Materiály

Číselné značení ocelí ke tváření a slitin železa na odlitky v České a Slovenské republice

Jednotlivé druhy materiálu se běžně označují značkami sestavenými buď z písmen nebo číslic anebo z kombinací písmen a číslic. Oceli jsou ve všech zemích, které je vyrábějí, označovány jednak podle národních technických norem a jednak závodními značkami jednotlivých výrobců. Závodními značkami se označují oceli, které nejsou dosud v příslušné zemi normalizovány nebo oceli normalizované z důvodu rozeznání původu výrobce. Systémy označování v jednotlivých zemích se velmi liší. V poslední době však přebírají jednotlivé země Evropského společenství stále více značení podle EN, čímž dochází k postupnému sjednocování značení. V technické dokumentaci pocházející z těchto zemí se však i nadále velmi často setkáváme s označením podle národní technické normy.

V České a Slovenské republice se používá odlišný postup, kdy nově vydávané nebo normalizované materiálové listy jsou dávány do souladu s EN, značeny jsou však i nadále tradičním dále uvedeným způsobem.

 

Označování ocelí ke tváření

Materiálové listy ocelí ke tváření jsou zařazeny ve třídě norem 41. Toto první dvojčíslí šestimístného čísla je odděleno od zbývajících čtyř číslic čísla normy mezerou (např. ČSN, resp. STN 41 1375). Celé číslo normy se čte po dvojčíslích (platí též pro slitiny železa na odlitky).

Hlavním kritériem pro označování ocelí je jejich chemické složení, přihlíží se i k účelu použití. Základní číselná značka je pětimístné číslo, uvedené v čísle materiálového listu za první číslicí 4. První dvojčíslí této značky je odděleno mezerou od zbývajícího trojčíslí (11 375) a tak se celá značka čte (dvojčíslí + trojčíslí). Za základním číselným označením je uvedeno, je-li třeba, doplňkové číslo, oddělené tečkou – viz též uvedené schéma.

Schéma číselného značení tvářených ocelí:

základní číselná značka doplňkové číslo
X X X X X . X X
třída oceli pořadová číslice stav oceli v závislosti na tepelném zpracování stupeň přetváření

Rozdělení ocelí do tříd:

Třída oceli Oceli podle účelu použití Oceli podle stupně legování Charakteristika oceli
10 konstrukční nelegované oceli s předepsanými hodnotami mechanických vlastností, u nichž se chemické složení zpravidla nepředepisuje
11 oceli s předepsanými hodnotami mechanických vlastností a s předepsaným obsahem C, P, S, popř.(P+S) i dalších prvků
12 oceli s předepsaným obsahem C, Mn, Si, P, S popř.(P+S) i dalších prvků
13 legované nízkolegované oceli, legované zpravidla prvky: Mn,Si, Mn-Si, Mn-V
14 nízkolegované oceli, legované zpravidla prvky: Cr,Cr-Al, Cr-Mn, Cr-Si, Cr-Mn-Si
15 nízkolegované oceli, legované zpravidla prvky: Mo,Mn-Mo, Cr-Mo, Cr-V, Cr-W, Mn-Cr-V, Cr-Si-Mo-V, Cr-Mo-V-W
16 nízkolegované a středně legované oceli, legované zpravidla prvky: Ni, Cr-Ni, Ni-V, Cr-Ni-Mn, Cr-Ni-V, Cr-Ni-W, Cr-Ni-Mo, Ni-V-W, Cr-Ni-V-W
17 středně legované a vysokolegované oceli, legované prvky: Cr, Ni, Cr-Ni, Cr-Mo, Cr-V, Cr-Al, Cr-Ni-Mo, Cr-Ni-Ti, Cr-Mo-V, Mn-Cr-Ni, Mn-Cr-Ti, Mo-Cr-V, Cr-Ni-Mo-V, Cr-Ni-Mo-W, Cr-Ni-Mo-Ti, Cr-Ni-V-W, Cr-Ni-W-Ti, Cr-Ni-Ti-Al,Cr-Mn-Ni-N, Mn-Cr-Mo-V, Cr-Ni-Mo-V-W,Cr-Ni-Mo-V-W-Ti
19 nástrojové nelegované oceli s předepsaným obsahem C, Mn, Si, P, S
legované nízkolegované, středně legované a vysokolegované oceli, legované prvky: Cr, V, Cr-Ni, Cr-Mo, Cr-Si,Cr-V, Cr-W, Cr-Al, Cr-Ni-W, Cr-Si-V, Cr-Mo-V, Cr-V-W, Cr-Ni-Mo-V, Cr-Ni-Mo-W, Cr-Ni-V-W, Cr-Mo-V-W, Cr-V-W-Co, Cr-Mo-V-W-Co

