1. Zavedení
ASTM A36 je standardní specifikace pro nízkouhlíkovou konstrukční ocel široce používanou pro plechy, tvary, tyče a svařované součásti ve stavebnictví a obecných konstrukčních aplikacích.
Je ceněn pro předvídatelnost, tvárné mechanické vlastnosti, vynikající svařitelnost a široká dostupnost v mnoha formách výrobků.
A36 Uhlíková ocel není slitina s vysokou pevností – její přitažlivost spočívá v hospodárnosti, robustní houževnatost při okolních teplotách, a snadnost výroby.
Projektanti musí počítat s jeho relativně skromnou mezí kluzu, základní korozní chování (nechráněná měkká ocel zreziví) a omezenou prokalitelnost při rozhodování, zda je A36 tím správným materiálem pro součást nebo konstrukci.
2. Co je uhlíková ocel ASTM A36?
ASTM A36 je nejběžnější specifikace pro nízkouhlíkové, konstrukční ocel používaná ve všeobecném stavebnictví a výrobě.
Jedná se o válcovaný za tepla, měkká ocel navržená tak, aby poskytovala předvídatelné, tvárné mechanické chování, snadná svařitelnost a široká dostupnost v deskách, tvary, bars and other mill products used for building frames, mosty, machinery bases and general structural fabrication.
Proč na jméně záleží
The designation “A36” comes from the ASTM specification under which the material is standardized (ASTM A36/A36M).
The number “36” refers to the nominal minimum yield strength in ksi (36 ksi ≈ 250 MPA) that the material must meet in its as-rolled condition.
That single metric is one reason A36 is often treated as the default structural steel in many regions and industries.
Běžné formy produktů:
- Hot-rolled plates (thicknesses from a few millimetres to 150+ mm)
- Structural shapes (I, H, C, U sections), angles and channels
- Bary: kolo, square and flat (for machining and forging blanks)
- Rolled coils and sheet (limited thickness range)
3. Chemické složení uhlíkové oceli ASTM A36
| Živel | Typický rozsah (Wt.%) — indicative |
| Uhlík (C) | ≤ ~0.25–0.29 (nízký obsah uhlíku) |
| Mangan (Mn) | ~0.60–1.20 |
| Fosfor (Str) | ≤ 0.04 (Max) |
| Síra (S) | ≤ 0.05 (Max) |
| Křemík (A) | ≤ 0.40 - 0.50 (stopa) |
| Měď, V, Cr, Mo | residual or low ppm levels |
4. Mechanické vlastnosti uhlíkové oceli ASTM A36
Zobrazené hodnoty jsou zástupce pro válcované za tepla, válcované ASTM A36. Skutečné vlastnosti závisí na tloušťce průřezu, praxe válcování a tepelné chemie.
| Vlastnictví | Typický / Minimální hodnota | Poznámky |
| Minimální mez kluzu (RP0.2) | 36 KSI (≈ 250 MPA) | Základ označení A36; použijte jako minimální výtěžnost pro předběžný konstrukční návrh, pokud MTR nevykazuje vyšší hodnotu. |
| Pevnost v tahu (Rm) | 58 - 80 KSI (≈ 400 - 550 MPA) | Rozsah se liší podle tvaru a tloušťky produktu; potvrdit přesnou hodnotu na MTR. |
| Prodloužení | ≥ 20% (v 2 v / 50 MM Délka měřidla) | Označuje dobrou tažnost; tažnost klesá s rostoucí tloušťkou. |
| Modul pružnosti (E) | ≈ 200 GPA (29,000 KSI) | Standardní hodnota konstrukční oceli použitá pro výpočty tuhosti a průhybu. |
Smykový modul (G) |
≈ 79 GPA (11,500 KSI) | Používá se pro výpočty kroucení a smykové deformace. |
| Poissonův poměr (n) | ≈ 0.28 | Typická hodnota pro nízkouhlíkové konstrukční oceli. |
| Tvrdost podle Brinella (HBW) | ~120 – 160 HBW | Orientační rozsah pro stav po rozbalení; koreluje s pevností v tahu. |
| Rázová houževnatost Charpy | Není specifikováno ASTM A36 | Rázová houževnatost není povinná; specifikujte testování CVN, pokud se očekává provoz za nízkých teplot nebo kritický pro lom. |
5. Fyzikální & Tepelné vlastnosti uhlíkové oceli ASTM A36
Uvedená čísla jsou reprezentativní typický hodnoty při pokojové teplotě nebo blízko ní, pokud není uvedeno jinak – skutečné hodnoty závisí na chemii, historie válcování/homogenizace a teplota.
