstål 34CrAlMo5 0,34 0,25 0,60 0,025 0,025 1,00 0,24 1,00 Stor overfladehårdhed og slidstyrke efter nitrering Fjederstål 51Si7 2090 0,51 1,70 0,65 0,05 0,05 Fjedre i små og middelstore dimensioner Kan bruges til indsætning Sejhærdes (små dimensioner Indsætningsstål Sejhærdningsstål Automatstål 9S2O 0,13 0,05 1,20 0,25 Kolddeformeret automatstål Indsætningsstål Generelt CKstålene er ulegerede maskinstål med lavt og kontrolleret (heraf Ket) indhold af svovl og fosfor, til forskel fra Cstålene. Stålene leveres i varmtvalset og ubehandlet udførelse med normale tolerancer efter DIN 17200. Kvalitet CK 15 CK 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 8470 2C15 Retningsanalyse: C 0,120,18 Si maks. 0,40 Mn 0,60 P maks. S maks. Smede og varmebehandling: Smedning Normalisering Blødgøring Indsætning Anløbning 1.100850 C 890920 C 650700 C 900950 C 150200 C Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10 5

Mekaniske egenskaber Brinellhårdhed: Ubehandlet Blødglødet ca. 160 HB maks. 143 HB Mekaniske egenskaber Brinellhårdhed: Ubehandlet Blødglødet ca. 160 HB maks. 143 HB Styrkeegenskaberne i kernematerialet fra prøve, udtaget i valseretning og blindhærdet (dvs. hærdet i ikkeopkullet tilstand) ved 900 C. Værdierne gælder for 30 mm: Flydespænding (0,2grænse) min. 350 N/mm 2 Trækbrudstyrke R mt 600800 N/mm 2 Brudforlængelse A 5 min. 14 Indsnøring min. 45 Anvendelse CK 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 45 CK 45 er et ulegeret sejhærdningsstål efter DIN 17200 Werkstoffnr. 1.1191 og tilsvarende normer er: SS 1650 AFNOR XC 48f BS EN 43 Euronorm 8370 2C45 Retningsanalyse: C 0,420,50 Si maks. 0,40 Mn 0,50 P maks. S maks. 0,030 Smede og varmebehandling: Smedning Normalisering Blødgøring Hærdning (vand) Hærdning (olie) Anløbning 1.100850 C 840870 C 650700 C 820850 C 830860 C 540680 C Styrkeegenskaberne i normaltglødet tilstand 16 til 100 mm: Flydespænding (0,2grænse) min. 305 N/mm 2 Trækbrudstyrke R mt 580770 N/mm 2 Brudforlængelse A 5 min. 17 Indsnøring min. 40 I sejhærdet tilstand 16 til 40 mm: Flydespænding (0,2grænse) min. 430 N/mm 2 Trækstyrke R mt 650800 N/mm 2 Brudforlængelse A 5 min. 16 Indsnøring min. 40 Anvendelse CK 45 anvendes til maskindele, hvortil der stilles krav til styrkeegenskaberne eller til detaljer, der er udsat for slidpåvirkninger. Af anvendelseseksempler kan nævnes aksler, bolte, stempler, spindler osv. Stålets styrkeegenskaber forbedres betydeligt ved sejhærdning. Spåntagende bearbejdning CKstålene har en god homogenitet og et lavt indhold af urenheder og har derfor gode og ensartede bearbejdningsegenskaber i ubehandlet tilstand. Svejsning Svejsning i ubehandlet eller normalglødet tilstand: CK 45 er med sit høje Cindhold 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 CO 2 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 giver stålet en meget tynd, hård og glat overflade. 6 Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10

Til dette er der fremstillet en række stål specielt til formålet. Stålene er legeret med chrom, molybdæn, vanadium og aluminium. Fjederstål Lavt belastede skruefjedre fremstilles af koldttrukket kulstofstål med ca. 0,6 C. Højtbelastede skruefjedre, f.eks til biler, fremstilles af kulstofstål med ca. 0,8 C, som derefter oliehærdes. Lavt belastede bladfjedre fremstilles af kulstofstål med ca. 0,5 C og et forhøjet manganindhold for at øge styrken. Fjedrene oliehærdes. Højt belastede bladfjedre, op til 7 mm, fremstilles ligeledes af kulstofstål og et forhøjet siliciumindhold for