استاندارد و نامگذاری فولاد ها

در این مقاله از بلاگ ولوتجهیز قصد داریم به برسی برخی از متداول ترین استاندراد فولاد ها و نامگذاری آنها بپردازیم، فولاد ها به روش های مختلفی تقسیم بندی می‌شوند ابتدا به برسی آنها و سپس به برسی سیستم نامگذاری استاندارد فولاد ها میپردازیم. فولاد ها میتوانند بر اساس موادی که در ادامه نام میبریم تقسیم بندی شوند:

• بر اساس ترکیب شیمیایی: فولاد کم آلیاژ، فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ و …
• بر اساس روش تولید: تولید فولاد بر اساس روش اکسیژن قلیایی و تولید با کوره قوس الکتریکی
• روش ساخت: نورد گرم، نورد سرد و …
• شکل محصول: ورق معمولی، انواع لوله فولادی، میله، صفحه و …
• روش اکسیژن زدایی: فولاد آرام، نیمه آرام و جوشان
• بر اساس زیر ساختار: فریتی، پرلیتی، مارتنزیتی
• عملیات حرارتی: بازپختی، کوئنچ، تمپر و …
• بر اساس کیفیت محصول: فولا آهنگری ، تجاری و …
• کاربرد: فولاد فنر ، ساختمانی ،فولاد ابزار و …

تقسیم بندی بر اساس ترکیب شیمیایی

انواع فولاد ها:

فولاد ساده کربنی (Fe-C) و فولاد آلیاژی (Fe-C + Alloy Elements)

انواع فولاد ساده کربنی:

• فولاد کم کربن (Low carbon steel): %C<0.25 – 0.3
• فولاد کربن متوسط (Medium carbon stee): 0.25 – 0.3<%C<0.65 – 0.7
• فولاد کربن بالا (High carbon stee): 0.65 – 0.7<%C

فولاد آلیاژی

از جمله مهم ترین عناصر آلیاژی فولادی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

Ni – Cr – Mo – Mn – V – Ti – W – Nb – Si – Co

تقسیم بندی فولاد های آلیاژی

• فولاد میکرو آلیاژ (Micro Alloy Steel): در این نوع فولاد ها با اضافه کردن چند صدم یا چند دهم درصد از عناصر Nb – V – Ti استحکام بسیار بالایی ایجاد می‌شود.
• فولاد کم آلیاژ (Low Alloy Steel)
• فولاد پر آلیاژ (High Alloy Steel)

نامگذاری فولاد ها در استاندارد های آمریکایی

استاندارد ASTM

این استاندارد با ترکیبی از حروف و شماره ها معرفی میشوند که هر کدام از این حروف و شماره ها اطلاعاتی را درباره مشخصات فلز ارائه میدهد.

ASTM A XXX – ASTM B XXX – ASTM C XXX

A ferrous metals; B nonferrous metals;

C cementitious, ceramic, concrete, and masonry materials;

D miscellaneous materials; E miscellaneous subjects;

ASTM A XXX-XX=سال تدوین یا بازنگری

برای مثال:

ASTM A 516/A 516M-01 Grade 70 – Pressure Vessel Plates, Carbon Steel, for Moderateand Lower – Temperature Service

• حرف A اول نشان دهنده فلز آهنی است اما آنرا به زیر مجموعه های چدن، فوالد کربنی، فوالد آلیاژی یا فوالد زنگ نزن تقسیم حرف نمی کند.
• عدد 516 یک شماره ترتیبی است که مستقیما با خواص فلز ارتباطی ندارد.
• حرف A دوم یعنی از هر دو سیستم متریک و اروپایی استفاده شده و حرف M یعنی از سیستم متریک استفاده شده است.
• عدد 01 سال بازبینی یا انتشار را نشان می دهد.
• 0 Grade یعنی حداقل استحکام کششی آن Ksi 70 است.

