1 Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost (OPVK) Směrnice OPVK_IVK_c14_2009-11-14 Třídění, označování a základní informace o kovových materiálech se zaměřením na oceli podle ČSN a EN pro projekt OPVK-IVK (v. 2011-07-06) Zpracoval Prof. Ing. S. Hosnedl, CSc. s využitím citovaných podkladů. Klíčovým podkladem byla především publikace [Kříž 2011]. Její autor Doc. Ing. A. Kříž, Ph.D. umožnil v zájmu komplexnosti předloženého dokumentu použít i ucelené části jeho textů, pokud to bylo nezbytné. Za to mu náleží poděkovaní i touto cestou. Úvod Úrovně působnosti norem [Kříž 2011, s.7]: Připomínky a další náměty sdělte prosím autorovi.
2 Systém označování norem při jejich přejímání z úrovně norem vyšší působnosti: Označování technických materiálů: Po přistoupení k systému evropských norem (EURONORMY EN) lze používat následující způsoby označování technických materiálů [Kříž 2011, s.3]: Podle ČSN (původní číselné označení - jen pro materiály vyráběné v ČR) Podle EN (nové označení): A) číselné označení B) označení značkami Přiložené dostupné převodní tabulky pro označení technických materiálů: - Rychlá převodní tabulka pro technické materiály [Fürbacher I. 2006] Příloha č. 1a - Přiřazení značek ocelí ČSN značkám EN dle národních příloh ČSN EN [Ferona 2011] Příloha č. 1b - Přiřazení značek ČSN značkám EN pro zákl. a příd. mater. pro svařování [Výběr 2011] Příloha č. 1c Poznámky: - Základní podklad [Kříž 2011], z nějž byly se svolením autora poznatky pro tento dokument přejímány je velmi rozsáhlý a specificky materiálově zaměřený. Pro příp. kontrolu převzatých a formálně upravovaných údajů, a příp. i pro možnost vyhledání dalších speciálních poznatků, je proto přiložen v Příloze 2. v plném rozsahu. - Vybrané speciální poznatky, zejména z [Kříž 2011], užitečné pro konstruování, které se téma předloženého dokumentu bezprostředně netýkají, jsou zpracovány v Příloze č. 3.
3 Druhy a označování kovových materiálů podle ČSN Druhy ocelí podle ČSN [Kříž 2011, s.9]: Uvedená % znamenají procentuální podíly z celkového množství ocelí
4 Označování kovových materiálů podle ČSN Tradiční označování - jen pro materiály vyráběné v ČR! 1 Oceli ke tváření tříd 10 až 19 Podle ČSN [Drastík 1999, s.678] U ocelí tř. 10 (s výjimkou ocelí 10 001 až 10 004) a 11 1/10 pevnosti v tahu RE (σpt) [MPa] U ocelí tř. 17 a 19 skupina legujících prvků a stupeň bohatosti přísad 10 a 11 konstrukční uhlíkové oceli Třída 19 nástrojové oceli Význačné vlastnosti oceli, liší se podle třídy, u tř. 10 a 11 např. vyjadřuje [Schmidt 1956, s.395]: 3 zaručená tavná svařitelnost Způsob tepel. zprac. ( 1. doplňk. číslice - jen u tř. 10 až 16): 10,11 Stupeň přetváření (2. doplňková číslice- jen u tř. 10 až 16): Poznámky: - V [Drastík 1999] jsou uvedeny pouze informace od tříd 11 až 19, s využitím [Schmidt 1956] bylo proto doplněno i pro třídu 10. - Použití doplňkových číslic není povinné
5 Základní charakteristiky skupin ocelí tříděných podle ČSN [Kříž 2011, s.11] (základní značka)
6 2 Litiny Podle ČSN [Drastík 1999, s.679] a [Kříž 2011, s.42-43] bílé, tvrzené a temperované litiny 3 Oceli na odlévání Podle ČSN [Drastík 1999, s.679] a a [Kříž 2011, s.42-43] bílé, tvrzené a temperované litiny