at øge de fjedrende egenskaber. Torsionsfjedre fremstilles af lavtlegeret stål, der ud over de allerede nævnte legeringselementer indeholder chrom og vanadium. Fjedrene oliehærdes. Automatstål Automatstål er, som navnet siger, særdeles velegnet som emnemateriale på automatiske drejebænke (automater). Den gode bearbejdelighed skyldes, at stålet er oplegeret med mangan, fosfor og svovl samt tillegeret med bly. Det relativt høje mangan og svovlindhold danner den kemiske forbindelse mangansulfid, der ved udvalsningen lægger sig som årer på langs i materialet og derved virker spånbrydende. Blyet, som yderligere kan tilsættes, virker som et»indvendigt smøremiddel«, øger standtiden på de skærende værktøjer samt giver emnerne en glattere overflade. Stålet leveres blankt med følgende benævnelser og analyser: Svovllegeret automatstål DIN 1652, 9S Mn 28 K, W 1.0715 Analyse (ca.) 0,14 C, 0,05 Si, 1,1 Mn, 0,1P, 0,28S Blylegeret automatstål DIN 1652, 9S Mn Pb 28 K, W 1.0718 Analyse (ca.) 0,14 C, 0,05 Si, 1,1 Mn, 0,1P, 0,28S, 0,25 Pb Ventilstål Ventilerne i benzin og dieselmotorer udsættes for særligt store påvirkninger af styrke og varmemæssig karakter. For at kunne modstå disse belastninger skal stålene være i besiddelse af en høj træk og udmattelsesstyrke. Endvidere skal stålet være varmefast, krybefast, korrosionsbestandigt og have en god varmeledningsevne, da varmen kan komme op på ca. 700 C i meget lange tidsrum. Ventilstålets analyse (ca.): 0,45C, 3,3 Si, 9,0 Cr. Gælder for både indsugnings og udstødningsventiler. 0,45 C, 1 Mn, 1,5 Si, 13 Cr, 13 Ni, 2,5W. Gælder for højt belastede udstødningsventiler. Rustfrit stål Rustfrie eller mere korrekt rustfaste stål hører til den gruppe, som er mere korrosionsbestandige end andre ståltyper. Legeringselementerne er chrom (Cr), nikkel (Ni) og molybdæn (Mo), hvor chrom, der er det vigtigste element, danner en beskyttende hinde af chromilte på stålets overflade. For at beskyttelsen er effektiv, skal chromindholdet være mindst 12. Nikkel danner ingen beskyttende hinde, men forbedrer derimod stålets korrosionsbestandighed. Endvidere øger nikkelindholdet stålets brudforlængelse og slagsejhed og gør stålet austenitisk. Man inddeler rustfrie stål efter deres struktur som: Austenitiske stål Ferritiske stål Ferritiskaustenitiske stål Martensitiske stål Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10 7

Austenitiske stål De austenitiske stål, som udgør den største del af de rustfrie stålgrupper, har austenitstruktur ved alle temperaturer og er hermed umagnetiske. 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 udviklet mange lignende stål. 18/8 stålet er blødt og meget deformationsvenligt med en flydespænding R e på ca. 200 N/mm 2 og en brudforlængelse A 5 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 rekrystallisationsglødes mellem forskellige deformeringer i kold tilstand. Det er det mest udbredte og fremstilles i større mængder, sædvanligvis i plader. Det er velegnet til dybtræk og anvendes meget til kuldepåvirkede konstruktioner. Stålene fremstilles også i automatkvalitet, hvor man tilsætter svovl for at få spånerne til at bryde. Interkrystallinsk korrosion Ved anvendelse af rustfrit stål skal man være på vagt over for interkrystallinsk korrosion. Ved opvarmning 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 formindskes, 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 stål De ferritiske stål, som har ferritstruktur ved alle temperaturer, har et lavt kulstofindhold i lighed med de