Norma PN-EN 10089:2005 nosi tytuł: „Stale walcowane na gorąco na sprężyny ulepszane cieplnie – Warunki techniczne dostawy”. Jest to europejski standard techniczny, który określa wymagania dotyczące dostawy stali sprężynowych przeznaczonych do wytwarzania sprężyn i elementów sprężystych, które poddawane są obróbce cieplnej.
Norma PN-EN 10089:2005 zastąpiła wcześniejszą normę PN-EN 10089:2003, która została wycofana 23 czerwca 2005 roku.
Wcześniej, norma PN-EN 10089:2003 zastąpiła polską normę PN-H-93003:1996.
Zakres normy
Norma PN-EN 10089:2005 dotyczy stali walcowanych na gorąco, ulepszanych cieplnie, przeznaczonych do produkcji:
- Sprężyn płaskich i spiralnych.
- Resorów samochodowych i kolejowych.
- Elementów sprężystych o wysokiej wytrzymałości.
Nie obejmuje ona stali przeznaczonych do produkcji drutów sprężynowych, taśm zimnowalcowanych oraz sprężyn specjalnych.
Podział i klasyfikacja stali według normy
Norma dzieli stale sprężynowe ze względu na skład chemiczny i właściwości mechaniczne, uwzględniając pierwiastki stopowe takie jak:
- Węgiel (C) – wpływa na twardość i sprężystość stali.
- Krzem (Si) – poprawia sprężystość i odporność na odpuszczanie.
- Chrom (Cr) – zwiększa hartowność i odporność na korozję.
- Wanad (V) – poprawia odporność na zmęczenie i pękanie.
- Molibden (Mo) – podnosi odporność na pełzanie i wytrzymałość w wysokich temperaturach.
- Nikiel (Ni) – zwiększa hartowność i odporność na korozję.
Przykłady gatunków stali według PN-EN 10089:
1. 38Si7 (1.5023)
Stal krzemowa o średniej sprężystości i dobrej odporności na zmęczenie materiału. Przeznaczona do lekkich sprężyn i elementów o umiarkowanym obciążeniu dynamicznym.
46Si7 (1.5024)
Stal krzemowa o podwyższonej twardości i wytrzymałości mechanicznej w porównaniu do 38Si7. Wykorzystywana w produkcji sprężyn płaskich i spiralnych poddanych większym obciążeniom.
56Si7 (1.5026)
Wysoko sprężysta stal krzemowa, charakteryzująca się dobrą odpornością na odkształcenia trwałe. Stosowana w sprężynach zawieszenia w pojazdach mechanicznych.
54SiCr6 (1.7102)
Stal krzemowo-chromowa o wysokiej twardości i odporności na ścieranie. Szczególnie polecana do sprężyn resorów samochodowych i elementów narażonych na dynamiczne obciążenia.
56SiCr7 (1.7106)
Stal o zwiększonej zawartości krzemu i chromu, co przekłada się na podwyższoną twardość i trwałość. Znajduje zastosowanie w sprężynach dużych pojazdów i maszyn.
61SiCr7 (1.7108)
Wysoce sprężysta stal o podwyższonej odporności na pękanie i zmęczenie materiału. Dedykowana do elementów o najwyższych wymaganiach wytrzymałościowych.
52SiCrNi5 (1.7117)
Stal krzemowo-chromowo-niklowa, łącząca wysoką wytrzymałość z podwyższoną odpornością na korozję. Stosowana w sprężynach eksploatowanych w trudnych warunkach środowiskowych.
55Cr3 (1.7176)
Stal chromowa o dużej twardości i dobrej odporności na ścieranie. Wykorzystywana w resorach samochodowych i sprężynach o wysokim obciążeniu dynamicznym.
60Cr3 (1.7177)
Bardzo twarda stal chromowa, przeznaczona do elementów wymagających wyjątkowej trwałości i odporności na odkształcenia. Stosowana w resorach i sprężynach w pojazdach ciężarowych.
60CrMo3-1 (1.7239)
Stal chromowo-molibdenowa, odporna na pełzanie w podwyższonych temperaturach. Wykorzystywana w sprężynach pracujących w środowisku o wysokiej temperaturze.
60CrMo3-2 (1.7240)
Stal o podwyższonej zawartości chromu i molibdenu, co zapewnia lepszą hartowność i odporność na ścieranie. Stosowana w sprężynach do zastosowań przemysłowych.
