Konštrukčná oceľ - vlastnosti, typy a aplikácie

Ako vybrať oceľ pre správne konštrukčné prvky?

Na výber správneho materiálu pre konštrukčné prvky je potrebné dodržiavať stanovené postupy. Výber ocele by mal prebiehať podľa nasledujúcich krokov:

• analýza prevádzkových podmienok a požiadaviek na vlastnosti komponentu
• určenie rozloženia požadovaných vlastností na povrchu komponentu a v jeho jadre
• vyhodnotenie spôsobu výroby komponentu
• určenie skupiny a triedy ocele.

V prípade potreby by sa mala zvážiť aj metóda tepelného spracovania, napr. metóda kalenia, výber chladiaceho média, teplotný rozsah, určenie koncentrácie uhlíka v oceli a výber parametrov popúšťania.

Pri výbere ocelí pre navrhované konštrukcie by sa vždy mali používať normy a tabuľky. Tieto materiály obsahujú všetky podstatné informácie a zabezpečujú správnosť návrhu.

Legovaná konštrukčná oceľ?

Konštrukčné legované ocele sa najčastejšie používajú v stavebníctve a na komponenty strojov a zariadení, ktoré pracujú pri izbovej teplote alebo vyššej teplote do 300 °C v prostredí s nízkou koróziou. Legované ocele sú vďaka svojim legujúcim prvkom určené na konštrukčné diely vystavené vysokým statickým a dynamickým zaťaženiam. Základným kritériom výberu ocelí sú ich mechanické vlastnosti, najmä medze klzu a pevnosti. Ak v konštrukcii nie je povolená plastická deformácia, kritériom výberu sa stáva medza pružnosti. Ak je konštrukcia vystavená únavovému zaťaženiu, konštruktér berie ako kritérium medzu únavy. Ďalším kritériom výberu ocele sú vlastnosti určené metódami lomovej mechaniky, ako aj odolnosť proti opotrebovaniu.

Chemické zloženie

Chemické zloženie do značnej miery určuje vlastnosti ocele. Obsah jednotlivých prvkov do značnej miery ovplyvňuje tvrdosť ocele, ktorá je základným kritériom používaným pri výbere ocele pre konštrukčné prvky. Osobitný význam tu majú Mn, Cr, Si, Ni alebo Mo. Karbidotvorné prvky, t. j. Cr, V, Mo alebo W, zohrávajú dôležitú úlohu, pretože prispievajú k tvorbe karbidov, a tým zvyšujú tvrdosť, odolnosť proti opotrebeniu, ovplyvňujú tvorbu jemnozrnných štruktúr, a tým zlepšujú mechanické a technologické vlastnosti. Najpriaznivejšie vlastnosti konštrukčnej ocele sa dosahujú po operáciách tepelného spracovania, zvyčajne po kalení a popúšťaní.

Nelegované konštrukčné ocele

Nelegované konštrukčné ocele sa veľmi často používajú v stavebníctve a vo všeobecných aplikáciách pre málo zaťažené komponenty. Tieto komponenty sa často spájajú zváraním, skrutkovaním alebo nitovaním. Zvyčajne sa tieto ocele dodávajú v stave tvárnenom za tepla, vo forme dlhých a plochých výrobkov po valcovaní za tepla, okrem iného vo forme hrubých alebo tenkých plechov, tyčí, profilov alebo pásov. Mechanické vlastnosti týchto ocelí závisia od chemického zloženia a tiež od hrúbky oceľového výrobku. Tieto ocele obsahujú základné chemické prvky, ako sú uhlík, mangán, niekedy kremík a P, S a N. Najdôležitejšou hodnotou na určenie mechanických vlastností je minimálna medza klzu udávaná v MPa, ktorej hodnota sa uvádza za písmenom "S" na označenie konštrukčnej ocele, napr. S235, S355.

V stavebníctve sa často používajú nelegované konštrukčné ocele vo forme kruhových, štvorcových a obdĺžnikových dutých profilov s hrúbkou steny do 65 mm, a to bezšvíkové aj zvárané.