austenitiske stål. De indeholder som regel ikke nikkel, men har et chromindhold, som varierer mellem 13 og 30. Stålene er magnetiske 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 billigere end de austenitiske, anvendes de f.eks meget til husholdningsartikler såsom køkkenvaske o.l. samt i den kemiske industri, hvor svejsning ikke forekommer. Ferritiskaustenitiske stål Strukturen 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. Korrosionsbestandigheden er næsten som de austenitiske 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 svejsbarheden er god. Martensitiske stål De martensitiske stål har et kulstofindhold mellem 0,2 og 0,04. Chromindholdet ligger mellem 12 og 18. Stålet indeholder også Ni, Mo og V. Da stålene leveres blødglødet, er bearbejdeligheden god. Stålene kan sejhærdes, og i denne tilstand har stålet sine bedste styrke og korrosionsegenskaber. Stålet anvendes til sejhærdede knive, ventilspindler, pumpeaksler m.m. 8 Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10

Eksempler på rustfrit stål EN 10088 Ståltype Retningsanalyse i R 0,2 N/mm 2 A 5 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 Austenitiskferritisk 0,10 24 5 1,5 490 30 X 20Cr 13 Martensitisk 0,20 13 Sejhærdet 550 15 Værktøjsstål Dette stål anvendes hovedsageligt til håndværktøj, 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 kvalitet. Gruppeinddelingen foretages efter anvendelsesområde: Koldarbejdsstål Varmarbejdsstål Hurtigstål (HSS High Speed Steel) Mejselstål Koldarbejdsstål Stål, som anvendes til klippe, bukke og prægeoperationer, hvor der ikke opstår de høje temperaturer, 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 kulstofindhold afgør endvidere, om stålet er mere eller mindre hærdbart. Legeringselementernes blandingsforhold og procentuelle størrelse afgør, om stålet kan olie eller lufthærdes. Anvendelseseksempler: Holderplader Styreplader Snitplader Bundplader Stempler Dorne Matricer Sakse Knive Sænksmedeblokke Konstruktionsdetaljer m.m. Varmarbejdsstål Stål, 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 kulstofindhold og ret højt indhold af chrom, molybdæn og vanadium. Dette giver en relativ høj styrke i forbindelse med en stor sejhed specielt under høje temperaturer. Stålet kan olie og lufthærdes. Anvendelseseksempler: Store og små matricer Stempler Pressedorne Indlæg Kerner Udstødere Kulisser Sakse Dyser Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10 9

Hurtigstål (HSS High Speed Steel) Ved spåntagende bearbejdning, snit og stansearbejde samt koldflydeprocesser, hvor der fremkommer høje temperaturer, anvendes hærdet hurtigstål. Disse stål findes kun som højtlegerede stål med stort indhold af kulstof, chrom, molybdæn, wolfram, vanadium og kobolt. Stålene er i hærdet tilstand hårde, slidstærke og varmebestandige. I de senere år er der udviklet nye pulvermetallurgiske hurtigstål. Disse stål er udviklet af de svenske firmaer ASEA og Stora Kopparberg (nu Uddeholm). Stålenes navn er forkortet til ASPstål. ASPstålene er mere slidstærke og betydeligt sejere end de konventionelt fremstillede hurtigstål på grund af deres store homogenitet og renhed. Ved ASPprocessen lader man det smeltede, finraffinerede stål løbe ned i et såkaldt granuleringskammer i stråler. Allerede i toppen af kammeret sønderdeles disse stråler af gas under højt tryk til dråber i størrelse som store vanddråber. Når dråberne når bunden af kammeret, er de størknet som små ministøbeblokke af stor renhed og uden sejringer. Sejringer er lagdelte