| Vlastnictví | Typická hodnota (zástupce) | Praktická poznámka |
| Hustota | ≈ 7.85 G · CM⁻³ (7850 kg·m⁻³) | Použijte pro mši, výpočty setrvačnosti a konstrukční hmotnosti. |
| Tepelná vodivost, k | ≈ 50–60 W·m⁻¹·K⁻¹ (≈54 W·m⁻¹·K⁻¹ běžně uváděno při 20–25 °C) | Vodivost klesá s rostoucí teplotou; důležité pro tepelný tok, design chlazení a zhášení. |
| Měrná tepelná kapacita, cp | ≈ 460–500 J·kg⁻¹·K⁻¹ (použití ≈ 470 J·kg⁻¹·K⁻¹ jako praktická hodnota při 20–25 °C) | cp se zvyšuje s teplotou; řídí energii potřebnou k ohřevu/chlazení sekcí. |
| Tepelná difuzivita, α = k/(ρ·cp) | ≈ 1,4–1,6 × 10⁻⁵ m²·s⁻¹ (pomocí k = 54, ρ = 7850, cp = 470 → α ≈ 1,46×10⁻⁵) | Řídí, jak rychle změny teploty pronikají materiálem (přechodná tepelná odezva). |
| Součinitel lineární tepelné roztažnosti, αL | ≈ 11,7–12,5 × 10⁻⁶ K⁻¹ (typický: 12×10⁻⁶ K⁻¹) | Použití pro výpočty tepelného růstu a vůlí spár. |
Rozsah tání (cca.) |
Solidus ≈ 1425 ° C.; Kapalina ≈ 1540 ° C. | Rozsahy taveniny/solidus se mírně liší podle složení. Nepoužívá se pro normální konstrukční návrh. |
| Emisivita (závislé na povrchu) | 0.1 - 0.95 (typická oxidovaná ocel ≈ 0.7–0,9; světlý lesk ≈ 0.05–0,2) | Použití pro sálavé modely s přenosem tepla; vždy vybírejte emisivitu v souladu s povrchovou úpravou a oxidačním stavem. |
| Elektrický odpor (solidní) | ≈ 0.10 - 0.20 μΩ · m (≈ 1.0–2,0 × 10⁻⁷ Ω·m) | Liší se chemií a teplotou; ovlivňuje elektrický ohřev a ztráty vířivými proudy. |
| Magnetické chování | Ferromagnetic pod Curieovým bodem (~770 °C pro železo) | Magnetické vlastnosti ovlivňují NDT (MPI) a chování indukčního ohřevu. |
6. Chování při výrobě: formování, obrábění a práce za studena
Formování (studený & horký):
- Výrobky A36 válcované za tepla se dobře tvarují ohýbáním, rolování a jednoduché kreslení.
- Formování chladu (ohýbání, lisování) je praktický v rámci konstrukčních limitů – zajistěte, aby poloměry ohybu a meze redukce odpovídaly tloušťce materiálu a teplotě, aby nedošlo k praskání.
Typické minimální poloměry ohybu jsou doporučeny ve tvářecích tabulkách a závisí na tloušťce a stavu frézy.
Obrábění:
- A36 snadno obrábí konvenčními uhlíkovými a karbidovými nástroji. Obrobitelnost je srovnatelná s jinými měkkými oceli; platí standardní rychlosti a posuvy.
Velké zatížení třísek, hluboké přerušované řezy a špatná chladicí kapalina mohou povrchy zpevnit a zkrátit životnost nástroje.
Účinky práce za studena:
- Ohýbání nebo tažení za studena lokálně zvyšuje výtěžnost deformačním zpevněním; následné žíhání k odlehčení pnutí je možné, pokud je třeba obnovit tažnost.
