Stal automatowa 11SMn30 1.0715
11SMn30 jest niskowęglową stalą automatową przeznaczoną przede wszystkim do obróbki skrawaniem. Jej podwyższona zawartość siarki poprawia skrawalność, ułatwia łamanie wióra i pozwala na wydajną produkcję małych oraz średnich elementów na automatach tokarskich i obrabiarkach CNC. Jest to stal przeznaczona przede wszystkim do produkcji seryjnej. W porównaniu ze zwykłymi stalami konstrukcyjnymi oferuje znacznie lepszą skrawalność, ale kosztem części właściwości mechanicznych, przede wszystkim udarności i spawalności.
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. | 1.0715 |
| ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego. | 11SMn30 |
| DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji. | 9SMn28 |
| PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali. | A10X |
| AISIOznaczenie amerykańskie, częste w katalogach narzędzi i literaturze. | 1215 |
| UNSUjednolicony numer amerykański (ASTM/SAE), np. S30400 dla stali 304 — spotykany w normach ASTM i atestach hutniczych. | G12150 |
| Nazwa handlowaJak materiał nazywa się w praktyce warsztatowej i w sklepie. | 11SMn30 |
Właściwości
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7850 kg/m³ | EN 10087 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Rm | 540 MPa | EN 10087 |
| Moduł Younga | E | 210 GPa | EN 10087 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | EN 10087 |
| Twardość Brinella | HB | 112–169 HB | EN 10087 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 12 10⁻⁶/K | EN 10087 |
| Przewodność cieplna | λ | 48–50 W/(m·K) | EN 10087 |
| Ciepło właściwe | c | 460 J/(kg·K) | EN 10087 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1420–1460 °C | EN 10087 |
| Maksymalna temperatura pracy | Tmax | 100 °C | EN 10087 |
| Rezystywność | ϱ | 0,19–0,2 µΩ·m | EN 10087 |
Granica plastyczności zależy od grubości wyrobu:
| Grubość | Wartość | Źródło |
|---|---|---|
| 5–10 mm | 440 MPa | EN 10087 |
| 10–16 mm | 410 MPa | EN 10087 |
| 16–40 mm | 375 MPa | EN 10087 |
| 40–63 mm | 305 MPa | EN 10087 |
| 63–100 mm | 245 MPa | EN 10087 |
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. 0,14 %
- Si
- maks. 0,05 %
- Mn
- 0,90–1,30 %
- P
- maks. 0,11 %
- S
- 0,27–0,33 %
- Fe
- 98,08–98,68 %
Obróbka cieplna
Temperatury podane w stopniach Celsjusza. Ośrodek chłodzący i twardość po zabiegu tak, jak podaje karta materiałowa. Ten sam zabieg może wystąpić kilka razy — np. hartowanie w wodzie i w oleju dają różną twardość.
| Zabieg | Temperatura | Ośrodek | Twardość |
|---|---|---|---|
| WalcowanieZakres temperatur walcowania na gorąco. Poniżej dolnej granicy stal przestaje płynąć i zaczyna pękać. | 950–1250 °C | kontrolowane chłodzenie | — |
| KucieZakres temperatur kucia — zwykle najszerszy z wszystkich. Kucie poniżej dolnej granicy rozrywa materiał, powyżej górnej przepala go. | 950–1250 °C | kontrolowane chłodzenie | — |
| NormalizowaniePo kuciu albo walcowaniu: rozdrabnia ziarno, które obróbka na gorąco pozostawiła, i ujednolica strukturę przed hartowaniem. | 870–910 °C | powietrze | — |
| Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica. | 650–700 °C | piec | 107–169 HB |
| Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu. | 180–200 °C | powietrze | — |
| HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący. | — | nie stosuje się | — |
| OdpuszczanieWyższa temperatura to niższa twardość i większa ciągliwość. Zakres zbiorczy, gdy karta gatunku nie dzieli odpuszczania na niskie i wysokie. | — | nie stosuje się | — |
| Odpuszczanie niskieOkoło 150–250 °C. Zdejmuje naprężenia hartownicze i kruchość, zostawiając twardość prawie nietkniętą — stan narzędzi skrawających. | — | nie stosuje się | — |
| Odpuszczanie wysokieOkoło 500–650 °C. Oddaje twardość za udarność — ulepszanie cieplne części maszyn, nie narzędzi skrawających. | — | nie stosuje się | — |
| Twardość roboczaTwardość gotowego narzędzia — to ona decyduje, jak długo trzyma krawędź. | — | — | 107–169 HB |
Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.
Kalkulatory dla tego materiału
Gęstość tego materiału zostanie wczytana automatycznie po przejściu do kalkulatora.