variationer 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 atmosfæres 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 presset og sintret sammen til et fremragende stål af meget høj kvalitet. Stålet viderebearbejdes på konventionel måde gennem smedning og valsning 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 fr0099b.tif Skivefræser, HSS Mejselstål Mejselstål, som skal kunne holde til slagpåvirkninger og samtidig være sejt, fremstilles som ulegeret og højtlegeret stål. Kulstofindholdet ligger omkring 0,8 C. De billigste mejselstål indeholder foruden kulstof små mængder af vanadium for at øge finkornetheden i stålet. Til trykluftværktøjer anvendes højtlegeret stål med ca. 0,5 C, 2,5 W og 2 Co. 10 Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10

Analyse og normer over koldarbejdsstål, varmarbejdsstål og værktøjskonstruktionsstål (Uddrag af Uddeholm s katalog). Stålene er nærmere omtalt i»materialeforståelse 4«. ARNE RIGOR SVERKER 21 SVERKER 3 CARMO/CALMAX* VANADIS 4 (PM)* M2 (UHB 29) VANADIS 23 (PM)* ORVAR SUPREME Vidar SUPREME QRO 90 SUPREME STAVAX ESR* ELMAX (PM)* IMPAX SUPREME* UHB 11 RAMAX S* 2140 2260 2310 2312 2722 2725 2242 2314 1650 1.2510 1.2363 1.2379 1.2436 1.3343 1.3344 1.2344 1.2343 1.2083 1.2738 1.1730 C 0,90 1,00 1,55 2,05 0,60 1,50 0,87 1,27 0,38 0,38 0,39 0,38 1,70 0,38 0,50 0,33 Si 0,20 0,35 1,00 1,0 1,0 1,00 0,40 0,20 0,40 Mn 1,20 0,60 0,40 0,40 0,40 0,50 1,40 0,60 1,40 Cr 0,50 5,30 12,0 12,5 4,50 8,00 4,20 4,20 5,10 5,00 2,60 13,6 17,0 2,0 16,7 Mo 1,10 0,50 1,50 5,00 5,00 1,40 1,30 2,30 1,00 0,20 W 0,50 1,30 6,40 6,40 V 0,10 0,20 0,20 4,0 1,80 3,10 0,90 0,40 0,90 0,3 3,0 1 1NI Øvr. S 0,008 0,12 Stålkvalitet SS Werkstoff Hårdhed ca. HB 190 215 210 240 200 235 260 260 185 180 180 200 240 300 240 340 Gr. Hurtigstål (HSS) Koldarbejdsstål Varmarbejdsstål Plastformstål Formbygningsstål * 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 Værk Fagersta Intern betegnelse AXL WKE WKEextra SS Sammensætning 2750 2754 2756 C Cr Mo W Co V 0,70 4, 4,5 4,5 951 0,95 4,0 2,0 7,5 2,4 941 WM WKE4 WKE44 WKE45 2722 0,90 1,25 1,20 1,40 4,2 4,0 4,1 4,8 4,2 1,2 1,0 5,0 3,0 3,2 3,2 3,5 18,5 18,5 18,5 6,4 6,1 9,0 7,3 9,0 5,5 10,0 9,5 5,3 12,5 1,2 1,6 1,6 1,9 1,9 3,1 3,3 3,6 Standardiserede svenske hurtigstål leveres som hærdede toolbits Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10 11

Højstyrkestål HSLA (High Strength Low Alloy) dvs. højstyrke, lavtlegeret Der er i de seneste år sket en meget markant udvikling på stålpladeområdet, hvilket bl.a. har resulteret i, at der er blevet markedsført en række nye stålpladekvaliteter herunder højstyrkestål. Begrebet»højstyrke«er for konstruktionsstål defineret som stål med en mindste flydespænding R e på 350 N/mm 2 og for koldvalset stål som stål med en mindste flydespænding på 250 N/mm 2. Rigtigt anvendt kan anvendelse af de nye stålkvaliteter bl.a. medføre reduktion af materialeomkostningerne, reduktion af fremstillingsomkostningerne, 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 transportere. Ved at bruge højstyrkestål, f.eks i chassis og kran, kan egenvægten reduceres, og nyttelasten tilsvarende forøges. Med andre ord kan brugsværdien af lastbilen forøges ved anvendelse af højstyrkestål. Ifølge oplysninger fra en stålleverandør anvendes de nye stålpladekvaliteter endnu kun i begrænset omfang i Danmark. I Sverige udgør de nye pladekvaliteter ca. 25 af det totale plademarked, 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 industri ikke er bekendt med de muligheder