Stal S235JR i S355JR -
właściwości, różnice i dobór blachy
S235JR i S355JR to niestopowe stale konstrukcyjne według normy EN 10025-2, które różnią się przede wszystkim wytrzymałością. Minimalna granica plastyczności wynosi 235 MPa dla S235JR i 355 MPa dla S355JR (przy grubości do 16 mm), czyli o 51 procent więcej. Oba gatunki mają oznaczenie JR, które gwarantuje udarność co najmniej 27 J w temperaturze +20°C. W praktyce S355JR pozwala zmniejszyć grubość i masę elementu przenoszącego obciążenie, a S235JR jest łatwiejsza w gięciu i spawaniu oraz tańsza w zakupie.
Co oznacza symbol S235JR
Oznaczenie jest zbudowane według EN 10027-1. Litera S wskazuje stal konstrukcyjną, liczba to minimalna granica plastyczności w megapaskalach dla najmniejszego zakresu grubości, a symbol JR określa klasę udarności: 27 J w temperaturze +20°C. Wyższe klasy to J0 (27 J w 0°C), J2 (27 J w -20°C) i K2 (40 J w -20°C). Więcej o budowie oznaczeń gatunków blach opisuje artykuł o oznaczeniach blach stalowych.
Badanie udarności wykonuje się na wyrobach o grubości od 6 mm. Dla cieńszych blach wymagania udarności nie są weryfikowane próbą, a o doborze gatunku decydują granica plastyczności, wytrzymałość i wydłużenie.
Właściwości mechaniczne
| Parametr wg EN 10025-2 | S235JR | S355JR |
|---|---|---|
| granica plastyczności ReH min, grubość do 16 mm | 235 MPa | 355 MPa |
| granica plastyczności ReH min, grubość 16-40 mm | 225 MPa | 345 MPa |
| wytrzymałość na rozciąganie Rm, grubość poniżej 3 mm | 360-510 MPa | 510-680 MPa |
| wytrzymałość na rozciąganie Rm, grubość 3-100 mm | 360-510 MPa | 470-630 MPa |
| wydłużenie A min, grubość 3-40 mm, próbka wzdłużna | 26% | 22% |
| udarność KV min w +20°C | 27 J | 27 J |
Dla grubości poniżej 3 mm norma podaje osobne, niższe wartości wydłużenia mierzone na próbce o długości 80 mm. Moduł sprężystości obu gatunków jest taki sam i wynosi około 210 GPa, podobnie jak gęstość 7,85 kg/dm³. Masa arkusza czy kręgu jest więc identyczna, co pozwala liczyć zapotrzebowanie tym samym kalkulatorem wagi blach.
Skład chemiczny i spawalność
| Pierwiastek (analiza wytopowa, max) | S235JR | S355JR |
|---|---|---|
| węgiel C, grubość do 16 mm | 0,17% | 0,24% |
| mangan Mn | 1,40% | 1,60% |
| krzem Si | nie określono | 0,55% |
| fosfor P | 0,035% | 0,035% |
| siarka S | 0,035% | 0,035% |
| azot N | 0,012% | 0,012% |
| miedź Cu | 0,55% | 0,55% |
| równoważnik węgla CEV, grubość do 30 mm | 0,35 | 0,45 |
Oba gatunki są uznawane za dobrze spawalne. Różnicę widać w równoważniku węgla CEV: S235JR mieści się w zakresie, w którym podgrzewanie wstępne praktycznie nie jest potrzebne, a przy S355JR o potrzebie podgrzewania decydują grubość, energia liniowa i sztywność złącza. Przy blachach cienkich, typowych dla produkcji obudów, profili czy elementów maszyn, oba gatunki spawa się standardowymi metodami MAG bez dodatkowych zabiegów.
Kiedy S355JR zamiast S235JR
Nośność elementu rozciąganego lub zginanego w zakresie sprężystym rośnie proporcjonalnie do granicy plastyczności. Przykład obliczeniowy HEN-STOL: płaskownik z blachy o szerokości 60 mm przenoszący siłę rozciągającą 50 kN wymaga przekroju 213 mm² w gatunku S235JR i 141 mm² w gatunku S355JR. Oznacza to grubość około 3,55 mm zamiast 2,35 mm, czyli o 34 procent mniej stali w tym samym elemencie (obliczenie uproszczone, bez współczynników bezpieczeństwa).
| Wariant | Wymagany przekrój | Grubość przy szerokości 60 mm | Masa 1 m elementu |
|---|---|---|---|
| S235JR | 213 mm² | ok. 3,55 mm | ok. 1,67 kg |
| S355JR | 141 mm² | ok. 2,35 mm | ok. 1,11 kg |
Korzyść z wyższej wytrzymałości nie pojawia się wszędzie. Tam, gdzie o wymiarach decyduje sztywność, ugięcie lub stateczność cienkiej ścianki, obie stale zachowują się tak samo, bo mają ten sam moduł sprężystości. W takich elementach S235JR wykonuje zadanie równie dobrze i taniej. S355JR opłaca się w elementach nośnych, uchwytach, ramach i konstrukcjach, w których liczy się masa własna albo koszt transportu gotowego wyrobu.
