PN-89/H-84030/02 – Stale do nawęglania. – Gatunki stali
Przedmiot normy
Norma PN-89/H-84030/02 określa gatunki stali do nawęglania przeznaczonych do wykonywania elementów maszyn i urządzeń, które wymagają wysokiej twardości powierzchniowej przy zachowaniu dobrej wytrzymałości i ciągliwości rdzenia. Jest to druga część zespołu norm PN-89/H-84030, uzupełniająca część 01 dotyczącą wymagań ogólnych.
Norma PN-72/H-84030 Stale stopowe konstrukcyjne – Gatunki
- PN-89/H-84030-01: Zastąpiona przez PN-EN 10083-1+A1:1999.
- PN-89/H-84030-02: Zastąpiona przez PN-EN 10084:2002.
- PN-89/H-84030-03: Zastąpiona przez PN-EN 10085:2002.
- PN-89/H-84030-04: Zastąpiona przez PN-EN 10083-3:2007.
Zakres stosowania
Stale objęte normą przeznaczone są do:
- obciążonych elementów maszyn,
- części podlegających zużyciu przez tarcie (np. koła zębate, tuleje, wałki, pierścienie),
- pracy w warunkach zmęczeniowych i uderzeniowych, po uprzednim nawęglaniu, hartowaniu i odpuszczaniu.
Charakterystyka gatunków stali wg PN-89/H-84030/02
Norma wymienia 16 gatunków stali do nawęglania:
12HN3A, 12H2N4A, 15H, 15HN, 15HGN, 15HGM, 16HG, 17HGN, 17HNM, 18GM, 18HGT, 18H2N2, 20H, 20HG, 20HNM, 22HNM
Wśród nich znajdują się
- stale niskowęglowe (C: 0,10–0,25%) – przystosowane do nawęglania,
- stale chromowo-niklowe (np. 12HN3A, 12H2N4A),
- stale chromowo-manganowe (np. 16HG, 20HG),
- stale niklowo-molibdenowe (np. 20HNM, 22HNM),
- klasyczne stale węglowe do nawęglania (np. 15H, 20H – odpowiedniki AISI 1015, 1020).
Oznaczenia i symbolika PN-89/H-84030/02
Oznaczenia stalí zawierają informacje o:
- zawartości węgla (cyfra na początku, np. 15 = 0,15% C),
- pierwiastkach stopowych:
- H – do nawęglania,
- N – nikiel,
- T – chrom,
- M – molibden,
- G – mangan
- A – wariant o zawężonym zakresie składu chemicznego (lepsza jakość).
Obróbka cieplna
Typowy proces dla stali z tej normy:
- nawęglanie: 880–940°C, czas zależny od głębokości,
- chłodzenie: w oleju hartowniczym o wysokiej zdolności chłodzenia,
- hartowanie: 780–820°C,
- odpuszczanie:
- warstwy nawęglonej: 150–200°C (wysoka twardość),
- rdzenia: 500–600°C (zwiększenie ciągliwości).
Po nawęglaniu i hartowaniu:
- twardość warstwy nawęglonej > 58 HRC (typowo 60–62 HRC).
- Głębokość warstwy nawęglonej: zależnie od parametrów, 0,8–1,2 mm (standard), nawet do 2 mm w konstrukcjach ciężkich.
- mikrostruktura: warstwa martenzytyczna z austenitem szczątkowym, rdzeń ferrytowo-perlityczny lub bainityczny.
- Rdzeń po odpuszczaniu: wytrzymałość na rozciąganie Rm ~700–1100 MPa, granica plastyczności Re ~450–700 MPa, zależnie od gatunku.
- Udarność rdzenia >35J
Cechy wspólne stali do nawęglania wg normy:
| Cecha | Opis |
| Zawartość węgla | zwykle 0,10–0,25% – idealna do nawęglania |
| Po nawęglaniu | twarda warstwa powierzchniowa (HRC >58), ciągliwy rdzeń |
| Odporność | dobra na ścieranie, zmęczenie, uderzenia |
| Struktura po obróbce | martenzyt w warstwie powierzchniowej, rdzeń – ferryt + perlity |
Norma PN-89/H-84030/02 – zastosowanie
Typowe zastosowania stali z tej normy:
- Koła zębate (np. w przekładniach),
- Wały, sworznie, piasty,
- Tuleje, pierścienie, prowadnice,
- Elementy maszyn rolniczych i pojazdów,
- Elementy pracujące w warunkach zmęczeniowych, ściernych i uderzeniowych.
Aktualność normy
Norma PN-89/H-84030/02 została w wielu przypadkach zastąpiona przez normę PN-EN 10084, która zawiera gatunki stali do nawęglania wg układu europejskiego. Niemniej wiele zakładów wciąż stosuje oznaczenia wg starej normy PN, zwłaszcza w dokumentacji remontowej, produkcyjnej i serwisowej.