S355J2 mechanikai tulajdonságai és hegeszthetősége

Mit garantál pontosan az EN 10025-2 szabvány folyáshatárban, szakítószilárdságban és nyúlásban, és milyen a hegeszthetősége? A koracel.eu szakcikk-sorozatának hatodik cikke az S355J2 mechanikai tulajdonságait mutatja be részletesen.

Az előző cikkben az S355J2 jelölését, szabványos hátterét és kémiai összetételét mutattuk be. Ez a cikk ugyanennél a minőségnél folytatja: mit garantál pontosan a szabvány mechanikai tulajdonságokban, hogyan változnak ezek a keresztmetszet vastagságával, és mit érdemes tudni a hegeszthetőségéről.

Folyáshatár és szakítószilárdság vastagság szerint

Az EN 10025-2 szabvány az S355J2 mechanikai tulajdonságait nem egyetlen számmal, hanem a keresztmetszet vastagságától függő tartományokkal írja elő. Ennek oka egyszerű: egy vastagabb rúd vagy lemez lassabban hűl a gyártás során, ami durvább szemcseszerkezetet és valamivel alacsonyabb folyáshatárt eredményez, még azonos kémiai összetétel mellett is. Emiatt a szabvány a vastagabb méretekhez fokozatosan alacsonyabb minimum folyáshatárt (ReH) enged meg:

A koracel.eu S355J2 köracél kínálata jellemzően Ø30-Ø330 mm közötti átmérőket fed le, ez a méret szinte a teljes fenti táblázatot érinti: egy vékonyabb, Ø30-as rúdnál még a legmagasabb, 355 N/mm²-hez közeli folyáshatárral lehet számolni, míg egy Ø250-Ø330 mm közötti nagyobb tömör rúdnál már a táblázat alsó, 275-295 N/mm²-es tartományával érdemes tervezni. Ez a különbség konkrét méretezési kérdéseknél (például egy nagy átmérőjű tengely megengedett terhelésénél) akár 20-25%-os eltérést is jelenthet, ezért nem mindegy, hogy a névleges „355”-ös vagy a ténylegesen érvényes, vastagságfüggő értékkel számolunk.

Nyúlás és őtőmunka

A szakítószilárdsághoz és folyáshatárhoz hasonlóan a nyúlás (A5%, a szakadásig mérhető maradó megnyúlás) is a vastagsággal együtt változik: vékonyabb keresztmetszetnél nagyobb, vastagabbnál kisebb minimumérték az elfogadott, mert a vastagabb anyag szövetszerkezete kevésbé egyenletes. Az őtőmunka-vizsgálat (Charpy V, KVL jelöléssel) ezzel szemben az S355J2 esetében a teljes 250 mm-es vastagságtartományban azonos, 27 joule-os minimumot ír elő, -20°C-on mérve – ez a J2 utótag garanciájának lényege, ahogy azt az előző cikkben bemutattuk.

Saját szerkesztésű ábra, forrás: EN 10025-2.

Vastagság	ReH min (N/mm²)	Rm (N/mm²)	A5 min (%)
≤16 mm	355	470-630	22
>16-40 mm	345	470-630	22
>40-63 mm	335	470-630	21
>63-80 mm	325	470-630	20
>80-100 mm	315	470-630	20
>100-150 mm	295	450-600	18
>150-200 mm	285	450-600	17
>200-250 mm	275	450-600	17

Látható, hogy a 355 N/mm²-es folyáshatár csak a legvékonyabb, legfeljebb 16 mm-es méretre garantált – egy 200 mm feletti tömör rúdnál ez már csak 275 N/mm². Tervezéskor és beszerzéskor éppen ezért mindig az adott, ténylegesen megrendelt méretre érvényes értékkel érdemes számolni, nem az általánosan idézett „355”-ös névleges folyáshatárral.

Hegeszthetőség

Az S355J2 az egyik legjobban hegeszthető szerkezeti acél, ez volt az egyik fő oka annak, hogy ilyen elterjedt lett acélszerkezetekben, hidakban és gépipari alvázakban. A jó hegeszthetőség hátterében az előző cikkben bemutatott alacsony szén- és kéntartalom áll: minél kevesebb a szén, annál kisebb az esélye, hogy a hegesztési hőhatásövezetben (a varrat közvetlen közelében, ahol az alapanyag is felmelegszik és gyorsan lehűl) rideg, repedésre hajlamos martenzit keletkezzen.

A hegeszthetőség számszerű jellemzésére a szakma a szén-egyenérték (CEV, a nemzetközi szakirodalomban gyakran CE vagy Ceq) mutatót használja, amely a szén mellett a mangán, króm, molibdén, vanádium, nikkel és réz tartalom hatását is egyetlen számba sűríti. Az S355J2 alacsony ötvözöttsége miatt a szén-egyenértéke jellemzően a könnyen hegeszthető tartományban van, ezért a legtöbb vastagságnál, a szokásos hegesztési eljárásokkal (bevont elektródás, MAG, védőgázas ívhegesztés) különösebb előmelegítés nélkül is jó minőségű varrat készíthető. Vastagabb keresztmetszetnél (jellemzően 30-40 mm fölött) vagy alacsony környezeti hőmérsékleten már érdemes lehet mérsékelt előmelegítést alkalmazni, ezt mindig az adott hegesztési eljárásra és a tényleges szén-egyenértékre vonatkozó szabvány (EN 1011) alapján kell meghatározni.

Összefoglalás

Az S355J2 a vastagságtól függően 275-355 N/mm² közötti garantált folyáshatárt, 450-630 N/mm² közötti szakítószilárdságot és a teljes mérettartományban 27 J-os, -20°C-on mért őtőmunkát kínál, kiváló hegeszthetőség mellett. Ez a kombináció teszi az egyik legsokoldalúbb, legszélesebb körben alkalmazott szerkezeti acéllá. A sorozat következő cikke azt mutatja be, hogy a gyakorlatban milyen iparágakban és alkalmazásokban találkozhatunk vele.

A sorozatról

Ez a hatodik cikk a koracel.eu 30 részes szakcikk-sorozatából. Ezen belül az S355J2 minőség bemutatásának második része.

Kapcsolódó anyagminőség

Nézze meg az S355J2 teljes anyagminőség-oldalát a méret- és ártáblázattal: