Mechanické vlastnosti šroubů, šroubů a svorníků vyrobených z nerezové oceli jsou regulovány GOST R ISO 3506-1-2009. Tato norma klasifikuje spojovací materiál z nerezové oceli podle tříd pevnosti, které se obvykle označují dvěma čísly: 50, 70, 80 a píší se s pomlčkou u třídy oceli: A1-50, A2-70, A4-80. Co tato čísla znamenají? – to je 1/10 minimální pevnosti v tahu.
Pro výrobu nerezového spojovacího materiálu se nejčastěji používají oceli třídy A2 (potravinářské) nebo A4 (odolné kyselinám), takto označené v systému EN ISO, nebo jejich přibližné obdoby AISI 304 (12X18H10) a AISI 316 (03X17N14M2). Spojovací materiál z korozivzdorných slitin austenitické skupiny není na rozdíl od výrobků ze železných kovů kalením. Jejich hlavními legujícími složkami jsou chrom a nikl a také molybden (pro třídu A4). Procento těchto a dalších přísad určuje stupeň odolnosti spojovacího prvku proti korozi, maximální provozní zatížení a další vlastnosti.
Příklady označení pevnosti spojovacích prvků z nerezové oceli:
A2-50 – měkká ocel s pevností v tahu minimálně 500 N/mm² (500 MPa).
A2-70 – ocel opracovaná za studena s pevností v tahu minimálně 700 N/mm² (700 MPa).
A4-80 – vysokopevnostní slitina s pevností v tahu minimálně 800 N/mm² (800 MPa).
Označení se nanese na hlavu šroubů (šroubů) vedle značky výrobce a svorníky se označí na hladké části nebo na konci, pokud je svorník plný. Někdy se na konec čepu aplikuje barevné označení třídy slitiny (pro A2 – zelená, pro A4 – červená). Pokud neexistuje označení třídy pevnosti, bere se v úvahu průměrná hodnota 70.
Pro srovnání mechanických vlastností šroubů vyrobených z nerezové a uhlíkové oceli odkazujeme na tabulku:
| Ocelová skupina | uhlíkaté | Austenitické A2, A4 | |||||
| Třída pevnosti | 5.6 | 6.8 | 8.8 | 10.9 | 50 | 70 | 80 |
| Pevnost v tahu, N/mm² | 500 | 600 | 800 | 1040 | 500 | 700 | 800 |
| Mez kluzu, N/mm² | 300 | 480 | 640 | 940 | 210 | 450 | 600 |
Zjistěte více o mechanických vlastnostech spojovacích prvků z uhlíkové oceli v speciální článek.
Tabulka ukazuje, že při blízkých hodnotách pevnosti v tahu je mez kluzu austenitických slitin nižší, takže jsou náchylnější k plastické deformaci. Tato vlastnost umožňuje, aby se šrouby nebo svorníky nezlomily, když je překročen přípustný utahovací moment nebo když jsou vystaveny bočnímu ohybovému zatížení. V nejhorším případě může překročení síly vést k selhání závitu. Zatímco uhlíkové oceli jsou křehčí a extrémní zatížení může vést ke zlomení závitových spojovacích prvků.
Výpočet zatížení pro šrouby z nerezové oceli
Při znalosti pevnostních charakteristik austenitických slitin není obtížné vypočítat maximální zatížení šroubů pomocí vzorce. Například je použit šroub M12, A2-70.
Np0.2 = As x Rp0.2 = 84.3 x 450 = 37935 N, kde:
As – návrhová plocha průřezu M12 (viz GOST R ISO 3506 tabulka A.1.)
Rp0.2 – mez kluzu
Pro určení vypočteného pracovního zatížení je třeba výslednou hodnotu vydělit nejméně 20: 37935 / 20 = 1896 kg a pro větší důvěru v bezpečnost sady šroubů je lepší vydělit 30.
Třída pevnosti je nejdůležitější charakteristikou nerezové oceli, předepsanou v národní normě GOST R ISO 3506-1-2009, která by měla být zohledněna při výpočtu zatížení šroubového nebo čepového spoje.
