استانداردهای فولاد

فولادها طبق استانداردهای مختلفی ارزیابی و گروه‌بندی می‌شوند؛ با این استانداردهای فولاد می‌توان متوجه ویژگی‌های مکانیکی، شیمیایی و متالورژیکی آلیاژهای گوناگون آن شد. با این مشخصات هم می‌توان از کارایی آلیاژها اطلاع حاصل کرد. البته این استانداردها ممکن است کمی پیچیده به نظر آیند؛ اما با شناخت نسبی نسبت به آن‌ها تا حدی می‌توان متوجه رفتارها و خصوصیاتشان شد. بنابراین، آشنایی با استانداردهای فولاد یکی از راه‌های شناخت مشخصات فنی آلیاژها است. در ادامه مطلب، به بررسی مهم‌ترین استاندارد انواع فولاد در دنیا پرداخته‌ایم. با ما همراه باشید.

آشنایی با انواع استانداردهای فولاد

استانداردهای فولاد با هدف دسته‌بندی، ارزیابی و تعیین خصوصیات مکانیکی، شیمیایی و متالورژیکی فولادها و آلیاژهای آهنی تدوین می‌شوند. با کمک این استانداردها می‌توان قطعات ماشین‌آلات و سازه‌های مختلف را ایجاد کرد. بر همین اساس، اطلاع از استانداردهای فولاد برای آزمایشگاه‌های متالورژی، تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان حائز اهمیت است. بعلاوه این استانداردها توسط کشورهای مختلفی ایجاد شده‌اند که در اینجا قصد معرفی مهم‌ترین آن‌ها را داریم.

انواع سیستم نامگذاری فولاد

تنوع تولید فولاد کربنی و فولاد آلیاژی بسیار بالا است؛ به همین دلیل، سیستم‌هایی را جهت نامگذاری آن‌ها ایجاد کرده‌اند. این سیستم‌ها برای نامگذاری فولادها از حروف و ارقام در کنار هم استفاده می‌کنند. از انواع سیستم نامگذاری فولاد می‌توان به استاندارد DIN آلمان، استاندارد AISA-SAE، استاندارد ASTM، استاندارد بریتانیایی و... اشاره کرد.

این استانداردها فقط برای فولادها استفاده می‌شوند؛ اما سیستم نامگذاری واحد UNS از ASTM و همینطور، SAE (انجمن مهندسان اتومبیل آمریکا) با هدف نامگذاری همه آلیاژها به صورت عمومی مورداستفاده قرار می‌گیرند. شایان ذکر است، در اکثر سیستم‌های نامگذاری می‌توان به اطلاعات مهمی همچون میزان کربن و مقاومت فولاد دست یافت. ضمن اینکه امکان مشاهده استحکام فولاد در نمودار تنش کرنش آن نیز وجود دارد.

استاندارد DIN آلمان

استاندارد DIN کوتاه‌شده عبارت Deutsches Institut für Normung  است که موسسه استانداردسازی آلمان اسم‌گذاری می‌شود. این موسسه یکی از سازمان‌های معتبر آلمان است که در زمینه تنظیم استانداردها فعالیت می‌کند. استانداردسازی موسسه شامل طیف وسیعی از حوزه‌های مختلف همچون فولادها می‌شود. استانداردهای فولاد DIN عبارت است از مشخصات مکانیکی، ترکیبات شیمیایی، ساختار متالورژیکی و شیوه‌های آزمایش که همگی آن‌ها در صنعت فولادسازی اهمیت زیادی دارند.

همچنین، استاندارد فولاد DIN اصولی را جهت ساخت، بهره‌گیری و تجارت مطمئن محصولات فولادی در آلمان فراهم کرده است. فولاد در این استاندارد به شکل شماره‌هایی نامگذاری می‌شود که اعداد پیش از خط فاصله دستورالعمل استاندارد و آن‌هایی که پس از فاصله آمده‌اند، سال تصویب یا ویرایش آخر این دستور را بیان می‌کنند. افزون بر این، فولاد در استاندارد DIN همچون سایر مواد با دو معنا تحت عناوین عدد استاندارد و نماد به نمایش گذاشته می‌شود.

عدد استاندارد به شکل X.XXXX ترسیم می‌شود که X از سمت چپ به دسته اصلی فولاد و دو تای بعدی به ترکیب شیمیایی و دو تای آخر به نشانه عددی آن اشاره دارند. شایان ذکر است، خواص مکانیکی یکی از مهم‌ترین جنبه‌های استاندارد DIN برای فولاد است. ضمنا، استحکام کششی برای خواص فیزیکی اهمیت زیادی دارد که این ویژگی با نماد UTM بیان می‌شود. به‌عنوان‌مثال، فولاد ck45 در استاندارد DIN آلمان با کد ۱۱۹۱/۱ معرفی می‌شود. سایر فولادها نیز به همین منوال نشان داده می‌شوند.

نامگذاری فولاد در استاندارد DIN

در استاندارد DIN آلمان، تمام فلزات آهنی و آلیاژهای غیرآهنی با نام کوتاه معرفی می‌شوند. این استاندارد، اسامی کوتاه فولادها را بر مبنای وابسته به خواص کاربردی و وابسته به ترکیب شیمیایی آن‌ها مشخص کرده است.

