Konstruktionsstål

Konstruktionsstål är varianter (kvaliteter, legeringar) av stål som används vid stålbyggnad, till exempel i balkar. Det som utmärker de allmänna konstruktionsstålen^[1] är deras stora seghet och goda svetsbarhet. Andra viktiga egenskaper är t.ex. bockbarhet och skärbarhet.

Allmänna konstruktionsstål benämns med en siffer- och bokstavskombination, enligt SS-EN 10025.^[2]
Exempelvis S355J2+N, där:

S står för konstruktionsstål (structural steel).
355 är den minsta tillåtna övre sträckgränsen ReH, (355 N/mm²).
J står för slagseghet 27 Joule, K för 40 Joule.
R för att stålet är slagseghetsprovat vid 20 °C, 0 vid 0 °C, 2 vid -20 °C.
+N normaliserad valsning, +M termomekanisk valsning, +AR obehandlat.

Vanligt förekommande tvärsnitt av konstruktionsstål.

Fysikaliska egenskaper[redigera | redigera wikitext]

Ett konstruktionsståls fysikaliska egenskaper bestäms under tillverkningsprocessen genom tillsats av legeringsämnen och härdning. Tillverkningen sker under mycket väl kontrollerade former i ett stålverk och den goda kontrollen under tillverkningsprocessen resulterar i produkter med väl dokumenterade egenskaper. Med begreppet ”konstruktionsstål” avses stål som används i bärande konstruktioner inom byggindustrin till exempel balkar och pelare.

Elasticitetsmodulen[redigera | redigera wikitext]

^[3]E = 210 GPa

Elasticitetsmodul beskriver atombindningen och den förändras därför inte vid till exempel härdning eller glödgning, eftersom det inte ändrar atomernas bindning.

Skjuvmodulen[redigera | redigera wikitext]

Skjuvmodulen beskriver det linjära förhållandet mellan skjuvspänning och skjuvtöjning.

$G={\frac {E}{2(1+\nu )}}\approx {81GPa}$ där tvärkontraktionstalet $\nu =0,3$ tvärkontraktionstalet benämns också Poissons konstant

Sträckgräns[redigera | redigera wikitext]

Sträckgräns anger den högsta spänning som stålet tål utan att deformeras plastiskt. Vid spänningar lägre än sträckgränsen deformeras stålet elastiskt. Sträckgränsen i stål, ${R_{eH}}$ , definieras som den spänning som efter avlastning ger en kvarstående deformation om 0,2 %.

${f_{y}}={235-1100MPa}$ (betecknas ${R_{eH}}$ i metallstandarder)

Brottgräns[redigera | redigera wikitext]

Brottspänning anger den högsta spänningen stålet tål innan det går till brott. I moderna konstruktionsstål är brottspänningen alltid 10 % större än sträckgränsen.

${f_{u}}\geq 1,10{f_{y}}$ (betecknas ${R_{m}}$ i metallstandarder)

Seghet[redigera | redigera wikitext]

Segheten mäts i Joule [J] vilket testas i olika temperaturer och delas in enligt matrisen nedan.

{\begin{matrix}^{\circ }C&27J&40J&60J\\20&JR&KR&LR\\0&J0&K0&L0\\-20&J2&K2&L2\\-30&J3&K3&L3\\-40&J4&K4&L4\\-50&J5&K5&L5\\-60&J6&K6&L6\end{matrix}}

Svetsbarhet[redigera | redigera wikitext]

Svetsbart stål har kolekvivalenten ${CE}\leq 0,45\%$ (vilket alla moderna konstruktionsstål har)

${CE}=C+{\frac {Mn}{6}}+{\frac {Cr+Mo+V}{5}}+{\frac {Ni+Cu}{15}}$ förenklat

${CE}=C+{\frac {Mn}{6}}+0,06$

Uttrycket är empiriskt och används för att bedöma ett ståls härdningsbenägenhet och svetsbarhet, ett högt värde medför risk att stålet blir sprött. Det förenklade uttrycket kan användas om inte halterna av alla ämnen är kända.

Bockbarhet[redigera | redigera wikitext]

Bockbarheten anger vilken minsta radie r som plåten kan bockas med utan att skadas.

Hårdhet[redigera | redigera wikitext]

Hårdheten provas med Vickersprovning och för brickor bör hårdheten vara (200HV-400HV), beroende på typ av förband.

Densitet[redigera | redigera wikitext]

Densitet är ett mått på stålets täthet

$\rho =7,850*10^{3}{\frac {kg}{m^{3}}}$

Längdutvidgningskoefficient[redigera | redigera wikitext]

Längdutvidgningskoefficient är ett tal som talar om hur stor utvidgningen/krympningen av stålet är vid en temperaturförändring.

$\alpha =1,2\cdot 10^{-5}\cdot {\frac {1}{^{\circ }C}}$

Längdförändringen kan bli betydande. Temperaturen i takplåten kan variera med 100 grader mellan sommar och vinter. Längdförändringen av en 10 m lång plåt blir då 12 mm, dvs. 6 mm per fri kant i längdriktningen.