7. Svařování a spojení
Svařovatelnost: Vynikající. Nízký obsah uhlíku a omezené legování činí A36 snadno svařitelným všemi běžnými tavnými a polovodičovými technikami (Smaw, GTAW, GMAW/MIG, Fcaw).
Výběr přídavného kovu:
- Běžný spotřební materiál: výplňové tyče/dráty z měkké oceli (NAPŘ., Řada ER70S pro GMAW, E7018 nebo E7016 pro SMAW) přizpůsobené pro pevnost a tažnost.
Vyberte si spotřební materiál, který je tvárný, svarový kov odolný proti prasklinám.
Předehřev a interpass:
- Pro typické tloušťky plechu (<25 mm) a benigní prostředí, žádné předehřívání je obvykle vyžadováno. Pro silnější úseky, zadržené klouby, nebo chladné okolní podmínky, mírný předehřev (NAPŘ., 50–150 °F / 10–65 °C) snižuje riziko praskání vodíkem a zbytková napětí.
Regulace teploty mezi průchody je nezbytná pro víceprůchodové svary.
Po západním tepelném zpracování (PWHT):
- Není vyžadováno pro většinu svařovaných sestav A36. PWHT lze použít ke snížení zbytkového napětí nebo pokud to vyžaduje kvalifikace svařovacího postupu (komponenty kritické pro tlak nebo únavu), ale A36 postrádá kalitelnost;
PWHT obecně zahrnuje žíhání uvolňující napětí (NAPŘ., ~600–650 °C) spíše než otužování.
8. Tepelné zpracování: schopnosti a limity pro A36
ASTM A36 není tepelně zpracovatelná slitina ve smyslu kalení & temperování (nízký obsah uhlíku a nedostatek legování brání martenzitické transformaci).
Typické tepelné úpravy:
- Žíhání / Normalizace: možné zjemnit zrno a obnovit tažnost po těžké práci za studena nebo svařování. Teploty žíhání typicky ~ 700–900 °C v závislosti na tloušťce a požadovaném efektu.
- Žíhání uvolňující napětí: nízká teplota (~ 550–650 ° C.) ke snížení zbytkového napětí při svařování.
- Uhasit & zmírnit: není efektivní pro významné zvýšení pevnosti kvůli nízkému uhlíku/kalitelnosti; kalení vede k omezenému vytvrzení a značnému zkreslení.
Implikace designu: nespoléhejte na tepelné zpracování pro zvýšení meze kluzu; zvolte ocel s vyšší pevností, pokud je zapotřebí větší dovolené napětí.
9. Korozní chování a strategie ochrany povrchu
Vlastní koroze: A36 je nelegovaná uhlíková ocel a bude korodovat (tvoří oxid železa) při vystavení vlhkosti a kyslíku. Cena závisí na prostředí (vlhkost, soli, znečišťujících látek).
Ochranné strategie:
- Nátěrové systémy: základní nátěr + Topcoats (epoxid, Polyuretan) jsou ekonomické pro ochranu ovzduší.
Příprava povrchu (abrazivním otryskáním na Sa 2½, SSPC SP10) zlepšuje přilnavost a životnost. - Galvanizující: žárové zinkování (HDG) poskytuje obětavou ochranu; běžně používané pro vnější konstrukční prvky, spojovací prvky a součásti vystavené povětrnostním vlivům.
- Katodická ochrana: používá se pro ponořené nebo zasypané konstrukce (povlaky + obětní anody).
- Přídavky na korozi: specifikujte přídavky na tloušťku a plány kontrol v agresivním prostředí.
Údržba: pravidelná kontrola a opravy jsou zásadní pro dlouhou životnost – selhání povlaku umožňuje lokalizovanou korozi a důlkovou korozi.
