Kon Harjoitus 4: standardit ja terästunnukset. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikka Aalto-yliopisto

Transkriptio

1 Kon Harjoitus 4: standardit ja terästunnukset Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikka Aalto-yliopisto

2 Harjoitus 4 Tällä kerralla tutustutaan erilaisiin terästen nimikejärjestelmiin ja samalla myös erilaisiin standardeihin. Tavoitteet: Osaat nimetä yleisimmät käytetyt terästen nimeämisjärjestelmät Tunnistat, millä logiikalla kurssin harjoituksissa käsitellyt terästen nimet on muodostettu ja mitä teräksistä voidaan tunnistaa pelkän nimen perusteella. Tunnistat kurssin loppuosan luennoilla (Terästen ominaisuudet - luennot) käsiteltävät teräsryhmät pääpiirteissään nimen perusteella. 2

3 Terässtandardeja Standardit määrittelevät: Sanastot ja termit Luokitteluperusteet Nimikkeet Teräslajit Teräslajien määritelmät Toimitusehdot Aineenkoetusmenetelmät Soveltamisalat, velvoitteet Valmistusmenetelmät Vaatimukset: koostumus, mekaaniset ominaisuudet, muut ominaisuudet Tarkastukset, merkinnät 3

4 Terässtandardeja Euroopassa nykyään yleiseurooppalaiset yhtenäiset EN-standardit. Korvaavat vanhat kansalliset standardit: Uudet: SFS-EN, DIN-EN, jne. Vanhat kansalliset: SFS (Suomi), DIN (Saksa), AFNOR (Ranska), BS (Iso-Britannia), UNI (Italia), SS (Ruotsi), UNE (Espanja),... 7

5 EN-standardin mukaiset nimikkeet SFS-EN esittelee periaatteet terästen nimikkeiden muodostamisesta: SFS-EN Terästen nimikejärjestelmät. Osa 1: Terästen nimikkeet SFS-EN Terästen nimikejärjestelmät. Osa 2: Numeerinen järjestelmä. SFS-EN mukaiset nimikkeet muodostuvat tunnuskirjaimista, numeroista sekä mahdollisesta lisätunnuksista Luokka 1: teräksen käyttötarkoitukseen ja mekaanisiin tai fysikaalisiin ominaisuuksiin perustuvat nimikkeet. tunnuskirjain kuvaa teräksen sovelluskohteen ja numerot kertovat sen keskeiset ominaisuudet. Lisätunnus kuvaa soveltuvuutta tiettyyn tarkoitukseen (esim. korkea lämpötila). Luokka 2: teräksen kemialliseen koostumukseen perustuvat nimikkeet teräkset jaotellaan kemiallisen koostumuksen mukaisesti neljään alaryhmään. 8

6 SFS-EN Eurooppalaisessa järjestelmässä käytössä myös numerotunnusjärjestelmä. Esimerkiksi materiaaliryhmätunnus, 1 = teräs. 43 = taulukosta seosaineiden mukaan tuleva ryhmätunnus: Mo-, Nb- ja Ti-seostetut rst-teräkset, joiden Ni-pitoisuus yli 2,5 %. 10 = järjestysnumero. Käytössä erityisesti ruostumattomien terästen kohdalla. Järjestelmässä on varaus tulevaisuudessa antaa järjestysnumerot 4 numeroisina eli muodossa: 1.43XXXX 9

7 Amerikkalainen systeemi AISI/SAE, ASTM, UNS, ASME, ANSI Amerikkalaisiin terästunnuksiin törmää usein YVL, korkealämpötilasovellus, petrokemia, autoteollisuus Eli lähes kaikissa sovelluskohteissa Teräslajien merkinnät monesti yhtenevät: AISI/SAE 304 ASTM A , Type 304 UNS S30400 SFS-EN mukaisesti tosin

8 Terässtandardien vertaaminen Eri kansallisten standardien välillä ei ole teräksiä. Pois lukien yleiseurooppalaiset EN-standardit Standardien välille löytyy usein teräs. Eroja koostumusten ja mekaanisten ominaisuuksien välillä. Eroja määrittelyiden ja velvoitteiden välillä Joskus taas ei ole vastaavaa terästä. 11

9 Duplex Austenittii set Ferriittiset EN ja AISI/SAE tunnusten vastaavuuksia ruostumattomille teräksille L LN LN H / L 304N S S / / / L / LN Ti 316N 316H L LN H H MoLN L S Martensiittiset / / / PH-laadut * * * * * * Ei AISI/SAE tunnuksia (SAF) 12

10 Vanhat kansalliset standardit (EU) ja terästen kauppanimet Vanhoihin terästunnuksiin törmää vielä hyvin usein Vanhat piirustukset ja vaatimukset Vanhat ukot Sovelluskohteet Muuttumattomat käytännöt Lisäksi teräsvalmistajien omia nimiä teräksilleen. Nimeämisessä rajana lähinnä taivas 13

11 Terässtandardeja Muita tärkeitä standardeja: EN AISI/SAE (USA), ASTM (USA), UNS (USA ), JIS (Japani), GOST (Venäjä), yms. Kansainvälinen ISO 14