 

Mechanické zkoušky

Základními vlastnostmi každého výrobku jsou jeho mechanické vlastnosti, které charakterizují odolnost výrobku proti vnějším silám a to jak statickým tak i dynamickým. Tyto vlastnosti se zjišťují normalizovanými zkouškami. Statickými mechanickými zkouškami se hodnotí chování materiálu jak za krátkodobého, tak i dlouhodobého působení stálých nebo pomalu a spojitě se měnících sil. Při krátkodobém působení se jedná především o zkoušku tahem (výjimečně tlakem) a o zkoušky tvrdosti. Dlouhodobé statické zkoušky jsou pak zkoušky tečení a relaxace.

Výsledky statických zkoušek nedávají žádné informace o chování materiálu při namáhání dynamickém, kterým jsou v technické praxi často zatěžovány pohybující se strojní součásti. Při nich dochází často k poruše soudržnosti silami, které zdaleka nedosahují hodnot téhož materiálu zjištěných statickými zkouškami. Rostou-li zatěžující síly skokem, jedná se o namáhání rázové, jestliže se opakovaně mění, jedná se o namáhání cyklické.

Statická zkouška tahem

Zkouška tahem spočívá v deformaci zkušební tyče postupně se zvyšujícím tahovým zatížením předepsanou (poměrně malou) rychlostí, obvykle až do lomu. Cílem je stanovení napěťových a deformačních parametrů zkoušeného materiálu. Tato zkouška se provádí podle ČSN EN 10002-1 (42 0310). Běžná zkouška se provádí za okolní teploty mezi 10 až 35 0C (v arbitrážních případech 23 +/- 5 0C), podle potřeby se ale materiály zkouší i za teplot mnohem vyšších nebo nižších (kryogenních).

Zkušební tyče

Zkušební tyče jsou kruhové, obdélníkové, čtvercové nebo víceúhelníkové. Konce tyčí, které slouží k upnutí, mají průřez větší, než je část tyče, která je určená k měření.

Poznámka Na základě dohody může zkušební tyč nekruhového průřezu být zkoušena i bez rozšířených upínacích konců. U pásů a tyčí o výrobní šířce menší než 20 mm mohou mít zkušební tyče šířku zkoušeného výrobku.

Kruhové tyče se obvykle vyrábějí obráběním (jemným soustružením, popř. broušením), tyče nekruhového průřezu frézováním. Tyče z plechů nebo pásů se v sériové výrobě někdy z úsporných důvodů vyrábějí vystřihováním ve střižném nástroji nebo i bez rozšířených konců nejčastěji střihem na kotoučových nůžkách. V tomto případě je však nutno počítat s určitým zpevněním střižených hran, což má vliv zejména na hodnotu meze kluzu, která se tím zvyšuje v průměru asi o 15 MPa. Vliv zpevnění hran lze odstranit dodatečným obroušením zpevněné vrstvy. Výrobky stálého průřezu (tyče, dráty, profily) a lité tyče z litin a neželezných kovů se rovněž mohou zkoušet, aniž by byly předem obrobeny.

Obrázek zkušební tyče s hlavami pro upnutí do čelistí trhacího zkušebního stroje

Shora:

kruhová ocelová

obdélníková ocelová tyč

kruhová litinová tyč

image005

image006

Na zkušební tyči se vyznačí vzdálenost, na níž se zjišťují všechny potřebné hodnoty nutné pro výpočet mechanických parametrů zkoušeného materiálu. Tato vzdálenost s označením L0 se nazývá počáteční měřená délka, která závisí nebo nezávisí na průřezu zkušební tyče. Podle toho se pak nazývá zkušební tyč jako poměrná nebo nepoměrná.

Poměrné zkušební tyče

U poměrných zkušebních tyčí se počáteční měřená délka vztahuje k počáteční ploše příčného průřezu tyče S0. Počáteční měřená délka L0 se vypočítává ze vztahu

image007,

kde koeficient k = 5,65 nebo 11,3, přednostně se používá koeficient 5,65. Hodnota počáteční délky se zaokrouhlí na násobek 5 [mm].

Poznámka Koeficient k je odvozen od počáteční měřené délky tyče kruhového průřezu, která byla původně stanovena jako pětinásobek počátečního průměru tyče d0, tj. L0 = 5.d0. Taková tyč je označovaná jako krátká tyč. Podobně se používá tyč s dvojnásobnou počáteční měřenou délkou L0, která byla původně stanovena jako desetinásobek počátečního průměru tyče d0, tj. L0 = 10.d0. Taková tyč je označovaná jako dlouhá tyč.

Pětinásobek průměru (krátká tyč) je L0 = 5.d0 = 5,65.S0, kde S0 je počáteční plocha příčného průřezu tyče.

Desetinásobek průměru (dlouhá tyč) je       L0 = 10.d0 = 11,3.S0, kde S0 je počáteční plocha příčného průřezu tyče.

Počáteční měřená délka L0 musí být minimálně 20 mm. Pokud by byla počáteční délka kratší, použije se tyč s počáteční měřenou délkou vypočtenou koeficientem k=11,3, nebo se použije nepoměrná zkušební tyč.

Nepoměrné zkušební tyče

Nepoměrné zkušební tyče jsou ty, u nichž počáteční měřená délka L0 není vázána na počáteční průřez tyče S0. V praxi se používají délky 50, 80, 100 a 200 mm, není je ale možno volit libovolně. Jejich volba závisí na tvaru a rozměru zkoušených výrobků.

Použití zkušebních tyčí u pravoúhlých a kruhových průřezů

– zkušební tyče z pásů a plechů o tloušťce pod 3 mm (pro zkoušení se používají poměrné i nepoměrné tyče).

– poměrné tyče: Pro určení měřené délky se používá koeficient k=5,65 nebo k=11,3.

– nepoměrné tyče: Zkušební tyče o tloušťce 0,5 až 3 mm jsou dvojího rozměru, buď mají šířku b0=20 mm a počáteční měřenou délku L0=80 mm, nebo mají šířku b0=12,5 mm a počáteční měřenou délku L0=50 mm.

V případě, že jsou zkoušeny tyče o tloušťce 0,5 až 3 mm a šířce rovné šířce výrobku (pásu, tyče), která je menší než 20 mm, je možné použít jen měřenou délku L0=50 mm.

Zkušební tyče obdélníkového průřezu (pásy, plechy) o tloušťce menší než 0,5 mm mají výhradně šířku 12,5 mm a počáteční měřenou délku L0=50 mm.

– zkušební tyče z drátů a tyčí o průměru nebo tloušťce do 4 mm:

Pro zkoušení drátů a tyčí (nejedná se o pásy a plechy) o tloušťkách 4 mm a menších se používají nepoměrné zkušební tyče o délkách 100 nebo 200 mm.

– zkušební tyče z pásů a plechů o tloušťce nejméně 3 mm a z drátů a tyčí o průměru nebo tloušťce přes 4 mm (pro zkoušení se používají poměrné i nepoměrné tyče):

– poměrné tyče: Pro určení měřené délky se používá koeficient k=5,65 nebo k=11,3. Pro tyče kruhového průřezu se používají přednostně měřené délky zkušebních tyčí vypočtené s koeficientem k=5,65. Doporučené průměry tyčí jsou 5, 10 a 20 mm.

– nepoměrné tyče: Nepoměrné tyče se používají vždy, když se jedná o nekruhový průřez. Při šířce zkušební tyče 20 mm musí být měřená délka tyče 80 mm, při šířkách tyčí 25 nebo 40 mm musí být měřená délka 200 mm.