Obróbka plastyczna i cięcie
Wyższa wytrzymałość S355JR oznacza większe siły gięcia, większe sprężynowanie i zwykle większy minimalny promień gięcia niż w przypadku S235JR. Przy seryjnym gięciu na prasie krawędziowej warto uwzględnić to w programie i narzędziach. Cięcie laserowe, plazmowe i gilotynowe przebiega w obu gatunkach bez istotnych różnic. Do tłoczenia i głębokiego formowania oba gatunki ustępują stalom z grupy DD i DC, o czym szerzej w artykule o blachach gorącowalcowanych i zimnowalcowanych.
S235JR i S355JR bez atestu
Obie stale występują w ofercie blach gorącowalcowanych HEN-STOL jako materiał bez atestu, czyli sprzedawany bez certyfikatu hutniczego. Nadwalcowania i nadprodukcje w tych gatunkach mają parametry jak w stali atestowanej, a niższa cena wynika wyłącznie z braku świadectwa. To rozwiązanie dla produkcji, w której dokumentacja wyrobu nie wymaga świadectwa odbioru, na przykład elementów maszyn, obudów, wyposażenia czy wyrobów metalowych. Tam, gdzie świadectwo jest obowiązkowe, zasady opisuje artykuł o dokumentach kontroli według EN 10204.
Dostępne gatunki stali, rodzaje powłok oraz formaty kręgów, taśm i arkuszy przedstawia oferta blach stalowych HEN-STOL, z osobnymi stronami o blasze ocynkowanej, blasze zimnowalcowanej i blasze gorącowalcowanej.
Sprawdź jak możemy pomóc
HEN-STOL dostarcza blachę gorącowalcowaną w gatunkach S235JR i S355JR w kręgach, taśmach i arkuszach, od 5 ton. Wystarczy przesłać specyfikację z grubością, formatem i zastosowaniem, a sprawdzimy dostępne partie i doradzimy, który gatunek będzie korzystniejszy dla danego detalu.
Najczęściej zadawane pytania
Jaka jest różnica między stalą S235JR a S355JR?
Główna różnica to wytrzymałość. S235JR ma minimalną granicę plastyczności 235 MPa, a S355JR 355 MPa (grubość do 16 mm). S355JR ma też wyższą wytrzymałość na rozciąganie, 470-630 MPa wobec 360-510 MPa, oraz nieco wyższy równoważnik węgla CEV, 0,45 wobec 0,35. Obie stale mają tę samą udarność JR, 27 J w +20°C.
Co oznacza JR w oznaczeniu S235JR?
JR to klasa udarności według EN 10025-2: próbka z karbem V musi pochłonąć co najmniej 27 J energii w temperaturze +20°C. Wyższe klasy J0 i J2 wymagają tej samej energii w 0°C i -20°C, a K2 40 J w -20°C. Badanie wykonuje się dla wyrobów o grubości od 6 mm.
Czy stal S355JR jest spawalna?
Tak, S355JR jest stalą dobrze spawalną. Jej równoważnik węgla CEV wynosi maksymalnie 0,45 przy grubości do 30 mm. Przy blachach cienkich spawa się ją standardowymi metodami bez podgrzewania, a przy grubych i sztywnych złączach potrzebę podgrzewania wstępnego ustala się według grubości i energii liniowej.
Czy S235JR można zastąpić stalą S355JR?
Zwykle tak, ponieważ S355JR spełnia i przewyższa wymagania wytrzymałościowe S235JR. Przy zamianie trzeba uwzględnić większe siły gięcia i sprężynowanie oraz wyższy CEV przy spawaniu grubych elementów. Zamiana odwrotna, S355JR na S235JR, wymaga ponownego sprawdzenia nośności elementu.
Jaki jest odpowiednik stali S235JR w starych polskich normach?
Najbliższym odpowiednikiem S235JR jest stal St3S według dawnej normy PN-88/H-84020. Dla stali S355 jako odpowiednik najczęściej podaje się 18G2A, bliższą jednak gatunkowi S355J2. Przy zamianie oznaczeń w dokumentacji warto porównać wymagania, a nie tylko nazwy.
Ile waży blacha ze stali S235JR i S355JR?
Tyle samo. Oba gatunki mają gęstość 7,85 kg/dm³, więc metr kwadratowy blachy o grubości 1 mm waży 7,85 kg, a arkusz 1250 x 2500 mm o grubości 3 mm około 73,6 kg. Różnica w masie wyrobu pojawia się dopiero wtedy, gdy wyższa wytrzymałość S355JR pozwala zastosować cieńszą blachę.
Źródła
- EN 10025-2, Wyroby walcowane na gorąco ze stali konstrukcyjnych - warunki dostawy stali konstrukcyjnych niestopowych, 2019
- EN 10027-1, Systemy oznaczania stali - znaki stali, 2016
- EN 10204, Wyroby metalowe - rodzaje dokumentów kontroli, 2004
- EN 1090-2, Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych - wymagania techniczne dotyczące konstrukcji stalowych, 2018