60CrMo3-3 (1.7241)
Wysoko stopowa stal chromowo-molibdenowa o maksymalnej odporności na pełzanie i wysokiej twardości. Dedykowana do elementów pracujących w ekstremalnych temperaturach i ciśnieniu.
52CrMoV4 (1.7701)
Stal chromowo-molibdenowo-wanadowa o wyjątkowej odporności na zmęczenie i pękanie. Przeznaczona do elementów o bardzo dużych obciążeniach, takich jak wałki skrętne i sprężyny zawieszenia.
46SiCrMo6 (1.8062)
Stal krzemowo-chromowo-molibdenowa o doskonałej równowadze między twardością a elastycznością. Stosowana w sprężynach zawieszenia pojazdów osobowych.
50SiCrMo6 (1.8063)
Stal o zwiększonej twardości i sprężystości w porównaniu do 46SiCrMo6. Idealna do produkcji sprężyn o dużych obciążeniach dynamicznych, takich jak zawieszenia sportowe.
45SiCrV6-2 (1.8151)
Stal krzemowo-chromowo-wanadowa o podwyższonej odporności na pękanie i zużycie. Wykorzystywana w sprężynach o wysokiej trwałości cyklicznej.
54SiCrV6 (1.8152)
Stal o bardzo wysokiej twardości i doskonałej odporności na zmęczenie materiału. Stosowana w sprężynach przemysłowych oraz elementach poddawanych długotrwałemu obciążeniu.
60SiCrV7 (1.8153)
Najwyżej sprężysta stal krzemowo-chromowo-wanadowa w tej grupie, o wyjątkowej trwałości i odporności na odkształcenia trwałe. Używana w specjalistycznych sprężynach przemysłowych.
51CrV4 (1.8159)
Stal chromowo-wanadowa o doskonałych właściwościach sprężystych, wysokiej twardości i odporności na pękanie. Powszechnie stosowana w resorach samochodowych i sprężynach zawieszenia.
Właściwości mechaniczne stali objętych normą
Norma określa minimalne wymagania dotyczące właściwości mechanicznych stali, takich jak:
- Granica plastyczności (Re) – minimalna wartość naprężenia, po której materiał ulega trwałemu odkształceniu.
- Wytrzymałość na rozciąganie (Rm) – maksymalna siła, jaką materiał może wytrzymać przed zerwaniem.
- Twardość (HB lub HRC) – odporność materiału na penetrację.
- Udarność (KV) – odporność na obciążenia dynamiczne.
Właściwości te są określane po wykonaniu obróbki cieplnej.
Warunki dostawy i obróbka cieplna
Norma definiuje również wymagania dotyczące procesu obróbki cieplnej, który obejmuje:
- Hartowanie – nagrzewanie do określonej temperatury i szybkie chłodzenie w celu zwiększenia twardości.
- Odpuszczanie – podgrzewanie do niższej temperatury w celu zmniejszenia kruchości i zwiększenia sprężystości.
Stal dostarczana zgodnie z PN-EN 10089 powinna być dostarczona w stanie walcowanym na gorąco i poddana obróbce cieplnej lub w stanie gotowym do obróbki cieplnej.
Tolerancje wymiarowe i kształtowe
Norma określa również dopuszczalne odchyłki wymiarowe dotyczące prętów i walcówki, w tym:
- Średnicę i grubość materiału.
- Prostoliniowość.
- Chropowatość powierzchni.
Oznaczenia i certyfikacja
Każda partia stali objętej normą powinna być dostarczana z odpowiednią dokumentacją, która obejmuje:
- Oznaczenie gatunku stali zgodnie z normą.
- Numer partii i datę produkcji.
- Certyfikat zgodności potwierdzający spełnienie normy.
Zastosowanie stali według PN-EN 10089:2005
Stale objęte normą znajdują zastosowanie w produkcji:
- Resorów samochodowych i kolejowych.
- Sprężyn zawieszenia.
- Sprężyn narażonych na duże obciążenia dynamiczne.
- Elementów mechanicznych wymagających wysokiej odporności na zmęczenie i ścieranie.
Norma PN-EN 10089:2005 wprowadza jednolite standardy jakości dla stali sprężynowych stosowanych w Europie, określając skład chemiczny, właściwości mechaniczne oraz metody obróbki cieplnej. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie materiałów o wysokiej sprężystości, trwałości i odporności na zmęczenie, co jest kluczowe w zastosowaniach motoryzacyjnych, kolejowych i przemysłowych.