og hermed også fordele, som hensigtsmæssig anvendelse af de nye stålkvaliteter indebærer. Udviklingen inden for stålpladeområdet har primært været koncentreret om at forbedre stålets mekaniske egenskaber, fremstille stålplade inden for snævre tolerancer, både hvad angår mekaniske egenskaber og geometriske tolerancer, forbedre stålpladernes overfladeegenskaber, forbedre svejseegenskaberne og forbedre korrosionsegenskaberne. Denne udvikling hænger nøje sammen med udviklingen, der er sket på alle områder inden for stålfremstilling. Varmtvalsede højstyrkestål Udviklingen inden for konstruktionsstål har været koncentreret om udviklingen af stålkvaliteter med stadig højere flydespænding uden en samtidig uacceptabel forringelse af andre egenskaber såsom svejsbarhed, sprødbrudssikkerhed og formbarhed. Det er i dag muligt at fremstille svejsbare konstruktionsstål med flydespænding større end 1.100 N/mm 2. De varmtvalsede HSLAstål kan inddeles i tre typer: Normaliseret stål R p 0,2 < 500 N/mm 2 Termomekanisk behandlet stål 340 < R p 0,2 < 700 N/mm 2 Hærdet stål R p 0,2 < 1.100 N/mm 2 I de to førstnævnte typer er den højere styrke primært opnået ved at tillegere stålet et eller flere af legeringselementerne titan (Ti), niob (Nb) og vanadium (V). Indholdet af disse legeringselementer udgør kun nogle få promille, og legeringswlementerne betegnes derfor ofte mikrolegeringselementer. En ofte anvendt betegnelse for disse stål er HSLAstål (High Strength Low Alloy). I de hærdede stål er der ud over disse legeringselementer også tillegeret et eller flere andre legeringselementer såsom chrom (Cr), molybdæn (Mo), nikkel (Ni) eller bor (B) for at forøge stålets hærdbarhed. Tillegering af Ti, Nb og V har primært to effekter: Stålet bliver meget finkornet, og der sker en dispersionshærdning af stålet på grund af, at legeringselementerne 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 Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10

Det er muligt at fremstille HSLAstål med såvel større styrke som lavere omslagstemperatur (bedre sprødbrudsegenskaber) end konventionelt stål. Udviklingen af effektive afkølingsmetoder har gjort det muligt at fremstille hærdede pladekvaliteter med et meget lille legeringsindhold, hvilket gør, at disse stål, på trods af deres store styrke, i forhold til styrken har gode koldformgivnings og svejseegenskaber. De varmtvalsede HSLAstål har sammenlignet med konventionelt konstruktionsstål følgende fordele: Væsentlig bedre kombination af styrke formbarhed svejseegenskaber og meget ensartede egenskaber. Typisk kan materialeforbruget reduceres med 10 til 20, hvis konventionelt konstruktionsstål erstattes med HSLAstål, og det mindre materialeforbrug vil også reducere materialeomkostningerne, selv om HSLAstål er dyrere end konventionelt stål. Den mindre godstykkelse, som kræves på grund af den højere styrke, vil også betyde en reduktion i svejseomkostningerne; dels kan svejsningerne i visse tilfælde udføres uden forvarmning, og dels skal der bruges mindre tilsatsmateriale. Hvis konstruktionen optimeres med hensyn til anvendelse af HSLAstål, kan der opnås materialebesparelser, der er større end de ovenfor anførte 10 til 20. HSLAstålene har gode koldformgivningsegenskaber. Udnyttelse af disse egenskaber kan medføre, at emner, som det tidligere var nødvendigt at svejse op eller varmformgive, nu kan koldformgives. Konstruktionerne kan ved anvendelse af HSLAstål, på grund af HSLAstålets høje styrke, laves lettere end i konventionelt stål. Dette