7 4 Těžké neželezné kovy Podle ČSN [Drastík 1999, s.680] a [Kříž 2011, s.41-42] Hutní skupina 30 měď a slitiny mědi tvářené 31 měď a slitiny mědi slévárenské (bronzy) 32 tvářené mosazi 33 slévárenské mosazi 34 nikl, zinek a jejich slitiny tvářené 35 nikl, zinek a jejich slitiny slévárenské 36 olovo, cín, antimon a jejich tvářené slitiny 37 olovo, cín, antimon a jejich slévárenské slitiny 38 vzácné kovy a jejich slitiny 39 nízkotavitelné slitiny Chemické složení a výroba U slitin k odlévání vyjadřuje 1. doplňková číslice stav po tepelném zpracování (jako u ocelí) U slitin tvářených vyjadřuje 1. a 2. doplňková číslice stav a jakost, příp. Rp0,2 42 XX XX. XX 5 Těžké neželezné kovy Podle ČSN [Drastík 1999, s.680] a [Kříž 2011, s.41 a 43] Hutní skupina 40 hliník tvářený 41 hliník slévárenský 42 slitiny hliníku tvářené (Al Cu -..) 43 slitiny hliníku slévárenské (Al Cu, Al Si,.) 44 slitiny hliníku tvářené (Al Mg -..) 45 nikl, zinek a jejich slitiny slévárenské 46 berylium a titan, jejich tvářené slitiny Chemické složení a výroba U slitin k odlévání vyjadřuje 1. doplňková číslice stav po tepelném zpracování (jako u ocelí) U slitin tvářených vyjadřuje 1. a 2. doplňková číslice stav a jakost, příp. Rp0,2 42 XX XX. XX
8 Druhy a označování kovových materiálů podle ČSN EN: Druhy ocelí podle ČSN EN [Kříž 2011, s.44] Nelegované oceli - nelegované oceli obvyklých jakostí (B) - nelegované jakostní oceli (Q) Legované oceli (určené pro zušlechťování nebo povrchové zpracování) - legované jakostní oceli - legované ušlechtilé oceli Označování kovových materiálů podle EN 1 Označování ocelí podle EN A. Číselné označování ocelí podle EN: Podle ČSN EN 10 027-2 [Kříž 2011, s.49] Číslo hlavní skupiny materiálu (1. ocel) Číslo skupiny ocelí Pořadové číslo (dvou až čtyřmístné) 1. XX XXXX Základní charakteristiky skupin ocelí tříděných podle EN [Kříž 2011, s.50]
9
10 B. Označování ocelí značkami podle EN Podle ČSN EN 10 027-1 [Kříž 2011, s.57] B1. Oceli označené podle jejich účelu a mechanických nebo fyzikálních vlastností G ocel na odlitky (pokud požadována) E oceli pro strojní součásti L oceli na potrubí P oceli pro tlakové nádoby S oceli pro ocelové konstrukce Min. Re (σkt) [MPa] (pro nejmenší tloušťku výrobku) Zaručená velikost nárazové práce KV při různých teplotách t : Teplota [ o C] Nárazová práce [J] +20 0-20 -30-40 -50-60 27 J JR J0 J2 J3 J4 J5 J6 40 J KR K0 K2 K3 K4 K5 K6 60 J LR L0 L2 L3 L4 L5 L6 N normalizačně žíháno nebo válcováno Q zušlechtěno M termomechanicky válcováno C zvláštní tvářitelnost za studena F pro kování E pro smaltování D pro žárové pokovování L pro nízké teploty W odolné proti atmosférické korozi T pro trubky H pro duté profily O pro konstrukce off shore Pozn. SH: zřejmě pro těžní plošiny na moři apod. X X XXX XX X Příklady ocelí označených podle ČSN EN [Kříž 2011, s.55]: S185, S355JR, S355J0, S355J2G3, S355K2G3 - ČSN EN 10025 (oceli válcované za tepla) S355N, S355NL - ČSN EN 10113-2 (jemnozrnné svařitelné oceli) (hodnoty KV jsou pevně dány) S355MC (S355NC) ČSN EN 10149-2 (-3) (ploché výrobky válcované za tepla z ocelí s vyšší mezí kluzu pro tváření, dodací podmínky pro termomechanicky válcované oceli - normalizačně žíhané) S235J0W, S355J2WP ČSN EN 10155 (konstrukční oceli se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi) S460Q ČSN EN 10 037 (plechy a široká ocel s vyšší mezí kluzu v zušlechtěném nebo vytvrzeném stavu)