12 C45 34CrNiMo6 X5CrNi18-10 S355JO Seostamaton teräs Seostamaton teräs X = Seosteräs S = Rakenneteräs Mn-pitoisuus < 1 % Mn-pitoisuus > 1 % Seosaineet alle 5 % Vähintään yksi seosaine on yli 5 % C-pitoisuus 0,45 % kerroin 100 Ei muita seosaineita eikäehtoja C-pitoisuus 0,34 % kerroin 100 Cr-pitoisuus 1,5 % kerroin 4 Ni ja Mo seostus C-pitoisuus 0,05 % Keskiarvo, kerroin 100 Seosaineet: kromi 18 % ja nikkeli 10 % kerroin 1 Vähimmäismyötölujuus 355 MPa Iskusitkeysluokka J0 = iskusitkeys 27 J koelämpötilassa 0 C Matalaseosteisten terästen tapauksessa nimessä ilmoitetaan yleensä yhden tai kahden keskeisimmän seosaineen tunnukset sekä kertoimella sovitettu koostumuskeskiarvo. Muut merkittävät seosaineet ilmoitetaan vain seosaineen tunnuksella. Esimerkiksi: 34CrNiMo6, 42CrMo4, 18CrNiMo6-7. Näin olleen teräksen kaikkien seosaineiden pitoisuutta ei voida päästellä suoraan nimen perusteella 15

13 R320MnQ HC420M HS P355NH R = ratakiskoteräs H = kylmävalssattu kylmämuovattava luja levytuote HS = pikateräs P = paineastiateräs 320: vähimmäiskovuus 320 HB. Mn: suuri Mnpitoisuus Q: nuorrutuskäsittely C: kylmävalssattu 420: vähimmäismyötölujuus 420 MPa. M: termomekaanisesti valssattu Seosaineiden järjestys: W-Mo-V-Co Eli: 2 % wolframia, 9 % molybdeeniä, 1 % vanadiinia ja 8 % kobolttia. 355: vähimmäinmyötölujuus 355 MPa N: normalisoitu H: korkea käyttölämpötila 16

14 USAlaisia standardoijia yms. AISI = American Iron and Steel Institute Terästeollisuuden järjestö SAE = Society of Automotive Engineers Autoteollisuuden järjestö, mutta kattaa muitakin aloja UNS = Unified Numbering System ASTM ja SAE ylläpitämä yhtenäinen numerointijärjestelmä ASTM = American Society for Testing and Materials Suurin standardien kehittäjä ASME = American Society of Mechanical Engineers ASME Boiler and Pressure Vessel Code ANSI = American National Standards Institute Linkki: USA (SDOs) 17

15 AISI/SAE-tunnukset Hiili-, seos- ja ruostumaton teräs laadut. Puolivalmiit takeet sekä kuuma- ja kylmämuokatut tuotteet, kuten tangot, nauhat ja levyt yms. Yleensä nelinumeroinen merkintä esittää hiili- ja seosterästen kemiallisen koostumuksen. Eräät seosteräkset merkitään viidellä numerolla. prefiksi E merkitsee sähköuunirautaa prefiksi H merkitsee standardi karkenevaa viimeiset kaksi numeroa ja viisinumeroisessa merkinnässä viimeiset kolme numeroa osoittavat hiilipitoisuusluokan Kaksi ensimmäistä numeroa perustuvat teräksen seosaineisiin 18

16 AISI/SAE terästen nimikkeet koneenrakennuksessa käytettäville laaduille SAE 1078 on hiiliteräs, jonka hiilipitoisuusluokka on 0,78 % ja se kuuluu teräsryhmään johon on seostettu maksimissaan 1 % mangaania. SAE 4140 on kromilla ja molybdeenilla seostettu teräs, jonka hiilipitoisuusluokka on 0,4 %. SAE 4340 on nikkelillä, kromilla ja molybdeenilla, jonka hiilipitoisuusluokka on 0,4 %. SAE 5150 on kromilla (0,7-0,9 %) seostettu teräs, jonka hiilipitoisuusluokka on 0,5 %. SAE 50B60 on kromilla (0,4-0,6 %) ja boorilla seostettu teräs, jonka hiilipitoisuusluokka on 0,6 %. 19

17 AISI/SAE numerotunnukset ruostumattomille teräksille Austeniittisen mikrorakenteen omaavat: 300-sarja Mn-seosteiset austeniittiset: 200-sarja Ferriittisen ja martensiittisen mikrorakenteen omaavat: 400-sarja 20

18 Terästen nimeämiskäytännöt Terästen nimeämisessä ei ole olemassa yhtenäistä käytäntöä. Eri standardit ja normit käyttävät nimissä hyvin erilaisia tapoja. Yleisiä ovat: Seosaineet, Mekaaniset ominaisuudet: myötö- ja murtolujuus, kovuus Satunnaiset lukusarjat Jos kuitenkin tuntee terästen standardeja, voi nimen perusteella päätellä ja tunnistaa teräksen varsin hyvin. 21