Materialeegenskaber

Stålkvaliteter

De forskellige stålbetegnelser refererer dels til den kemiske sammensætning, fremstilling og udseende, dels til anvendelsesformålet. Endvidere giver de forskellige stålværker de nye mikrolegerede stålkvaliteter forskellige produktnavne. I det efterfølgende gives nogle kortfattede oplysninger om en række almindelige stålbetegnelser.

Kulstofstål (Kulstål)
Carbon steel
Kohlenstoffstahl

Betegnelsen dækker stål, hvis egenskaber i overvejende grad er bestemt af kulstofindholdet. For så vidt kan alt ulegeret stål henregnes under kulstofstål, men sædvanligvis benyttes betegnelsen kun om stål med relativt højt kulstofindhold, som f.eks. 0,30% kulstof.

Ulegeret stål
Plain carbon steel
Unlegierter Stahl

Stål hvis egenskaber hovedsagelig er bestemt af kulstofindholdet, og som maksimalt må indeholde 0,5% silicium, 0,8% mangan, 0,1% aluminium eller titan, 0,1% fosfor, 0,06% svovl, 0,25% kobber. Ved konstruktionsstål ligger kulstofindholdet fra 0,02 til 0,6%, ved værktøjsstål 0,35 -1,5% C.

Mikrolegeret stål
Stål af en rimelig ny oprindelse, hvor man tilsætter små mængder af forskellige tilsætningsstoffer. Sammen med en temperaturkontrolleret valsning opnår man nogle egenskaber vedr. styrke og svejseegenskaber de gamle kendte stålkvaliteter ikke har.

Legeret stål
Alloyed steel
Legierter Stahl, Edelstahl

Stål, hvor legeringsemnerne findes i større mængde, end det er tilladt i ulegeret stål, og som tilsættes for at give stålet visse ønskede egenskaber. Lavtlegeret stål betegner legeret stål med mindre end 5% samlet legeringsmængde, højtlegeret stål med over 5%.

Borstål
Bor tilsat i ganske små mængder forbedrer hærdeligheden og giver stor indhærdningsdybde; det bruges derfor til sejhærdningsstål. På grund af den forbedrede kernestyrke bruges det også til indsætningsstål. Som tilsætning til austenistiske stål og varmefaste stål forbedrer det styrkeegenskaberne på grund af udskillelseshærdning.

De fleste borstål, der leveres som stangstål, plader og finplader, skal altid hærdes. Ved vandhærdningen opnås de bedste resultater mht. hårdhed - oliehærdning giver lavere hårdhed.

Slidstål
Igennem de sidste år har værkerne udviklet ståltyper, som er slidstærke, nemmere at bearbejde (svejse og bukke), og som endvidere kan give lettere konstruktioner. Dette opnås ved tilsætning af meget små mængder bor, samt en temperaturkontrolleret valsning.

Varmvalset stål
Hot rolled steel
Warmgewalzter Stahl

Betegner alle former for stål, fremstillet på valseværker, hvor udgangsmaterialet er varme stålblokke (1100-1300 grader C). Under valsningen får stålet den ønskede tværsnitform ved passage gennem en række valsestole. Overfladen bliver herved stærkt påvirket, hvorved den såkaldte valsehud opstår. Alm. handelsstål som f.eks. stangstål, stålprofiler og sorte plader er typiske eksempler på varmtvalset stål.

Koldvalset stål
Cold rolled steel
Kaltgewalzter Stahl

Betegner de former for stål, der valses i kold tilstand. Ved valsning sker en forædlingsproces af de varmvalsede stålprodukter. Ved koldvalsningen sker der en deformation af kornstrukturen, derfor skal de koldvalsede produkter glødes. Ved koldvalsningen og den efterfølgende glødning får man et produkt der er bedre end de varmvalsede produkter hvad angår:

• bedre overflade
• tyndere materialer
• snævrere tolerancer
• bedre formningsegenskaber

Koldtrukket stål
Cold drawn steel
Kaltgezogener Stahl

Ved varmvalsning kan der fremstilles tråd med mindre diameter end 4-5 mm. Med denne eller snævrere tråd som udgangspunkt kan man ved koldtrækning gennem en række matricer med en stadig mindre diameter opnå tråd af stadig mindre diameter. Da materialets hårdhed stiger, efterhånden som trækningen finder sted, foretages en eller flere afspændingsglødninger på passende steder i processen. Herved er man i stand til at fremstille tråd med de materiale- og styrkeegenskaber, som ønskes. Foruden til tråd anvendes koldtrækningen til fremstilling af blankt stål og rør.