Zastosowania
Elementy toczone
tuleje, tulejki, pierścienie, dystanse, małe wałki, trzpienie, sworznie, podkładki, kołnierze, elementy gwintowane
Produkcja seryjna
detale wykonywane z prętów, części wykonywane na automatach tokarskich, elementy CNC, małe i średnie elementy produkowane wielkoseryjnie, detale wymagające dużej liczby operacji skrawania
Elementy złączne
nakrętki, drobne śruby, wkręty, trzpienie gwintowane, elementy mocujące o umiarkowanych wymaganiach mechanicznych
Hydraulika i pneumatyka
złączki, króćce, tuleje, drobne elementy zaworów, elementy armatury
Elementy mechaniczne
części przyrządów, elementy mechanizmów, dystanse, niewielkie osie i trzpienie, elementy wymagające dokładnej obróbki skrawaniem
Obróbka skrawaniem
Bardzo dobra skrawalność jest podstawową zaletą 11SMn30.
Stal nadaje się szczególnie do:
toczenia, wiercenia, rozwiercania, gwintowania, frezowania, rowkowania, przecinania.
Szczególnie korzystne jest zastosowanie na:
automatach tokarskich, tokarkach CNC, obrabiarkach wielowrzecionowych, zautomatyzowanych liniach produkcyjnych. Toczenie
Wtrącenia MnS ułatwiają kontrolowane łamanie wióra. W porównaniu ze zwykłą stalą niskowęglową ogranicza to powstawanie długich, ciągłych wiórów.
Daje to możliwość:
zwiększenia produktywności, ograniczenia przestojów, łatwiejszej automatyzacji, poprawy bezpieczeństwa procesu, uzyskania dobrego wykończenia powierzchni.
W porównaniu z 11SMnPb30 skrawalność może być nieco gorsza, ponieważ 11SMn30 nie zawiera dodatku ołowiu.
Obróbka cieplna
11SMn30 nie jest typową stalą do ulepszania cieplnego.
Ze względu na bardzo niską zawartość węgla klasyczne hartowanie nie pozwala uzyskać wysokiej twardości charakterystycznej np. dla C45 czy 42CrMo4.
Hartowanie
Nie jest standardowym sposobem poprawy właściwości mechanicznych tego gatunku.
Odpuszczanie
Nie jest typową operacją technologiczną dla 11SMn30.
Wyżarzanie
Może być stosowane odpowiednio do stanu dostawy i wymaganych właściwości materiału, jednak w typowych zastosowaniach najważniejsza pozostaje obróbka skrawaniem.
Hartowanie powierzchniowe
11SMn30 nie jest odpowiednią stalą do typowego hartowania indukcyjnego.
Niska zawartość węgla ogranicza możliwość uzyskania wysokiej twardości warstwy martenzytycznej.
Jeżeli wymagane są:
wysoka twardość powierzchni, odporność na zużycie, zwiększona odporność zmęczeniowa,
należy zastosować stal przeznaczoną do hartowania powierzchniowego, np. C45, 41Cr4 lub 42CrMo4, albo odpowiednią stal do nawęglania.
Nawęglanie
11SMn30 nie jest typową stalą do nawęglania, mimo niskiej zawartości węgla.
Do elementów wymagających twardej warstwy powierzchniowej i ciągliwego rdzenia stosuje się stale specjalnie przeznaczone do cementowania, np.:
16MnCr5, 20MnCr5, 18CrNiMo7-6.
Podwyższona zawartość siarki w 11SMn30 dodatkowo ogranicza jej zastosowanie w odpowiedzialnych elementach nawęglanych.
Azotowanie
11SMn30 nie jest stalą przeznaczoną do azotowania.
Nie zawiera odpowiedniej ilości pierwiastków stopowych tworzących trwałe azotki.
Do azotowania stosuje się m.in.:
31CrMoV9, 34CrAl6, 34CrAlNi7.
Spawalność
Spawalność 11SMn30 jest ograniczona.
Pomimo niskiej zawartości węgla podwyższona zawartość siarki i fosforu może powodować problemy podczas spawania.
Możliwe problemy obejmują:
zwiększoną podatność na pękanie, pogorszenie właściwości połączenia, niekorzystny wpływ wtrąceń siarczkowych.
Dlatego 11SMn30 nie jest zalecana jako pierwszy wybór do odpowiedzialnych konstrukcji spawanych.
Jeżeli najważniejsza jest spawalność, należy zastosować odpowiednią stal konstrukcyjną, np. S235, S275 lub S355, zależnie od wymagań projektu.
Obróbka plastyczna
Obróbka plastyczna 11SMn30 jest ograniczona w porównaniu ze zwykłymi stalami konstrukcyjnymi.
Podwyższona zawartość siarki może pogarszać:
ciągliwość, udarność, odporność na pękanie podczas intensywnego odkształcania.
Materiał jest przede wszystkim przeznaczony do produkcji prętów do obróbki skrawaniem.
Nie jest typowym materiałem do wykonywania wysoko obciążonych odkuwek.
Powłoki powierzchniowe
11SMn30 może być poddawana odpowiednio dobranym procesom zabezpieczania powierzchni, zależnie od wymagań zastosowania.
Możliwe są m.in.:
cynkowanie, niklowanie, powłoki chemiczne, inne powłoki ochronne.
Dobór procesu powinien uwzględniać konkretny gatunek, stan materiału i wymagania dotyczące powierzchni.