10. Typické aplikace oceli ASTM A36
A36 je výchozí volbou tam, kde je ekonomika, dostupnost a jednoduchost výroby jsou prioritou. Mezi typické aplikace patří:
- Stavební konstrukce: paprsky, sloupce, desky a výztuhy
- Mosty (nevysokopevnostní komponenty), chodníky, platformy
- Obecná výroba: rámy, Podpory, přívěsy
- Strojní základny, pouzdra, netlakové komponenty
- Tvarovky a svařované sestavy, kde je zásadní tažnost a svařitelnost
11. Výhody & Omezení uhlíkové oceli ASTM A36
Hlavní výhody
- Efektivita nákladů: Nejnižší cena mezi konstrukční ocelí (30-40% levnější než HSLA oceli jako A572 Gr.50, 70-80% levnější než nerezová ocel 304).
- Vynikající svařitelnost: Eliminuje předehřívání tenkých řezů, snížení výrobního času a nákladů.
- Výborná zpracovatelnost: Snadno se tvoří, stroj, a kovář, vhodné pro jednoduché i složité komponenty.
- Široká dostupnost: Globální dodavatelský řetězec, s různými formami produktů (talíře, bary, tvary, výkony) a velikosti.
- Vyvážená síla: Splňuje většinu konstrukčních požadavků (statické zatížení, nízké dynamické zatížení) bez nadměrného inženýrství.
Klíčová omezení
- Špatná odolnost proti korozi: Vyžaduje povrchovou ochranu pro venkovní nebo korozivní prostředí; není vhodný pro námořní/chemické aplikace bez nátěru.
- Omezená houževnatost při nízkých teplotách: Nemodifikovaný A36 je křehký pod 0 °C, nedoporučuje se pro kryogenní aplikace (NAPŘ., Arktické struktury).
- Neheat-léčba: Nelze výrazně zpevnit tepelným zpracováním (max. pevnost v tahu ~550 MPa); nedostatečné pro vysoce namáhané komponenty.
- Nižší odolnost proti únavě: Není ideální pro dynamické zatížení s vysokým cyklem (NAPŘ., Díly automobilového motoru) – místo toho použijte HSLA nebo legované oceli.
12. Standardní soulad & Mezinárodní ekvivalenty
ASTM A36 je celosvětově uznávaná, s ekvivalentními standardy ve velkých průmyslových regionech, zajištění přeshraniční kompatibility:
| Kraj | Ekvivalentní standard | Označení třídy | Klíčové rozdíly |
| Evropa | V 10025-2:2004 | S235JR | Nižší mez kluzu (235 MPA vs.. 250 MPa pro A36 ≤19 mm); podobnou tažnost a svařitelnost. |
| Čína | GB/T. 700-2006 | Q235B | Výnosová síla 235 MPA; přísnější limity pro fosfor/síru (≤0,045 % vs. A36 0.040% Str, 0.050% S). |
| Japonsko | HE G3101:2015 | SS400 | Žádná specifikovaná mez kluzu (tahové 400-510 MPA); ekvivalentní pro konstrukční aplikace. |
| Indie | Je 2062:2011 | E250A | Výnosová síla 250 MPA; kompatibilní s A36 ve stavebnictví a strojírenství. |
13. Srovnávací analýza — A36 vs. konstrukční oceli s vyšší pevností
| Aspekt | A36 (základní linie) | A572 Gr 50 (HSLA) | A992 (Strukturální tvary) | A514 (Q&T deska s vysokou pevností) |
| Hutní třída | Nízkouhlíková měkká ocel (válcované za tepla) | Vysoká pevnost, Nízkomiletář (HSLA) | Strukturální HSLA s řízenou chemií pro tvary | Uhasit & temperované, vysoce pevný legovaný plech |
| Typický minimální výnos | 36 KSI (≈250 MPa) | 50 KSI (≈345 MPa) | 50 KSI (≈345 MPa) | 100 KSI (≈690 MPa) |
| Typický rozsah tahu | 58–80 KSI (≈400–550 MPa) | 60–80 KSI (≈415–550 MPa) | 60–80 KSI (≈415–550 MPa) | ~110–140 ksi (≈760–965 MPa) (se liší podle stupně) |
| Prodloužení | ≥ ~20 % (záleží na tloušťce) | ~18–22 % (sekce závislá) | ~18–22 % | Nižší — často ~ 10–18 % (sekce a tepelně závislé) |