kan medføre 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 bilindustriens behov. Bilindustriens væsentligste krav til koldtvalset plade er stor formbarhed, meget ren og veldefineret overflade, der egner sig til lakering, meget ensartet materiale både med hensyn til mekaniske egenskaber som med hensyn til geometriske tolerancer, stor styrke, gode svejseegenskaber og gode korrosionsegenskaber. Udgangsmaterialet for koldtvalset materiale er varmtvalset bånd, og udviklingen, der er sket inden for varmvalsning, har været en forudsætning for, at stålværkerne i stor udstrækning er i stand til at leve op til bilindustriens krav til koldtvalset materiale. ma18102.jpg SAAB Saab 900 Højstyrkestål anvendt som sikkerhedsbjælker Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10 13

HSLAstål Legeringsmæssigt er disse stort set identiske med varmtvalsede HSLAstål med samme styrke. Disse stål anvendes inden for automobilindustrien primært til bærende og energiabsorberende karrosseridele. Stålene har dårligere egenskaber 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 karrosseridele. Pstål Hvis de traditionelle stål skal substitueres med et højstyrkestål, primært med henblik på at reducere materialeforbruget og dermed vægten, er det foretrukne stål i bilindustrien de fosforlegerede stål, også kaldet Pstål. I disse stål er den øgede styrke opnået ved at tillegere et par promille fosfor. Pstålene er velegnede, hvor der ud over styrkekrav stilles krav om gode dybtræk og strækformgivningsegenskaber. IFstål IFstål (Interstitial Free) er det modsatte af højstyrkestål, idet IFstål normalt har meget lav flyde og brudspænding og normalt en meget stor formbarhed. IFstål anvendes, hvor kravene til formbarhed og til dybtræk og strækformgivningsegenskaberne er store. Kul og kvælstofindholdet i IFstål er ekstremt lavt. Det opnås bl.a. ved at vakuumbehandle stålet før udstøbningen. Hvad der måtte være tilbage af frit kul og kvælstof bindes fuldstændigt ved tillegering af Ti og/eller Nb. Der er således ingen frie kulstofatomer, der kan indgå som indskudsatomer i ferritten, deraf navnet interstitial free. For tiden arbejdes der med at fremstille højstyrke IFstål. Disse stål har meget stor formbarhed og gode dybtræk og strækformgivningsegenskaber samt en flydespænding, som er større end 400 N/mm 2. Bakehardening stål Såvel HSLA som Pstål kan med den kontinuerte glødeproces leveres i bakehardening kvalitet. Når disse stål opvarmes til 150 til 200 C efter formgivningen, forøges flydespændingen med 30 til 50 N/mm 2 ved ældning. Ved lakering tørres lakken ofte ved at lade det malede emne passere gennem en ovn ved et par hundrede graders varme. Er det lakerede emne fremstillet i en bakehardening stålkvalitet, opnås ved laktørringen»ganske gratis«en forøgelse af materialets flydespænding; heraf navnet bakehardening. Stål, som har denne egenskab, anvendes ofte i bilindustrien, idet man herved har et blødt og formbart materiale, når komponenten skal formgives, men en væsentligt stærkere færdig komponent, når denne er blevet lakeret og ovntørret. Hærdede stål I det kontinuerte glødeanlæg kan meget store afkølingshastigheder opnås, hvilket muliggør fremstilling af hærdede kvaliteter med et meget lille legeringsindhold. Koldtvalsede plader leveres i dag i hærdede kvaliteter med brudstyrker op til 1.400 N/mm 2. Formbarheden af disse stål er meget lille, men dog stor nok til, at stålene f.eks. lader sig formgive ved profilvalsning. 14 Industriens Forlag Ma337.fm5 00 05 10