Konstruktionsstål
Structural steel
Baustahl

Fælles betegnelser for stål i form af profiler, stænger og plader, der benyttes til bærende konstruktioner. Stålets svejsbarhed og bukbarhed har stor betydning. For stål med samme brudstyrke findes flere kvaliteter m.h.t. svejsbarhed og bukbarhed.

Kvalitetsnormen EN 10025 : 2004 er opdelt i 6 dele med følgende indhold:

Del 1: Tekniske leveringsbetingelser
Del 2: Tekniske leveringsbetingelser for ulegeret stål
Del 3: Tekniske leveringsbetingelser for (oven)normaliserede/valsede normaliserede svejselige finkornskonstruktionsstål
Del 4: Tekniske leveringsbetingelser for termomekanisk valsede svejselige finkornskonstruktionsstål
Del 5: Tekniske leveringsbetingelser for konstruktionsstål med forbedret atmosfærisk korrosionsbestandighed
Del 6: Tekniske leveringsbetegnelser for flade produkter af højstyrkekonstruktionsstål i sejhærdet tilstand

Armeringsstål
Concrete reinforcing steel
Betonstahl

Glat betonstål i kvalitet S235JR

Kamstål, naturhård udførelse, kvalitet B550 BR+AC med AJ = 3% eller AJ = 8% forlængelse.

Tråd til strengbeton er lavt legeret stål, der ved koldtrækning har fået forøget brudstyrken.

Koldtformede stålprofiler
Cold rolled sections
Kaltgeformte Profile

Er et valset stålprodukt fremstillet af varm- eller koldvalset båndstål. Fremstilles i gængse profilformer eller efter opgave. På grund af profilernes lethed og styrke har de fundet en stigende anvendelse til lette stålkonstruktioner.

Maskinstål
Steel for general Engineering
Maschinenbaustahl

Stål, der benyttes til maskinopbygning og maskinel bearbejdning, ved hvilke der lægges vægt på blank overflade, bearbejdelighed, egnethed for varmebehandling etc.

Blankt stål (komprimeret stål)
Bright steel
Blankstahl

Med varmvalset rundt stål som udgangsmateriale fremstilles blankt stål i mindre dimensioner ved koldtrækning. I større dimensioner fremstilles blankt stål ved afdrejning eller slibning. Blankt stål leveres også glødet eller hærdet.

Automatstål
Free cutting steel
Automatstahl

Blankt stål egnet til skærende bearbejdning i automatbænke. Den gode bearbejdelighed er opnået ved et større svovl- og manganindhold, eventuelt også mere fosfor end der findes i alm. stålkvaliteter. (svovl 0,18 - 0,30%, fosfor ca. 0,10%). Desuden fremstilles automatstål legeret med bly og svovl.

Automatstål leveres normalt varmvalset i blødt stål (under 0,12% C), men specielle kvaliteter findes i indsætningsstål (0,06 - 0,18% C) og i hærdbart stål (0,18 - 0,65% C), ligesom der fremstilles koldtrukne og sejhærdede kvaliteter.

Fjederstål
Spring steel
Federstahl

Fremstilles varm- og koldvalset evt. smedet. Materiale: ulegerede og legerede stål med 0,5 - 0,6% C - eventuelt kulstofstål med 0,6 - 0,9% C - der senere sejhærdes.

Indsætningsstål
Case hardening steel
Einsatzstahl

Stål med lavt kulindhold (0,06 - 0,2%), som er egnet for indsætning.

Sejhærdningsstål
Heat treatment steel
Vergütungsstahl

Ulegerede og legerede stål, som er egnet for sejhærdning, hvorved opnås en forbedring af stålets styrkeegenskaber.