11 Příklad oceli označ. podle ČSN EN vč. jejího chem. složení a mechanických vlastností [Kříž 2011, s.62]: Přehled vlastností oceli S235JR 1.0038 Druh oceli Dřívější označení Chemické složení v % hmot. ( rozbor tavby) Nelegovaná jakostní konstrukční ocel S235JRG2 podle EN 10025: 1990 +A1: 1993; RSt 37-2 podle DIN 17100; 11 375 podle ČSN C max. pro tloušťku v mm 16 >16 40 > 40 Mn max. Si max. P max. S max. N max. 0,17 0,17 0,20 1,40-0,035 0,035 0,012 0,55 Cu max. Mechanické vlastnosti oceli S235JR v podélném směru: Minimální mez kluzu ReH MPa pro výrobky jmenovité tloušťky v mm: 16 >16 40 >40 63 >63 80 >80 100 >100 150 >150 200 >200 250 235 225 215 215 215 195 185 175 Pevnost v tahu Rm MPa pro výrobky jmenovité tloušťky v mm : 3 100 > 100 150 > 150 250 360-510 350-500 340-490 Minimální tažnost v % ( L0 = 5.65 S0 ) pro výrobky jmenovité tloušťky v mm: >3 40 > 40 63 > 63 100 >100 150 >150< 250 26 25 24 22 21 Minimální nárazová práce KV ( J ) při 20 o C pro výrobky jmenovité tloušťky v mm: 150 > 150 250 27 27 Příklady dalších ocelí označených podle ČSN EN vč. jejích mechanických vlastností [Kříž 2011, s.64]
12 B2. Oceli označené podle jejich chemického složení a) Nelegované oceli (s výjimkou automatových ocelí) se středním obsahem manganu pod 1% [Kříž 2011, s.57] X XX... X X G ocel na odlitky C uhlíková ocel 100x střední hodnota rozsahu předepsaného obsahu uhlíku C E předepsaný maximální obsah síry R předepsaný rozsah pro obsah síry C pro tváření za studena D pro tažené dráty W pro svařovací dráty S pro pružiny U pro nástroje G jiné charakteristiky Symboly pro další předepsané přídavné prvky Příklad neuveden Příklad: b) Nelegované oceli se středním obsahem manganu 1%, nelegované automatové oceli a legované oceli (kromě rychlořezných ocelí) se středními obsahy jednotlivých legujících prvků pod 5% [Kříž 2011, s.58] X XX... XX X-X- G ocel na odlitky (pokud požadována) 100x střední hodnota rozsahu předepsaného obsahu uhlíku C Chemické značky legujících prvků charakterizujících ocel 100x střední hodnoty rozsahu (oddělené pomlčkami) uvedených legujících prvků (ve shodném pořadí) po vynásobení následujícími součiniteli: Prvek Součinitel Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4 Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, 10 V, Zr Ce, N, P, S 100 B 1 000 10 CrMo 56-10 - ČSN15 313 (pro ploché výrobky z ocelí pro tlakové nádoby a zařízení) (označení oceli odpovídá obsahu: 0,08-0,14 % C; 0,5 % Si; 0,4-0,8 % Mn; 2-2,5% Cr; 0,3% Cu; 0,9-1,1% Mo ) Poznámka: v podkladech [Kříž 2011] je uvedena jako číslice pro obsah Cr: 9, což neodpovídalo uvedenému obsahu 2-2,5% Cr se stř. hodnotou 2,25%, proto opraveno tak, že: 56 x 4 / 100 = 2,25% Cr )