Srovnávací tabulka síly
Článek vám pomůže správně vybrat jakost nerezové oceli, vybrat analogy cizích slitin, porovnat chemické složení a vlastnosti podle tabulky a získat odpovědi na často kladené otázky.
Nerezové spojovací prvky jsou vyrobeny z různých druhů korozivzdorné oceli. Každý z nich poskytuje jiný stupeň odolnosti vůči korozním procesům, který je výrazně vyšší než u běžné oceli. Existuje několik norem pro nerezové oceli (SS), vyvinutých v Rusku, Americe, Japonsku a evropských zemích.
Jaký druh oceli lze nazvat nerezovou?
Všechny oceli mají stejné základní složení: železo a uhlík. Nerezová ocel ale musí obsahovat alespoň 10,5 % chromu, aby vytvořila ochranný film oxidu chromitého, který zabraňuje další povrchové korozi a zabraňuje jejímu šíření do vnitřní struktury kovu. V závislosti na značce může jeho množství dosáhnout až 24 %, navíc mohou být ve složení obsaženy další legující složky jako molybden, nikl, titan, hliník, měď, dusík, fosfor nebo selen.
Existence několika druhů nerezové oceli ztěžuje výběr, zvláště když názvy a složení obou slitin jsou téměř stejné. To platí pro nejběžnější třídy A2 a A4, kde písmeno „A“ označuje, že nerezová ocel patří do austenitické skupiny, ze které je vyrobeno 70 % všech nerezových výrobků. Toto značení k nám přišlo z Německa.
Nerezová ocel A2 nebo A4 – co je lepší?
Chemické složení slitin A2 a A4 je téměř stejné (18% chrómu, 8% niklu, 0,08% uhlíku), s výjimkou jedné legující složky – molybdenu, který se přidává do oceli A4 v množství 2-3%. . Co to dává? – To zvyšuje schopnost odolávat korozi při vystavení chemikáliím, kyselinám, chlóru, solným roztokům. Proto jsou spojovací prvky z oceli A4 vhodnější pro extrémní podmínky prostředí, jako jsou bazény, pobřežní oblasti, chemické závody atd.
Nerezová ocel A2 a 304 / A4 a 316 – je to totéž?
Každá značka má přibližné analogy v různých klasifikačních systémech:
- A2 je svým chemickým složením identický s 304 (AISI), 1.4301 (DIN, EN), 12H18H10 (GOST).
- A4 je chemickým složením identický s 316 (AISI), 1.4401 (DIN, EN), 03H17Н14M2 (GOST).
Evropští výrobci často používají jiné označení oceli 304 (A2) – 18/8 nebo 18/10. Čísla udávají procento chrómu a niklu ve složení, což je pro běžného kupujícího srozumitelnější. Označení 316 (A4) vypadá takto: 18/8/3, kde 3 je přísada legující molybden.
Co znamená písmeno L v 304L, 316L?
L znamená Low Carbon. Jedná se o verzi z nerezové oceli, která obsahuje méně uhlíku. Slitina se skládá z 0,02 % uhlíku místo 0,05 %. To neovlivňuje kvalitu oceli, ale zvyšuje její trvanlivost při svařování za tepla v prostředí TIG nebo MIG. Nízký obsah uhlíku u slitin 304L, 316L pomáhá minimalizovat/eliminovat precipitaci karbidů během procesu svařování. To umožňuje použití nerezové oceli 304L ve stavu po svařování, a to i v agresivním prostředí.
Magnetická a nemagnetická nerezová ocel
Nerezové oceli vykazující magnetické vlastnosti za jakýchkoliv podmínek:
- Feritické – třídy 409, 430 a 439.
- Martenzitické – stupně 410, 420, 440.
Skupina nerezových ocelí, které NEJSOU magnetické ve svém surovém, žíhaném stavu, ale za studena tvarované spojovací prvky z nich vyrobené se mohou stát mírně magnetickými:
- Austenitické – stupně 304 a 316.
Prakticky všechny nerezové spojovací prvky pocházející z Číny a dalších zemí jsou do té či oné míry magnetické. Výrobky vyrobené z nerezové oceli 304 (A2) jsou magnetičtější než nerezová ocel 316 (A4). Tváření za studena a závitování způsobuje, že šrouby z nerezové oceli se stávají mírně magnetickými, některé více a některé méně, v závislosti na velikosti součásti a rychlosti procesu obrábění.
