Norma PN-74/H-84032 to polska norma techniczna z 1974 roku, która określa wymagania dotyczące stali sprężynowych stosowanych do produkcji resorów i innych elementów sprężystych. Skupia się na składzie chemicznym, właściwościach mechanicznych oraz oznaczeniach tych stali, aby zapewnić ich odpowiednią jakość i wytrzymałość. Norma PN-74/H-84032 została zastąpiona przez PN-EN 10089:2003, a następnie przez PN-EN 10089:2005.
Obecnie obowiązującą normą jest PN-EN 10089:2005, która określa wymagania techniczne dla stali sprężynowych walcowanych na gorąco i ulepszanych cieplnie.
Zakres normy
Norma obejmuje stale sprężynowe przeznaczone głównie do produkcji elementów o wysokiej sprężystości i odporności na zmęczenie, takich jak resory, sprężyny, wałki skrętne oraz inne komponenty stosowane w pojazdach mechanicznych i maszynach przemysłowych.
Skład chemiczny
W składzie chemicznym stali określonych w normie wyróżnia się węgiel jako podstawowy pierwiastek wzmacniający oraz dodatki stopowe, takie jak:
- H – chrom, poprawiający hartowność i odporność na ścieranie.
- S – krzem, zwiększający sprężystość i twardość.
- G – mangan, poprawiający hartowność i wytrzymałość.
- F – wanad, zwiększający odporność na zmęczenie i trwałość materiału.
Liczba w oznaczeniu (np. 50HS) wskazuje średnią zawartość węgla w setnych częściach procenta, co oznacza, że 50HS zawiera około 0,50% węgla.
Właściwości mechaniczne
Norma precyzuje właściwości mechaniczne stali, które muszą być spełnione po obróbce cieplnej, w tym:
- Granica plastyczności – minimalna wartość naprężenia, po której materiał ulega trwałemu odkształceniu.
- Wytrzymałość na rozciąganie – maksymalna siła, jaką materiał może wytrzymać przed zerwaniem.
- Twardość – podawana w jednostkach HRC lub HB, określająca odporność na penetrację materiału.
- Odporność na zmęczenie – kluczowy parametr dla sprężyn i resorów, które podlegają wielokrotnemu obciążeniu cyklicznemu.
Obróbka cieplna
Norma określa wymagania dotyczące obróbki cieplnej, w tym hartowania i odpuszczania, aby osiągnąć optymalną kombinację twardości i sprężystości stali. Proces ten obejmuje:
- Hartowanie – nagrzewanie do określonej temperatury, a następnie szybkie chłodzenie w wodzie lub oleju.
- Odpuszczanie – podgrzewanie do niższej temperatury w celu usunięcia naprężeń i poprawy sprężystości.
Oznaczenia i klasyfikacja, gatunki stali według PN-74/H-84032
Każdy gatunek stali w normie PN-74/H-84032 posiada oznaczenie składające się z liczby i liter, gdzie liczba oznacza zawartość węgla, a litery symbolizują główne pierwiastki stopowe. Przykłady:
1. Stale węglowe sprężynowe
Charakteryzują się wysoką zawartością węgla, co zapewnia dobrą twardość i sprężystość, ale ograniczoną odporność na korozję.
- 65 – Stal o zawartości około 0,65% węgla, stosowana w produkcji sprężyn o średnich wymaganiach wytrzymałościowych.
- 75 – Zawiera około 0,75% węgla. Cechuje się większą twardością i wytrzymałością, odpowiednia do sprężyn narażonych na większe obciążenia.
- 85 – Stal o bardzo wysokiej zawartości węgla (ok. 0,85%), wykorzystywana w elementach o ekstremalnych wymaganiach sprężystości i odporności na ścieranie.
2. Stale niechromowe sprężynowe
Nie zawierają chromu, a głównymi dodatkami stopowymi są mangan i krzem. Przeznaczone głównie do sprężyn o średnich wymaganiach.
Manganowe
- 65G – Stal manganowa z około 0,65% węgla i dodatkiem manganu. Odporna na ścieranie, stosowana w sprężynach o dużej elastyczności i obciążeniach dynamicznych.
Krzemowe
Zawierają krzem jako główny dodatek stopowy, co zwiększa sprężystość stali i odporność na odpuszczanie.
- 50S – Stal krzemowa o 0,50% węgla. Stosowana w prostych elementach sprężystych.
- 45S – Stal z nieco niższą zawartością węgla (0,45%). Mniej twarda, bardziej elastyczna.
- 40S2 – Około 0,40% węgla i 2% krzemu. Wysoka sprężystość, stosowana w lżejszych sprężynach.
- 50S2 – 0,50% węgla i 2% krzemu. Wytrzymała stal do sprężyn narażonych na średnie obciążenia.
- 55S2 – Podwyższona zawartość węgla (0,55%), bardziej twarda, używana w resorach i sprężynach motoryzacyjnych.
- 60S2 – 0,60% węgla, wysoka twardość i odporność na ścieranie. Stosowana w sprężynach dużych pojazdów.
- 60S2A – Odmiana 60S2 o poprawionej czystości stali, stosowana w sprężynach kolejowych i ciężkich maszynach.
Manganowo-krzemowe
- 60SG – Stal z dodatkiem manganu i krzemu, 0,60% węgla. Bardzo dobra sprężystość i odporność na zmęczenie.
3. Stale chromowe sprężynowe
Chrom jako dodatek zwiększa hartowność, odporność na korozję i wytrzymałość zmęczeniową.
Manganowo-krzemowo-chromowe
- 60SGH – Stal z dodatkiem manganu, krzemu i chromu, o zawartości węgla ok. 0,60%. Przeznaczona na sprężyny o wysokiej wytrzymałości i odporności na zmęczenie.
Chromowo-manganowe
- 50HG – Stal o 0,50% węgla, z dodatkiem chromu i manganu. Cechuje się bardzo dobrą wytrzymałością i stosowana jest w resorach i sprężynach zawieszenia.
Chromowo-krzemowe
- 50HS – Zawiera 0,50% węgla, chrom i krzem. Wysoka odporność na ścieranie i zmęczenie. Stosowana w silnie obciążonych sprężynach i resorach motoryzacyjnych.
Chromowo-wanadowe
- 50HF – Zawiera 0,50% węgla, chrom i wanad. Wanad zwiększa odporność na pękanie i zmęczenie materiału. Stal przeznaczona do bardzo wymagających zastosowań, takich jak wałki skrętne i resory o ekstremalnych obciążeniach.
Każdy z gatunków stali w normie PN-74/H-84032 jest przeznaczony do specyficznych zastosowań, od lekkich sprężyn po silnie obciążone resory i wałki skrętne.
Zastosowanie
Stale opisane w normie PN-74/H-84032 są używane w produkcji:
- Resorów samochodowych i kolejowych.
- Sprężyn zawieszenia w pojazdach mechanicznych.
- Sprężyn stosowanych w urządzeniach przemysłowych.
- Elementów mechanicznych poddanych dużym obciążeniom dynamicznym.
Zmiany i następstwa normy
Norma PN-74/H-84032 została później zastąpiona przez normy zgodne z systemem europejskim, m.in. PN-EN 10089, które zaktualizowały wymagania dotyczące składu chemicznego, właściwości mechanicznych oraz metod badania stali sprężynowych, dostosowując je do standardów międzynarodowych.