Stal S235, S355 — granica plastyczności i właściwości

Q: Jaka jest granica plastyczności stali S355?

355 MPa dla grubości do 16 mm, 345 MPa dla 16–40 mm, 335 dla 40–63, 325 dla 63–80 i 315 MPa dla 80–100 mm (EN 10025-2). Wytrzymałość na rozciąganie Rm — 470–630 MPa dla 3–100 mm.

Q: Czym różni się S235 od S355?

Wytrzymałością: ReH 235 wobec 355 MPa (do 16 mm), Rm 360–510 wobec 470–630 MPa. S355 ma więcej manganu (do 1,60 % wobec 1,40 %), więc dopuszczalny CEV jest wyższy (0,45 wobec 0,35 do 30 mm) i grube elementy wcześniej wymagają podgrzewania. S235 ma za to większe wydłużenie (26 wobec 22 %).

Q: Czym różnią się S355JR, S355J0, S355J2 i S355K2?

Tylko udarnością, wytrzymałość jest ta sama. JR — 27 J w +20 °C, J0 — 27 J w 0 °C, J2 — 27 J w −20 °C, K2 — 40 J w −20 °C. Do konstrukcji pracujących w mrozie wybiera się J2 lub K2.

Q: Jaka jest granica plastyczności stali nierdzewnej 1.4301 (304)?

Rp0,2 co najmniej 230 MPa dla blachy walcowanej na zimno i 210 MPa dla blachy grubej walcowanej na gorąco; Rm 540–750 i 520–720 MPa, wydłużenie A co najmniej 45 % (EN 10088-2).

Q: Czy S355 trzeba podgrzewać przed spawaniem?

Nie rozstrzyga o tym sam gatunek. Decyduje rzeczywisty CEV z atestu, łączna grubość złącza, wodór dyfundujący w spoiwie i energia liniowa. Cienkie elementy z niskim CEV zwykle spawa się bez podgrzewania, grube — często z nim. Policz to w kalkulatorze podgrzewania.

Stal S355 o grubości do 16 mm ma minimalną granicę plastyczności ReH 355 MPa i wytrzymałość na rozciąganie Rm 470–630 MPa, S235 — 235 MPa i 360–510 MPa. Liczba w nazwie gatunku to granica plastyczności najcieńszych wyrobów: od 16 mm spada stopniowo, więc blacha S355 o grubości 50 mm gwarantuje już tylko 335 MPa. Niżej tabele EN 10025-2 według grubości, udarność, CEV i stale nierdzewne wg EN 10088-2.

Krótka odpowiedź

S235: ReH ≥ 235 MPa, Rm 360–510 MPa; S355: ReH ≥ 355 MPa, Rm 470–630 MPa (grubość do 16 mm, EN 10025-2). S275 leży pośrodku: 275 MPa i 410–560 MPa. Powyżej 16 mm granica plastyczności jest niższa: S355 o grubości 40 mm — 345 MPa, 80 mm — 325 MPa. Litery po liczbie (JR, J0, J2, K2) nie mówią o wytrzymałości, tylko o udarności: w jakiej temperaturze gwarantowane jest 27 albo 40 J. Pełna tabela według grubości jest niżej.

Granica plastyczności ReH według grubości, MPa

EN 10025-2 gwarantuje minimalną górną granicę plastyczności ReH, a gwarancja maleje wraz z grubością wyrobu: gruba blacha stygnie przy walcowaniu wolniej i ma grubsze ziarno. Grubość w mm, wartości w MPa (N/mm²):

Minimalna granica plastyczności ReH, MPa, według grubości nominalnej w mm (EN 10025-2:2019)
Gatunek	≤ 16	16–40	40–63	63–80	80–100
S235	235	225	215	215	215
S275	275	265	255	245	235
S355	355	345	335	325	315
S460	460	440	420	400	—

S460 w wydaniu EN 10025-2 z 2019 roku obejmuje tylko wyroby długie (kształtowniki i pręty); dla 80–100 mm nasze źródła się rozjeżdżają, więc komórka jest pusta. S420 w EN 10025-2 nie ma: dostarcza się ją wg EN 10025-3 (normalizowana, S420N/NL) albo EN 10025-4 (walcowana termomechanicznie, S420M/ML) — wtedy sprawdzaj atest wg tej normy.

Reklama

Wytrzymałość na rozciąganie Rm i wydłużenie A

Rm podaje się jako przedział — minimum i maksimum. Bardzo cienkie wyroby (poniżej 3 mm) mają przedział wyższy. Wydłużenie A mierzy się na próbce proporcjonalnej:

Wytrzymałość na rozciąganie Rm i minimalne wydłużenie A (próbki wzdłużne, L₀ = 5,65√S₀)
Gatunek	Rm, MPa, t < 3 mm	Rm, MPa, 3–100 mm	A min, %, 3–40 mm
S235	360–510	360–510	26
S275	430–580	410–560	23
S355	510–680	470–630	22
S460	—	550–720	17

Dla 40–63 i 63–100 mm minimalne wydłużenie jest o jeden i dwa punkty niższe (S355: 21 i 20 %). Na szerokiej blasze (od 600 mm) próbkę pobiera się w poprzek walcowania i minima są jeszcze niższe — atest mówi, w jakim kierunku badano. Dla S355K2 źródła podają 20–22 %; rozstrzyga atest.