Jaký druh nerezové oceli je potravinářský?
Potravinářská nerezová ocel je ocel, která splňuje všechna kritéria, aby byla považována za žáruvzdornou a bezpečnou pro přípravu, konzumaci a skladování potravin. Nejběžnější potravinářskou nerezovou ocelí je typ A2 a její ekvivalenty AISI 304, 18/8 a 18/10.
Co znamená označení A2-70, A2-80?
Spojovací prvky označené A2-70 a A2-80 jsou za studena zpracované nerezové oceli A2 (AISI 304) s minimální pevností v tahu 700 N/mm² a 800 N/mm². Tato třída je stabilní v široké škále atmosférických prostředí a sladké vody. Austenitická struktura propůjčuje vynikající pevnost a odolnost proti opotřebení i při kryogenních teplotách.
Který šroub je silnější: nerez nebo ocel třídy 8.8, 10.9?
Pevnost šroubu se měří v MPa nebo N/mm² a rovná se pevnosti v tahu, při jejímž překročení selže. Šroub z nerezové oceli třídy 80 má stejnou pevnost jako šroub z uhlíkové oceli třídy 8.8, konkrétně 800 N/mm². Vysokopevnostní šrouby 10.9 mají vyšší pevnost 1000 N/mm².
Poznámka: při stejných hodnotách pevnosti v tahu mají nerezové šrouby nižší mez kluzu, což znamená, že u nich může dojít k plastické deformaci i při nižším zatížení.
Mechanické vlastnosti šroubů, šroubů a svorníků vyrobených z nerezové oceli jsou specifikovány GOST ISO 3506-1-2014 a uhlíkové oceli – GOST ISO 898-1-2014.
Je ocel A1 z nerezové oceli?
Nerezová ocel A1 (aka 303, 1.4305) je ze všech austenitických tříd nejsnáze obrobitelná díky zvýšenému obsahu síry ve složení. Přídavek síry však snižuje korozní odolnost slitiny pod úroveň A2 a vede k mírnému snížení houževnatosti.
Třída A1 se používá v oblastech, kde je vyžadována vysoká přesnost obrábění dílů, proto je nejvhodnější pro výrobu čepů DIN 1471, DIN 1472, DIN 1473 s přísnými tolerancemi nebo například těsnících šroubů DIN 404 s otvory pro hlavu, které mohou lze získat pouze vrtáním.
Jaký je rozdíl mezi značkami AISI304 a SUS304?
Nic! Hlavním rozdílem mezi těmito dvěma slitinami nejsou žádné fyzikální vlastnosti nebo charakteristiky, ale způsob, jakým jsou označovány v amerických a japonských zdrojích. Jedná se o blízké analogy nejuniverzálnější a nejrozšířenější nerezové oceli A2.
- AISI304 – Americký institut železa a oceli
- SUS304 – japonský standard JIS
Všechny nerezové oceli lze rozdělit do tří skupin:
Prvky neuvedené v tabulce nelze bez dohody se zákazníkem přidat, s výjimkou prvků určených k úplnému roztavení. Musí být přijata veškerá preventivní opatření, aby bylo vyloučeno vnášení takových prvků z odpadu a surovin, které by mohly změnit mechanické vlastnosti nebo použitelnost oceli.
a Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny maximální hodnoty.
i Molybden může být přítomen podle uvážení výrobce oceli. Pokud obsah molybdenu ovlivňuje podmínky použití oceli, musí být jeho obsah dohodnut mezi výrobcem a spotřebitelem oceli.
k Pokud je obsah chrómu nižší než 17 %, musí být obsah niklu alespoň 12 %.
l U austenitických ocelí s minimálním obsahem uhlíku 0,03 % by obsah dusíku neměl překročit 0,22 %.
V tabulce jsou uvedeny pouze nejběžnější slitiny používané pro výrobu spojovacího materiálu, takeláže, řetězů, kabelů, kování, západek, které lze zakoupit v našem obchodě.
