Teraste S235, S275, S355, S420 vahe ja omadused

Konstruktsiooniterased on enim levinud teraseklass. Siinses postituses vaatamegi S235, S275, S355 ja S420 kasutusalasid, mehaanilisi omadusi ning keemilist koostist.

Kasutusalad

Konstruktsiooniterased leiavad laia kasutust tänu piisavalt heade omaduste ja madala hinna kombinatsioonile. See võimaldab neid kasutada erinevates valdkondades. 25% iga-aastaselt toodetud konstruktsiooniterasest kasutatakse ehitussektoris.

Mehaanikainseneridele sobivad nad juhul, kui projekteeritavale masinale ei esitata eriti kõrgeid nõudmisi kulumiskindluse või talutavate koormuste osas.

Mõnikord on tarvis just erilist vastupidavust tugistruktuuridel või kulumiskindlust abrasiivosakeste suhtes. Sellised nõudmised on sagedased metsa- ja kaevandustehnika projekteerimisel. Siis tuleks kaaluda eriteraste kasutamist.

Kaitsekiht

Konstruktsiooniterased vajavad ümbruskonna eest kaitsmiseks lisakihti, sest kipuvad kergesti roostetama. Pulbervärvimine on kõige tavalisem kaitseviis nii sise- kui välitingimustes. Kestva värvikatte saavutamiseks tuleks metalli eelnevalt töödelda (mehaaniliselt või keemiliselt) ning puhastada (survepritsimine, pesemine või pühkimine).

Metalli kaitsmiseks on ka vastupidavam viis – galvaniseerimine. Ilusa tsingikatte saavutamine sõltub suuresti konstruktsiooniterase keemilisest koostisest. Nimelt tuleks silmas pidada räni- ja fosforisisaldust:

• Si+2,5P<0,05% = 1. kvaliteediklass
• 0,05%≤Si+2,5P≤0,15% = kehv tulemus (Sandelini piirkond)
• 0,15%<Si+2,5P<0,25% = 2. kvaliteediklass
• 0,25%≤Si+2,5P = kehv tulemus

Raskemate tingimuste (näiteks mereäärsed konstruktsioonid) korral peaks kaaluma roostevabade teraste kasutamist.

Mehaanilised omadused

Konstruktsiooniterase nimes olev number on voolepiiri väärtus. Voolepiir näitab MPa-des maksimaalset koormust, mida metall suudab taluda enne plastselt deformeerumist. Koormus üle antud väärtuse deformeerib metalli jäädavalt. S235 puhul on voolepiir 235 MPa. Koormus, mis jääb alla selle, tekitab elastse deformatsiooni. Seega võtab metall algse kuju, kui mõjuv jõud eemaldada.

Tõmbetugevus näitab maksimaalset koormust, mida metall suudab taluda enne katkemist. Jätkates S235 näitega, jääb see suurus 360…510 MPa vahele. Kuigi see on voolepiirist oluliselt kõrgem, siis tuleks materjali valimisel lähtuda just voolepiirist, mis sobiksmõjuvate jõududega.

Konstruktsiooniteraste kõvadus on üpris madal. Nagu varemgi öeldud, siis ei sobi need hästi oludesse, kus on tarvis vastu pidada pidevale abrasiivosakeste kraapimisele.

Ees- ja järelliited

Metallimarkidel on erinevaid liiteid numbrite ees ja taga. Konstruktsiooniterase eelliiteks on S, mis tähistabki konstruktsiooniterast. Leidub hulk erinevaid peasümboleid, kus igal oma tähendus. Näiteks P tähistab survemahutite teraseid ning E masinakonstruktsiooniteraseid.

Teraste omadused muutuvad temperatuuriga ühes. Madalamate temperatuuridega muutuvad nad hapramaks, kõrgematega voolavamaks. Seda tuleb vastavalt keskkonnale arvesse võtta. Kui su konstruktsioon on talviti välitingimustes -20°C juures, siis võib see kahveltõstuki põksu tagajärjel kergesti mõraneda.

S235JR ning S235L2 käituvad löökide järel erinevalt. J näitab, et maksimaalne talutav löögienergia on 27 džauli, K 40 džauli ning L 60 džauli. R ütleb aga, et metall peab antud löögile vastu toatemperatuuril (20°C), 0 tähendab 0°C ning 2 tähistab -20°C. Seega võib S235JR margist välja lugeda, et see peab vastu 27-džaulisele löögile toatemperatuuril, samas kui S235L2 puhul on maksimaalseks energiaks 60 džauli -20°C juures. Kõike seda hästi mõista video testist, millega antud väärtusi määratakse.

Kui kohtate terast märgistusega S235J0+N, siis teate, et see on normaliseeritud. Normaliseerimine on termotöötluse viis, mille tagajärjel muudetakse terase kristallstruktuur peenemaks ning tagatakse ühtlane osakeste suurus. Samuti aitab see kõrvaldada metalli sisepingeid. Kõik nimetatud muutused pakuvad paremaid töötlusomadusi, sitkust ning voolavust ilma kõvaduses ja tugevuses järele andmata.

Kuigi järelliiteid on veel üksjagu, siis piirdume siin vaid kõige levinumatega. Viimaseks on MC, mis tähistab termomehaanilist valtsimist koos erilise külmtöödeldavusega. See tähendab, et antud märkega metallid sobivad eriti hästi näiteks painutamiseks.

Keemiline koostis

Konstruktsiooniteraste keemiline koostisest sõltub metalli vastupidavus ja tugevus. Näiteks S355W, mis on tavaliselt S355-st kulumiskindlam, erineb ka keemilise koostise poolest.

Ka sama koostise juures võivad metallide omadused suuresti erineda. Soovitud näitajad saavutatakse mehaanilise ja termilise töötluse läbi. Näiteks tõstab valtsimine terase tugevust.

Milline teras on sinu jaoks õige?

See sõltub täiesti vajadustest. Kas need lähevad lihtsalt laserlõikusse? On neid hiljem tarvis ka painutada? Millist pinnakatet oleks vaja kasutada? Kui suurt koormust hakkavad detailid kandma?

Lihtsalt öeldes võib lähtuda vajadustest ja valida odavaim viis, mis selle täidab. Koostude puhul võiks erinevate materjalide kasutamine olla minimaalne, et hoiduda seadistustasudest, mida iga materjal nõuab.

Kõiki materjale pole saadaval igas paksuses ja lehesuuruses. Lisaks sellele on vähemkasutatuid harvem laoseisus kohe olemas. Külmvaltsitud lehed on paksusega kuni 3 mm, suuremad on kuumvaltsitud. Külmvalts tagab ühtlasema struktuuri lehe ulatuses. S355MC pakub samuti ühtlast struktuuri ning häid painutusvõimalusi, kui tegemist on suurema paksusega.

Vahel võib küsimusi tekitada, miks 2 tootjat pakuvad väga erinevaid hindasid samade detailide valmistamisel, kui küsite S235 terast. Põhjuseks võib olla see, et S235 konstruktsiooniterast ei eksisteeri – alati lisandub ka järelliide, millest sõltub hind. Igaühe kvaliteet on natuke erinev. Veendu, et sa oled kursis, mida pakutakse.