St 52-3: Eigenschappen en toepassingen

Staal St 52-3 is een veel gebruikt laaggelegeerd constructiestaal staal. De oorspronkelijke ongelegeerde stalen C35(St50), C45(St60) en C60(St70), waren slecht te lassen wegens het hoge koolstof gehalte. Door de ontwikkeling van de lastechniek werd naar een laskwaliteit gezocht met een hogere sterkte dan het toen algemene constructiestaal St37. Zo ontstond St 52-3 met een sterkte van minimaal 500 N/mm2 met een koolstof gehalte van maximaal 0,25%. Een constructiestaal dat door toevoeging van max. 1,6% mangaan het lage koolstof gehalte compenseert en een hogere sterkte combineert met goede lasbaarheid, goede koude vervormbaarheid en uitstekende verspaanbaarheid. Wegens het succes van St52-3 ontstond volgens hetzelfde idee later de reeks S275, S355, S460 waarin S355 de oorspronkelijke St52-3 is.

St52-3 algemeen

Mangaan desoxideert het ijzer, bindt oxide en zwavel tot resp. mangaanoxide (MnO) en mangaansulfide (MnS), waardoor de schadelijke werking van ijzeroxide (roodbrosheid) afneemt, mangaansulfide verbetert de verspaanbaarheid. Mangaan verhoogt de rekgrens en de treksterkte, verbetert smeedbaarheid en lasbaarheid.

Aanduiding van constructiestaal 'S355' (equivalent St52-3) volgens de Europese norm EN 10025

Het basissymbool (S) , gevolgd door een getal, dat de minimumwaarde van de vloeigrens in N/mm² (plaatdikte max. 16mm).

Aanduidings-symbolen van constructiestaal

Voorbeeld aanduiding Staalplaat St52-3 (S355J2C+N) volgens EN 10025

• Constructiestaal (S)
• 355 minimale vloeigrens (N/mm²)
• J2 minimale kerfslagwaarde van 27J bij –20°C volgens tabel
• N normaalgegloeide toestand
• C geschikt voor koudvervormen

Tabel: De kerfslagwaarde bij verschillende temperaturen;
kerfslagenergie is een maat voor de ductiliteit van het staal

Chemische samenstelling en mechanische eigenschappen van St 52-3

Chemische samenstelling van St 52-3 (S355 volgens EN 10025)

Mechanische) eigenschappen van St 52-3 (S355 volgens EN 10025)

Gebruikseigenschappen

Omdat tot een eindproduct te komen zijn er bewerkingen nodig zoals: laser- of plasmasnijden, koud of warm vervormen, verspanen en lassen. St52-3 is een staal dat goede lasbaarheid, goede verspaanheid en goede vervormbaarheid combineert met een relatief hoge sterkte.

Lassen

St 52-3 (S355) is een standaard kwaliteit koolstof staal met een minimale vloeigrens van 355 N/mm2. De bekende massieve SG2 lasdraad wordt gebruikt. Wordt het werkstuk verzinkt dan wordt geadviseerd een SG1 lasdraad toe te passen, vanwege z'n lagere siliumgehalte. Koolstof gehalte is speciaal voor de goede lasbaarheid op maximaal 0,22% gehouden en de sterkte weer hersteld met Mangaan.

Verspaning

Prima verspaanbaarheid 90% (Automatenstaal Nr 1112 is gesteld op 100%).

Koudvervorming

Wegens de goede taaiheid is St 52-3 goed koud te vervormen door de gebruikelijke bewerkingen in de constructiewerkplaats, zoals kanten en buigen.

Warmvervormen

Smeden op 1050°C.

Warmtebehandelingen

• Zachtgloeien, verwarmen op 650°C, langzaam afkoelen aan de lucht.
• Normaliseren op 860-890 °C.
• St 52-3 kan oppervlakte gehard worden door carboneren, nitreren en nitrocarboneren.

Toepassingen St 52-3

Mobiele apparatuur, kranen, kraangieken, chassis, trailers, grondverzetmachines, gebouwen, bruggen; kortom standaard staal voor de meest voorkomende statisch belaste constructies.Het wordt eveneens gebruikt voor machine onderdelen.

Constructiestalen volgens St52-3 principe van laag koolstofgehalte gecompenseerd door mangaan

Eigenschappen staal S235, S275 en S355

In Europa moet contructiestaal voldoen aan de kwaliteitseisen volgens de Europese Standaard EN 10025. In dit artikel richten we ons op S235, S275 en S355 (huidige aanduiding), drie veel gebruikte constructiestalen. hoewel er meer soorten in deze reeks bestaan.

Chemische samenstelling S235, S275, S355

Mechanische eigenschappen S235, S275, S355 (max. 16mm staaldikte)

Constructiestalen met de zelfde samenstelling en verschillende eigenschappen.

Dat constructiestalen met praktisch dezelfde koolstofgehalte een relatief groot verschil in mechanische eigenschappen hebben komt door toepassing van verschillende productieprocessen. De chemische samenstelling alleen bepaalt de mechanische eigenschappen niet. Het koolstof gehalte moet in alle gevalen laag zijn in verband de lasbaarheid. De metaalkundige grondslag van deze productieprocessen zijn in een apart artikel opgenomen. Het beheersen van de korrelgrootte speelt bij deze stalen een hoofdrol bij het tot stand komen van de mechanische eigenschappen. We onderscheiden in afnemende korrelgrootte en toenemde sterkte:

• Standaard warmwalsen met afkoeling aan de lucht (AR=as rolled)
• Warmwalsen en normaliseren (N stalen)
• Thermisch mechanisch walsen (TM stalen)

Boven de S460 spreken we van High Strengt Low carbon legeringen (HSL). De HSL stalen zijn in een apart artikel opgenomen

De koolstof equivalent van constructiestaal

Tabel: De relatie staalkwaliteit koolstof-equivalen CE voor plaatdikte tot max. 40 mm

De eenvoudigste benaderingsformule voor de CE

CE = C + Mn/6 + 0,05
De koolstofequivalent CE geeft de kans op martensiet vorming weer in/naast de las bij afkoeling en dus de kans op brosse breuk. Ligt CE tussen 0,40 en 0,60 is verwarming van de las en directe omgeving nodig. Als de CE boven 0,60 komt is voorverwarming van het werkstuk noodzakelijk om te steile temperatuurgradiënten te voorkomen, die leiden tot brosse structuur door martensietvorming naast de las.