Stal konstrukcyjna S420N 1.8902
S420N jest niskostopową stalą konstrukcyjną o podwyższonej granicy plastyczności, przeznaczoną przede wszystkim do wykonywania wysoko obciążonych konstrukcji stalowych i spawanych. W porównaniu z popularnymi gatunkami S235JR, S275JR i S355JR charakteryzuje się wyższą wytrzymałością. Minimalna granica plastyczności dla wyrobów o grubości do 16 mm wynosi 420 MPa. Stal jest dostarczana w stanie normalizowanym lub walcowanym normalizująco, co zapewnia odpowiednią kombinację wytrzymałości, ciągliwości i udarności.
Oznaczenia
Ten sam materiał pod nazwami, których używa się w różnych normach i krajach. Wpisanie dowolnej z nich w wyszukiwarce prowadzi na tę stronę.
| System | Oznaczenie |
|---|---|
| Werkstoff-NrNumer materiałowy — tak gatunki opisują huty i dostawcy w Europie. | 1.8902 |
| ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego. | S420N |
| DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji. | TStE 420 |
| PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali. | 18G2A≈ odpowiednik przybliżony |
| Nazwa handlowaJak materiał nazywa się w praktyce warsztatowej i w sklepie. | S420N |
≈ Zbliżony gatunek, nie ten sam. Do zamiany w produkcji wymaga sprawdzenia w karcie materiałowej.
Właściwości
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7850 kg/m³ | 10025 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Rm | 480 MPa | 10025 |
| Moduł Younga | E | 210 GPa | 10025 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | 10025 |
| Twardość Brinella | HB | 179 HB | 10025 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 12 10⁻⁶/K | EN 1993-1-1 |
| Przewodność cieplna | λ | 44 W/(m·K) | 10025 |
| Ciepło właściwe | c | 460 J/(kg·K) | 10025 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1480 °C | 10025 |
| Rezystywność | ϱ | 1 µΩ·m | 10025 |
Granica plastyczności zależy od grubości wyrobu:
| Grubość | Wartość | Źródło |
|---|---|---|
| 0–16 mm | 420 MPa | 10025 |
| 16–40 mm | 400 MPa | 10025 |
| 40–63 mm | 390 MPa | 10025 |
| 63–80 mm | 370 MPa | 10025 |
| 80–100 mm | 360 MPa | 10025 |
| 100–120 mm | 350 MPa | 10025 |
Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.
Skład chemiczny
Zakresy dopuszczone przez normę, w procentach masowych. Rzeczywisty skład wytopu podaje atest hutniczy.
- Pierwiastek — Zawartość
- C
- maks. 0,20 %
- Si
- maks. 0,60 %
- Mn
- maks. 1,70 %
- P
- maks. 0,025 %
- S
- maks. 0,025 %
- Cr
- maks. 0,30 %
- Cu
- maks. 0,55 %
- Mo
- maks. 0,10 %
- Ni
- maks. 0,50 %
- Nb
- maks. 0,05 %
- Ti
- maks. 0,05 %
- V
- maks. 0,12 %
- N
- maks. 0,025 %
- Al
- maks. 0,015 %
- Fe
- 97,00–98,00 %
Kalkulatory dla tego materiału
Gęstość tego materiału zostanie wczytana automatycznie po przejściu do kalkulatora.
Zastosowania
Budownictwo lądowe i przemysłowe
Wysokie budynki, wieżowce oraz hale o dużej rozpiętości
Infrastruktura
Mosty i wiadukty
Przemysł ciężki i maszynowy
Dźwigi, żurawie, podest robocze oraz platformy wiertnicze.
Energetyka i zbiorniki
Elementy zbiorników ciśnieniowych oraz infrastruktura przemysłowa.
Spawalność
S420N ma dobrą spawalność, ale wymaga większej kontroli procesu niż S235JR.
Możliwe są m.in.:
MIG/MAG, TIG, MMA, spawanie łukiem krytym.