Rustfri stål
Stainless steel
Nichtrostender Stahl

Betegnelsen dækker en række hovedsagelig med krom legerede stål, der er meget korrossionsbestandige. Findes i forskellige kvaliteter, med forskellige anvendelsesformål.

Magnetstål
Magnetic steel
Magnetstahl

Ulegerede og legerede stål, der er egnede til fremstilling af permanente magneter. Legeringer med kobolt-molybdæn, nikkel-aluminium og nikkel-kobolt-titan har vist sig særligt egnede til magneter. Anvendes til radio og elektromagnetiske apparater.

Værktøjsstål
Tool steel
Werkzeugstahl

Ulegerede og legerede stål med højt kulstofindhold (0,5 - 1,5% C), der har stor slidstyrke og modstandsevne over for temperaturstigninger, som opstår under værktøjets arbejde.

Hurtigstål
High speed steel
Schnellarbeitsstahl

Et højtlegeret krom-wolfram-koboltstål, der har den egenskab, at det ved den opvarmning, der sker under skærearbejdet, beholder, ja eventuelt øger sin hårdhed. Benyttes derfor til værktøjer for hurtigt skærende bearbejdning (drejestål, bor etc.), hvor almindelige værktøjsstål på grund af opvarmningen ikke kan holde,

Varmaluminisering
Hot-dip aluminizing

Overtrækningen med aluminium ved neddypning i smeltet aluminium.

Varmgalvanisering
Hot-dip galvanizing
Feuerverzinkung, Warmgalvanisierung

Overfladebehandling med zink ved neddypning af stålet i smeltet zink er den almindelige fremstillingsmetode for de såkaldte "galvaniserede" stålprodukter, men har i virkeligheden intet med galvanisk udfældning at gøre.

Aluzink/Aluzinc/Zalutite
(Galvalume)

En koldvalset plade, der er belagt med en legering af 55% aluminium 43,4% zink og 1,6% kisel.

Denne legering giver i visse tilfælde større korrosionsbeskyttelse end alm. varmgalvaniseret.

Hvilken form for overfladebeskyttelse man skal vælge afhænger af bl.a. miljø og arbejdstemperatur.

Elgalvanisering
På basis af en koldtreduceret coil, der svejses til foregående coil, sker processen kontinuerligt. Efter forbehandling i form af affedtning, eventuelt efterfulgt af mekanisk børstning og spuling, bliver det rene bånd overtrukket med zink.

Elgalvanisering er den dårligste af galvaniseringstyperne. den bruges ofte til produkter, der skal lakeres.

Højstyrkestål
Selve stålfremstillingen af højstyrkestål er ikke anderledes end ved de alm. stålkvaliteter. Forskellen ligger i den kemiske sammensætning samt valseprocessen. (temperaturstyret valsning).

Den kemiske sammensætning
Førhen brugte man kulstof til at opnå højere styrke i materialet, men kulstof har en negativ indvirkning på formbarheden, sejheden og svejsbarheden. De første højstyrkestål der kom på markedet var ikke særlig velegnede til konstruktioner. Stålets egenskaber grundlægges allerede i flydende form, gennem tilpassede mængder af kulstof, mangan og svovl. Med finkorndannere som aluminium, niob, vanadin og titan kan styrken også højnes. De nye typer højstyrkestål er af HSLA typen (High Strength Low Alloued). HSLA-stålet kendetegnes af et højt flydegrænse/brudgrænse forhold og god presbarhed og gode svejseegenskaber. De tyndere HSLA-stål anvendes hvor der er store krav til presbarheden eller i detaljer hvor flydegrænsen ikke kan øges gennem deformations-hærdning. De tykkere HSLA-stål (t > 2 mm) er optimeret hvad angår koldformningsegenskaberne og kan bukkes med snævrere radier end alm. stålkvaliteter med samme flydegrænse. HSLA-stålene betegnes ofte efter min. flydegrænse.

Valseprocessen
Temperaturen af stålet ved valsningen er en meget vigtig parameter for den færdige plades struktur og dermed for pladens egenskaber. Det gælder først og fremmest temperaturen ved første og sidste valsepar, samt ved oprulning til coils. Værkerne har derfor placeret en kølelinie mellem sidste valsepar og hasplen, hvor temperaturen kan reguleres og tilpasses til den rette struktur og mekaniske egenskaber.