| Svařovatelnost (nakupovat) | Vynikající; běžného spotřebního materiálu | Velmi dobré; podobná praxe jako A36 | Velmi dobré; určené pro stavební sloupy/nosníky | Náročnější — svařování musí být kontrolováno; často je vyžadován předehřev/interpass a kvalifikovaný WPS |
Možnost tepelného zpracování |
Nelze tepelně zpracovat pro pevnost | Není určeno pro kalení/temperování; posílena chemií/termomechanickým zpracováním | Nelze tepelně upravovat pro posilování | Tepelně zpracované (Q&T) — pevnost získaná kalením & zmírnit |
| Houževnatost / chování při nízkých teplotách | Dobré pro obecné služby; v případě potřeby uveďte CVN | Vylepšená houževnatost oproti A36 (v závislosti na spec) | Dobrá – specifikovaná chemie pro konstrukční části a kontrolovaná houževnatost | Může mít dobrou houževnatost, pokud je specifikována, ale vyžaduje kontrolu; riziko křehkého chování, pokud není správně dodáván/ošetřován |
| Formovatelnost & studená práce | Dobré tvarovací vlastnosti | Dobrý, ale větší odraz; méně tažný než A36 | Dobré pro hrubé tvarování tvarů | Omezené – špatná tvarovatelnost ve srovnání s A36/A572; tváření za studena se nedoporučuje pro použití v plné pevnosti |
Použitelné rozsahy tloušťky desky/tvaru |
Široký, standardní mlýnský materiál | Široký; běžně dostupné v deskách a tvarech | Především širokopásové tvary a nosníky | Typicky těžká deska (Silnější řezy) pro vysoce namáhané komponenty |
| Typické aplikace | Obecné konstrukční rámy, závorky, nekritické členy | Mosty, stavební členy, konstrukční části, kde vyšší dovolené napětí snižuje hmotnost | Širokopřírubové nosníky/sloupy v budovách – průmyslový standard pro konstrukční tvary | Vysokopevnostní rámy strojů, výkopové zařízení, vysoce namáhané konstrukční prvky |
| Relativní cena materiálu | Nízký (nejekonomičtější) | Mírný | Mírný (podobně jako A572) | Vysoký (prémie pro vysokou pevnost a Q&T zpracování) |
| Designové kompromisy | Nízké náklady, jednoduchá výroba, ale těžší části | Úspora hmotnosti, vyšší dovolené napětí, skromná extra kontrola výroby | Optimalizováno pro stavební ocelové konstrukce (tolerance úseků, geometrie příruby) | Je možné velké snížení hmotnosti, ale vyžaduje pečlivé svařování/výrobu a NDE |
14. Životní cyklus, údržbu a recyklovatelnost
Životnost: Se standardními nátěrovými systémy a údržbou, Konstrukční komponenty A36 běžně vydrží desetiletí v mírných atmosférách. Korozivní nebo mořské prostředí vyžadují vyšší údržbu nebo galvanizaci.
Opravit & údržba: Oprava svaru je jednoduchá. Konstrukční prohlídky, monitorování koroze a včasné přelakování prodlužují životnost.
Recyclabality: Ocel je vysoce recyklovatelná (jeden z nejvíce recyklovaných technických materiálů). Šrot A36 se snadno spotřebuje v elektrických obloukových pecích (EAF) nebo integrované mlýny; specifikace recyklovaného obsahu je proveditelná.
15. Závěr
ASTM A36 měkká/nízkouhlíková ocel zůstává základním materiálem pro obecné konstrukční ocelové konstrukce, protože kombinuje hospodárnost, předvídatelné tvárné vlastnosti a jednoduchá výroba.
Je to správná volba, když zatížení a podmínky prostředí odpovídají jeho designové obálce a když jsou hlavními faktory jednoduchost výroby a náklady.
Však, při vyšších dovolených napětích, větší rozpětí, Snížení hmotnosti, je vyžadována zlepšená houževnatost při nízkých teplotách nebo vynikající odolnost proti korozi, inženýři by měli hodnotit konstrukční oceli s vyšší pevností, HSLA slitiny, oceli odolné proti povětrnostním vlivům nebo slitinám odolným vůči korozi podle potřeby.