Ze względu na wyższą wytrzymałość oraz skład chemiczny należy zwracać szczególną uwagę na:
równoważnik węgla, grubość materiału, temperaturę podgrzewania, temperaturę międzyściegową, energię liniową, szybkość chłodzenia, ryzyko pęknięć wodorowych.
W przypadku odpowiedzialnych konstrukcji technologia spawania powinna być dobrana zgodnie z wymaganiami konkretnego zastosowania.
Obróbka skrawaniem
S420N można obrabiać skrawaniem, jednak ze względu na wyższą wytrzymałość wymaga nieco większych sił skrawania niż S235JR czy S275JR.
Możliwe są:
toczenie, frezowanie, wiercenie, rozwiercanie, gwintowanie, wykonywanie rowków, cięcie.
Przy obróbce CNC należy odpowiednio dobrać:
prędkość skrawania, posuw, głębokość skrawania, geometrię narzędzia, chłodzenie.
S420N nadal jest jednak znacznie łatwiejsza w obróbce niż stale ulepszane cieplnie o twardości kilkudziesięciu HRC.
Obróbka plastyczna
S420N może być poddawana obróbce plastycznej, szczególnie:
gięciu, walcowaniu, profilowaniu, prostowaniu, formowaniu na gorąco.
Przy gięciu na zimno należy uwzględnić wyższą wytrzymałość materiału oraz możliwość umocnienia w strefie odkształcenia.
W przypadku intensywnego formowania należy kontrolować wpływ procesu na właściwości mechaniczne.
Obróbka cieplna
S420N jest dostarczana w stanie normalizowanym lub walcowanym normalizująco, dlatego jej właściwości są już uzyskiwane podczas kontrolowanego procesu hutniczego.
Normalizowanie
Proces normalizowania może być stosowany w celu uzyskania:
drobnoziarnistej struktury, jednorodnych właściwości, odpowiedniej kombinacji wytrzymałości i ciągliwości. Wyżarzanie odprężające
Może być stosowane w odpowiednich przypadkach w celu ograniczenia naprężeń własnych po:
spawaniu, intensywnej obróbce plastycznej, niektórych operacjach mechanicznych.
Parametry należy jednak dobierać tak, aby nie pogorszyć wymaganych właściwości mechanicznych.
Hartowanie
S420N nie jest typową stalą przeznaczoną do hartowania i odpuszczania.
Możliwe jest wystąpienie lokalnego zahartowania w strefie wpływu ciepła podczas spawania lub innych procesów cieplnych, dlatego kontrola cyklu cieplnego jest istotna.
Hartowanie indukcyjne
S420N nie jest typowym materiałem do hartowania indukcyjnego.
Możliwe jest pewne umocnienie powierzchni, ale nie jest to podstawowe zastosowanie tego gatunku.
Jeżeli projekt wymaga wysokiej twardości powierzchniowej uzyskiwanej przez hartowanie indukcyjne, odpowiedniejsze będą np.:
C45, 41Cr4, 42CrMo4.
Nawęglanie
S420N nie jest stalą przeznaczoną do nawęglania.
Jeżeli wymagany jest twardy, odporny na zużycie korpus powierzchniowy przy zachowaniu ciągliwego rdzenia, należy zastosować stal do cementowania, np.:
16MnCr5, 20MnCr5, 18CrNiMo7-6.
Azotowanie
S420N nie jest typową stalą do azotowania.
Brakuje w niej odpowiedniej ilości pierwiastków stopowych typowych dla specjalistycznych stali azotujących.
Do azotowania stosuje się m.in.:
31CrMoV9, 34CrAl6, 34CrAlNi7.
Odporność na korozję
S420N nie jest stalą nierdzewną ani odporną na korozję atmosferyczną.
W środowisku wilgotnym wymaga zabezpieczenia, np.:
malowania, cynkowania ogniowego, systemów powłokowych, innych zabezpieczeń antykorozyjnych.