سیستم نامگذاری AISI / SAE

این سیستم نامگذاری از چهار رقم برای مشخص کردن فوالدهای کربنی و کم آلیاژ بر اساس ترکیب شیمیایی بهره می برد. بر اساس این سیستم، دو رقم آخر نشان دهنده میزان کربن برحسب صدم درصد است. رقم اول از سمت چپ مشخص کننده طبقه ای است که فوالدبه آن تعلق داردومطابق است با:

AISI XXXX

• عدد 1 برای فوالدهای کربنی
• عدد 2 برای فوالدهای نیکل دار
• عدد 3 برای فوالدهای نیکل – کرم
• عدد 4 برای فوالدهای مولیبدن دار
• عدد 5 برای فوالدهای کرم دار
• عدد 6 برای فوالدهای کرم – وانادیم
• عدد 7 برای فوالدهای تنگستن دار
• عدد 8 برای فوالدهای سیلیسیم – منگنز

XX = گروه فولاد   /   XX = درصد کربن × 100

مفهوم برخی عالئم، پیش و پسوندها :

• رقم دوم عموما مشخصه درصد متوسط عنصر مسلط است.
• نمایش اضافه شدن عنصر بر (B) جهت افزایش سختی پذیری با حرف “B“
• نمایش اضافه شدن سرب (Pb) جهت بهبود قابلیت ماشینکاری با حرف “L“
• پیشوند“M “برای فوالد با کیفیت تجاری
• پیشوند“E “برای فوالد تولید شده با کوره الکتریکی
• پسوند “H “جهت قابلیت سختی پذیری

روش نامگذاری فولاد های پر آلیاژ در استاندارد AISI

فولادهای ابزار (Tool Steel)
فولادهای زنگ نزن  Stainless Steel)

در فولادهای ابزار: جهت نامگذاری این گروه از یک حرف و یک عدد مشخص استفاده می گردد. این حرف پیشوند وضعیت فولاد ابزار را از نظر روش سرد کردن، کاربرد و ویژگی های خاص آن نشان می دهد. عددی که در این کنار این حرف می آید، گروه های خاص آنرا نشان می دهد.

AISI XXX

شرایط کاری / زیر مجموعه ها

W (Water Hardening): W1, W2, W5
O (Oil Hardening): O1, O2, O6, O7
A (Air Hardening): A2, A4, A7
D (High Carbon, High Chromium): D2, D3, D4
S (Shock Resistance): S1, S2, S4
P (Mould Steel): P6, P20, P21
H (Hot Work): H10, H13, H19
M, T (High Speed Tool Steel: Mo & Ti): M1, M2, T1, T15
F, L (Special Tool Steel): F1, L2, L6

فولادهای زنگ نزن: در این روش از یک عدد سه رقمی (XXX) استفاده می شود که رقم اول گروه فولاد زن گنزن و ارقام بعدی زیر مجموعه های آن گروه را مشخص می کند

2xx (Cr-Ni-Mn): 201, 202, 203
3XX (Cr-Ni : Austenitic Stainless Steel): 302, 303, 304
4XX (Cr : Ferritic Stainless Steel): 405, 409, 430
4XX (Cr : Martensitic Stainless Steel): 403, 410, 414

به عنوان مثال فولاد زنگ نزن معروف و پرکاربرد 18-8 :

302: Austenitic Stainless Steel

Carbon: 0.15 max      Chromium: 17 – 19
Manganese: 2 max      Nickel: 8 – 10
Phosphorus: 0.045 max      Silicon: 1 max
Sulphur: 0.03 max      Iron Balance

سیستم نامگذاری فولاد ها به روش UNS (Unified Numbering System)

این روش سیستمی متشکل از یک حرف و پنج عدد است. حرف اول کلاس آلیاژ و چهار حرف اول طبق همان استاندارد AISI/SAE گروه بندی آلیاژها را نشان می دهد. رقم پنجم طبق علائم قراردادی، 1 بجای B ، 4 بجای L و 6 بجای E استفاده می گردد.