De nye typer HSLA-stål giver umiddelbar fordel i form af lavere vægt og mindre omkostninger, dels sekundære fordele i form af øgede nyttelaster, lavere brændselsforbrug, lavere transport- og håndteringsomkostninger og mindre svejsevolumen.

 

Stålbetegnelser

For at få en bedre forståelse af, hvilke parametre der bestemmer materialekvaliteten, og som er anført på certifikaterne, er der i det følgende givet en kort gennemgang af betegnelserne for de enkelte ståltyper.

Betegnelserne består af:

• nummeret på standard (EN 10025)
• symbolet S (Structural steel)
• en værdiangivelse af den foreskrevne minimum flydespænding (235, 275 eller 355 N/mm ² ) for tykkelser £ 16 mm

• kvalitetsbetegnelser (JR, J0, J2, K2 eller K3) bl.a. med hensyn til svejsbarhed og slagsejhedsværdier.

Hvor der er tale om en leverance af firkantrør, kan betegnelsen i henhold til EN 10210-1 yderligere være efterfulgt af et H, der står for Hollow section.

En stålkvalitet for et cirkulært rør kan f.eks. betegnes som EN 10025 S235JR.

For er rør med firkantet tværsnit kan stålkvaliteten f.eks. betegnes som EN 10025 S275JRH.

Ståltyperne S235 og S275 kan leveres i kvaliteterne JR, J0 og J2, og stålkvaliteten S355 kan leveres i kvaliteterne JR, J0, J2 og K2.

Kvalitet J2 og K2 er underopdelt i hhv. J2G3 og J2G4 samt K2G3 og K2G4.

Ståltyperne S235, S275 og S355 i kvalitet JR er grundstål, med mindre egnethed for kolddeformering er specificeret.

Stål i kvaliteterne J0, J2G3, J2G4, K2G3 og K2G4 er kvalitetsstål.

Kvaliteterne JR, J0, J2G3, J2G4, K2G3 og K2G4 er almindeligvis egnet til svejsning ved alle svejseprocesser. Svejsbarheden forbedres for hver kvalitetsklasse fra JR til K2.

I tabel 3 er de mekaniske egenskaber for stål S235, S275 og S355 angivet for de enkelte kvaliteter.

	Minimum flydespænding  ReH  i N/mm2		Trækstyrke Rm i N/mm2		Minimum brudforlængelse i % A
	t < 16	16 < t < 40	t < 3	3 < t <100	3 < t < 100
S235JR S235JRG1 S235JRG2 S235J0 S235J2G3 S235J2G4	235	225	360 - 510	340 - 470	26 24
S275JR S275J0 S275J2G3 S275J2G4	275	265	430 - 580	400 - 560	22 20
S355JR S355J0 S355J2G3 S355J2G4 S355K2G3 S355K3G4	355	345	510 - 680	490 - 630	22 20

Tabel 3
Mekaniske egenskaber for konstruktionsstål.

I tabel 4 er opstillet et oversættelsesskema mellem tidligere normbetegnelser for de forskellige stålkvaliteter.

EN 10025	DS/ISO 630	DIN 17100
S235JR S235JRG1 S235JRG2 S235J0 S235J2G3 S235J2G4	Fe 360 B Fe 360 BFU Fe 360 BFN Fe 360 C Fe 360 D1 Fe 360 D2	St 37-2 USt 37-2 RSt 37-2 St 37-3 U St 37-3 N
S275JR S275J0 S275J2G3 S275J2G4	Fe 430 B Fe 430 C Fe 430 D1 Fe 430 D2	St 44-2 St 44-3 U St 44-3 N
S355JR S355J0 S355J2G3 S355J2G4 S355K2G3 S355K3G4	Fe 510 B Fe 510 C Fe 510 D1 Fe 510 D2 Fe 510 DD1 Fe 510 DD2	St 52-3 U St 52-3 N

Tabel 4

Sammenhæng mellem nuværende og tidligere betegnelser af stålkvaliteter.