Udarność KV: JR, J0, J2, K2

Litery po liczbie mówią, w jakiej temperaturze robiono próbę Charpy V i jaką energię musiała osiągnąć. Wytrzymałość JR i J2 jest ta sama — różni się tylko gwarancja ciągliwości.

Praca łamania KV (Charpy V) według symbolu jakości
Symbol	Temperatura badania, °C	KV min, J	Gatunki
JR	+20	27	S235, S275, S355, S460
J0	0	27	S235, S275, S355, S460
J2	−20	27	S235, S275, S355, S460
K2	−20	40	S355, S460

Do konstrukcji pracujących na zewnątrz w mrozie i obciążonych dynamicznie projektant wpisuje J2 albo K2; JR (+20 °C) mówi tylko, że stal nie jest krucha w temperaturze pokojowej.

Równoważnik węgla CEV — wartości maksymalne

CEV = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 liczy się z analizy wytopowej. EN 10025-2 ogranicza go według grubości (mm), w %:

Maksymalny CEV, %, według grubości nominalnej w mm (analiza wytopowa)
Gatunek	≤ 30	30–40	40–150
S235	0,35	0,35	0,38
S275	0,40	0,40	0,42
S355	0,45	0,47	0,47

To maksima; rzeczywisty CEV wytopu jest w ateście 3.1 i zwykle jest niższy. Właśnie tę liczbę, a nie tabelę, wpisuje się do kalkulatora równoważnika węgla, a potem do kalkulatora podgrzewania: CEV, łączna grubość złącza, wodór w spoiwie i energia liniowa decydują, czy i do ilu stopni podgrzewać. Dlaczego — w artykule o spawalności stali.

Jak czytać oznaczenie S355J2+N

Pełne oznaczenie wg EN 10027-1 składa się z członów, a każdy ma swoją rolę:

Oznaczenie S355J2+N człon po członie
Człon	Znaczenie
S	stal konstrukcyjna (structural)
355	minimalna granica plastyczności ReH w MPa dla grubości do 16 mm
J2	praca łamania 27 J w temperaturze −20 °C
+N	stan dostawy: normalizowany lub walcowany normalizująco; +AR — surowo walcowany
1.0577	numer materiału S355J2 wg EN 10027-2

Blacha z oznaczeniem S355J2+N gwarantuje więc 355 MPa do 16 mm, 27 J w −20 °C i stan normalizowany, a atest 3.1 (EN 10204) pokazuje rzeczywiste wartości tego wytopu. Więcej o literach i zamiennikach — w tablicy odpowiedników gatunków stali.

Co z tych liczb wynika dla spawania

Spoina nie słabsza od blachy. Spoiwo dobiera się tak, by granica plastyczności stopiwa nie była niższa niż ReH materiału rodzimego; klasa wytrzymałości jest w oznaczeniu drutu lub elektrody.
Udarność w tej samej temperaturze. Przy stali J2 stopiwo też musi przejść próbę udarności w −20 °C — sprawdź symbol temperatury udarności spoiwa.
Grubiej — więcej podgrzewania. Powyżej 30 mm S355 może mieć CEV do 0,47 zamiast 0,45, a złącze szybciej odprowadza ciepło — policz to w kalkulatorze podgrzewania.
Grubość spoiny pachwinowej z wytrzymałości. Grubość obliczeniową dobiera się do obciążenia i gatunku stali — kalkulator spoiny pachwinowej.

Stale nierdzewne wg EN 10088-2: Rp0,2, Rm, A

Stale nierdzewne nie mają wyraźnej granicy plastyczności, dlatego podaje się umowną granicę Rp0,2. Wartości dla stanu przesyconego: C — taśma i blacha walcowana na zimno do 8 mm, P — blacha gruba walcowana na gorąco do 75 mm:

Stale nierdzewne, stan przesycony: Rp0,2, Rm, A wg EN 10088-2
Gatunek EN	AISI	Wyrób	Rp0,2 min, MPa	Rm, MPa	A min, %
1.4301	304	C, blacha ≤ 8 mm	230	540–750	45
1.4301	304	P, blacha gruba ≤ 75 mm	210	520–720	45
1.4307	304L	C, blacha ≤ 8 mm	220	520–700	45
1.4307	304L	P, blacha gruba ≤ 75 mm	200	500–700	45
1.4404	316L	C, blacha ≤ 8 mm	240	530–680	40
1.4404	316L	P, blacha gruba ≤ 75 mm	220	520–670	45
1.4571	316Ti	C, blacha ≤ 8 mm	240	540–690	40
1.4571	316Ti	P, blacha gruba ≤ 75 mm	220	520–670	40
1.4462	2205	C, blacha ≤ 8 mm	500	700–950	20
1.4462	2205	P, blacha gruba ≤ 75 mm	460	640–840	25

Gatunki austenityczne mają Rp0,2 zbliżone do S235 (200–240 MPa), ale wydłużenie 40–45 % zamiast 26 %. Duplex 1.4462 ma Rp0,2 mniej więcej dwa razy wyższe niż austenityczne. Jak je spawać — w artykule spawanie stali nierdzewnej.

Gdzie dalej

Odpowiedniki gatunków EN, PN, GOST i AISI — tablica odpowiedników gatunków stali. Równoważnik węgla z atestu — kalkulator CE, temperatura podgrzewania — kalkulator podgrzewania, grubość spoiny — kalkulator spoiny pachwinowej.

Częste pytania

Jaka jest granica plastyczności stali S355?