روش نامگذاری فولاد ها با استاندارد اروپا

استاندارد DIN آلمان: Deutsches Institut für Normung

German Institute for Standardization

استاندارد عددی: W. Nr. : X.YYYY.Z

گروه اصلی مواد ( X )

شماره نوع

دو رقم اول شماره نوع فولاد و دو رقم بعدی ارقام شمارنده می باشند.
نوع فولاد به گروههای زیر تقسیم بندی می شود:
فولادهای پایه و کیفی و فولادهای نجیب
این گروهها بر حسب ترکیب شیمیایی و نیز ویژگیهای قابل توجه که از شرایط فنی کاربردی و تولیدی حاصل می شود، به زیر مجموعه های کوچکتر تقسی مبندی می شوند. از ارقام شمارنده نمی توان در مورد میزان کربن و عناصر آلیاژی اظهار نظر کرد.

ارقام پیوست

ارقام پیوست فقط وقتی به کار می روند که برای مشخصه واضح مواد لازم است. اولین رقم پیوست جهت مشخصه فرآیند تولید فولاد به کار می رود و دومین رقم پیوست جهت مشخصه وضعیت عملیات حرارتی به کار می رود.

مثال برای شماره مواد

از شماره مواد 1.2713 میتوان نتیجه گرفت:

1 شماره اصلی = فولاد

27 کلاس نوع = فولاد ابزاری دارای نیکل

13 ارقام شمارنده = مخصوص فولاد :

0.55% C, 0.7%Cr, 1.7%Ni, 0.3%Mo + V

استاندارد حروفی DIN

فولاد های ساده کربنی:

1- فولاد های انبوه (غیر مرغوب):

• St XX
• Q St XX
• R St XX
• U St XX

Q = فولاد های ویژه شکل دادن سرد (کله زنی) مثلا Q St37-3

R = فولاد های آرام و نیمه آرام، مثلا R St37-2

U = فولاد نا آرام (جوشان) مثلا U St37-2

دو رقم بعد حرف ST حداقل استحکام کششی را بر حسب Kg/mm2 نشان می دهد.

مثلا St37 فولادی است با حداقل استحکام کششی 37kg /mm2 که معادل با 360N/mm2 است.

2- فولادهای مرغوب (قابل عملیات حرارتی):
در این روش از علامت مشخصه CX و یک عدد دو رقمی که درصد کربن فولاد را نشان می دهد استفاده می گردد. حرف X شامل مشخصات زیر است:
f برای فولاد با قابلیت سخت کاری شعله ای و القایی (Cf 53)
k برای فولاد نجیب با مقدار پایین فسفر و گوگرد (Ck 35, Ck 45)
m برای فولاد نجیب با محدوده معینی از گوگرد (Cm 35)
q برای فولادهای کربوره و بهسازی جهت کله زنی سر (Cq 35)

فولاد های آلیاژی

1- فولاد های کم آلیاژ:

مثال:
30CrMo 4 : %C = 0.3, %Cr = 4/4=1, %Mo = 1/10=0.1
30NiCr 148 : %C = 0.35, %Ni = 3.5, %Cr = 2

2 – فولاد های پر آلیاژ:

مثال:
X 10 CrNi 188 : (0.1% C, 18% Cr, 8% Ni)
X 20 Cr 13 : (0.2%C, 13% Cr)

نتیجه گیری:

در این مقاله سعی کردیم تا شما را ابتدا با تقسیم بندی فولاد ها بر اساس ترکیب شیمیایی آشنا کنیم، سپس به برسی انواع فولاد، تقسیم بندی آنها و انواع سیستم نامگذاری آنها پرداختیم، با خواندن این متن میتوانیم تا حدود زیادی با استاندارد نامگذاری فولاد ها آشنا شویم.