13 Příklady: c) Legované oceli (kromě rychlořezných ocelí) s obsahem minimálně jednoho legujícího prvku 5% [Kříž 2011, s.59] X XX... XX X-X- G ocel na odlitky X ocel se střední hodnotou obsahu min. jednoho legujícího prvku 5% 100x střední hodnota rozsahu předepsaného obsahu uhlíku C Chemické značky legujících prvků charakterizujících ocel Střední hodnoty rozsahu (oddělené pomlčkami) uvedených legujících prvků (ve shodném pořadí) zaokrouhlených na nejbližší vyšší číslo: X2 CrNiMo 17-13-2 - ČSN 17 349 X5 CrNi 18-10 Ekvivalentní označení EN ČSN EN (EU) (ČR) X5 CrNi 18-10 X5 CrNi 18-10 (1.4301) (1.4301) Obsah prvků - ČSN 17 240 (korozivzdorná austenitická ocel): ČSN (ČR) 17 240 DIN (Německo) X5 CrNi 18-10 (1.4301) ANSI (USA) JIS (Japan) 304 SUS 304 C Si Mn P S N Cr Ni 0,07 % 1,00 % 2,00 % max. 0,045% max. 0,030% 0,11 % 17,00 19,50 % 8,00 10,50 % d) Rychlořezné oceli [Kříž 2011, s.60] X X-X- Příklad: HS rychlořezné oceli Obsah legujících prvků (oddělený pomlčkami) v pořadí: - wolfram (W) - molybden (Mo) - vanad (V) - kobalt (Co) HS 10-4-3-10 - ČSN 19 861, ČSN EN 1.3207, oborové označení podle Poldi Radeco: M 10 (rychlořezná kobalt-molybden-wolfram-vanadová ocel) Ekvivalentní označení EN ČSN EN (EU) (ČR) HS 10-4-3-10 HS 10-4-3-10 (1.3207) (1.3207) ČSN (ČR) DIN (Německo) ANSI (USA) JIS (Japan) 19 861 --- --- --- Obsah prvků C Si Mn Cr W Mo V Co 1,20-1,35 % 0,45 % 0,45 % 3,80-4,50 % 9,00 10,00% 3,20-3,90 % 3,00-3,50 % 9,50-10,50 % Přehled nástrojových ocelí viz v Příloze č. 2.
14 2 Označování litin podle EN Podle ČSN EN 1560 [Kříž 2011, s.65] Grafit: L lupínkový S kuličkový M temperovaný V vermikulární N ledeburitická litina Y zvláštní struktura Matrice: A austenit F ferit P perlit M martenzit L ledeburit Q kaleno T kaleno a popuštěno W bílý lom (temperovaná litina) B černý lom (temperovaná litina) Na dalších pozicích: buď: mechanické charakteristiky: a zkušební vzorek: S odděleně litý U přilitý C z odlitku Příklad: EN GJSF-350-22U, EN GJL-HB155 nebo: chemické složení Příklad: EN GJL- X300NiMn 13-7 EN GJ X X -XX XX 3 Označování hliníku a jeho slitin podle EN Podle ČSN EN 1560 [Kříž 2011, s.67] W tvářený výrobek (ČSN EN 573) B ingoty (housky) (ČSN EN 1780) M předslitiny (slitiny určené pouze k přidání do taveniny pro upravení složení nebo řízení obsahu doprovodných prvků Další pozice viz [Kříž 2011, s.67] EN A X..
Druhy a označování kovových materiálů podle DIN - ISO: [Kříž 2011, s.33] 15
16 Literatura: [Drastík 1999]: DRASTÍK, F. et al.: Strojnické tabulky pro konstrukci i dílnu. 2. doplněné vyd. Ostrava: MONTANEX, ISBN 80-85780-95-X. 1999 [Kříž 2011] Kříž A: Rozdělení a označování ocelí. Výukové podklady. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní. Katedra materiálu a strojírenské metalurgie, 2011 [Ferona 2011] Přiřazení značek ocelí ČSN značkám EN dle národních příloh ČSN EN. http://www.ferona.cz/cze/katalog/oceli.php?typ=3, 2011 (poskytli: Ing. I. Mazínová a Ing. L. Bartoň, Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní. Katedra konstruování strojů) [Fürbacher 2006] Fürbacher I. et al: Lexikon technických materiálů. Praha: Odborné nakladatelství technické literatury, 2006 [Schmidt 1956] Schmidt Z., Dobrovolný B.: Technická příručka. Praha: Nakladatelství Práce, 1956 [Výběr 2011] Výběr základních materiálů používaných při zkouškách svářečů a při výrobě svařovaných konstrukcí. 2011 (poskytl: Doc. Ing. J. Kalous, CSc. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní. Katedra materiálu a strojírenské metalurgie)