استاندارد نامگذاری فولادها طبق خواص کاربردی در DIN

در این مدل نامگذاری، انواع فولاد ساختمانی با دو حرف st نشان داده می‌شوند. بعد از آن‌ها، عددی قرار می‌گیرد که کمترین مقاومت کششی را بر مبنای کیلوگرم بر میلی‌مترمربع نشان می‌دهد. برای نمونه فولاد st52 به عنوان یکی از فولادهای ساختمانی دارای حداقل مقاومت کششی ۵۲ kg/mm2 است. همچنین، اگر نیاز به بیان تعریف بیشتری برای فولاد باشد از حروف مندرج در جدول زیر، قبل از کلمه st استفاده می‌کنند.

نامگذاری فولادها به شیوه DIN (محصولات غیرآلیاژی)

در این مدل نامگذاری، نام کوتاه فولاد دارای علامت شیمیایی C است و مقدار کربن هم در کنار آن قید می‌شود. بعلاوه از حروف دیگری نیز جهت تمایز فولادهای غیرآلیاژی از هم استفاده می‌کنند. این حروف دارای معنای مشخصی هستند که در جدول مندرج در قسمت زیر به آن‌ها اشاره کرده‌ایم.

علائم بعد از عدد مشخصه کربن بیانگر انواع کیفیت آن است که در جدول زیر نمایش داده شده است.

نامگذاری فولادها به شیوه DIN (محصولات آلیاژی)

نامگذاری فولادها در این مدل با بهره‌گیری از مشخصه‌های مختلف یک فولاد با دقت زیاد انجام می‌گیرد. البته امکان اطلاع از مدل فرآیند و عملیات حرارتی صورت گرفته بر روی فولاد وجود ندارد. به‌طورکلی، هر نام حاوی مشخصات زیر است:

• عدد مشخصه کربن
• نماد شیمیایی عناصر آلیاژی
• عدد مشخصه افزوده‌های آلیاژی
• عدد مشخصه محدوده‌های تضمینی
• حروفی جهت شناسایی مدل ذوب‌ریزی
• حروف مشخصه شرایط عملیات حرارتی
• حروف شناسایی خصوصیات مشروط به پروسه ذوب‌ریزی
• عدد مشخصه مقاومت کششی تضمینی با دیگر خواص مهم

مشخصه عناصر آلیاژی و اعداد مشخصه

عناصر آلیاژی با نشانه اختصاصی خود بعد از درج مقدار کربن به صدم درصد به نمایش گذاشته می‌شوند. لازم به ذکر است، مقدار درصد هر کدام از آن‌ها به ترتیب تعیین می‌شود. چنانچه درصد عناصر برابر باشد، نشانه‌ها بر مبنای الفبا مشخص می‌شوند و سپس، ارقام مشخصه درصد عناصر آلیاژی یکی پس از دیگری قرار می‌گیرند. البته غالبا عناصر آلیاژی مهم که باعث تمایز فولادها از هم می‌شوند، قید خواهند شد. ضمن اینکه جهت تمایز فولادهای کم آلیاژ و پرآلیاژ در قسمت ابتدایی و قبل از عدد مشخصه کربن از حرف X استفاده می‌کنند. اگر هم عدد مشخصه کربن چندان مهم نباشد و آن را حذف کنند، معمولا از آوردن حرف X خودداری می‌شود.

شیوه نامگذاری فولادهای ریخته‌گری در DIN

فولادهای ریخته‌گری، چدن‌های چکش‌خوار و چدن‌های خاکستری با حرف G نشان داده می‌شوند. مشخصات فولاد نیز پس از علامت خط تیره ذکر خواهد شد. همچنین، باید بدانید که نامگذاری فولادها به شیوه DIN پیچیدگی‌های خاص خود را دارد که در اینجا سعی شد، خلاصه‌ای از مهم‌ترین مباحث آن آورده شود.

نامگذاری فولاد در استاندارد آمریکایی AISI-SAE 

انجمن فولاد و آهن آمریکا را با نماد اختصاری AISI و انجمن مهندسین خودرو را با علامت SAE نشان می‌دهند. این انجمن‌ها در زمینه استانداردسازی با یکدیگر همکاری کرده و استانداردهای خود را ادغام می‌کنند. استانداردهای ادغام‌شده آن‌ها تحت عنوان AISI-SAE منتشر می‌شوند. بر مبنای این استاندارد، تمام فولادها دارای نام هستند و با ۴ رقم نشان داده می‌شوند.

از سمت چپ، نخستین رقم بیانگر طبقه فولاد است. به این ترتیب، هر کدام از اعداد یک خانواده از فولاد را نشان می‌دهند. همچنین، دومین رقم از سمت چپ هم نشان‌دهنده درصد متوسط عنصر غالب است و دو رقم آخر نیز میزان کربن را بر حسب صدم درصد به نمایش می‌گذارند. نحوه نامگذاری فولاد در استاندارد آمریکایی AISI-SAE را می‌توانید در جدول زیر مشاهده کنید.

استاندارد فولاد ASSAB سوئد

شرکت ASSAB یکی از شرکت‌های معتبر سوئدی است که در زمینه تولید محصولات فولادی درجه یک فعالیت می‌کند. استاندارد فولاد ASSAB نیز به انواع فولاد و گریدهای مختلف ساخت این شرکت اشاره دارد. برخی از استانداردهای آن به شرح زیر است:

• استاندارد ASSAB 760: فولادهای این گروه در تولید قطعات ماشین‌آلات، شفت‌ها و چرخ دنده‌ها بکار گرفته می‌شوند.
• استاندارد ASSAB PM 30: نوعی فولاد متالورژی پودری است که جهت ساخت ابزارهای برش با کارایی بالا مورداستفاده قرار می‌گیرد.
• استاندارد ASSAB 718: بر پایه نیوبیم است و اغلب در تولید قالب‌های ریخته‌گری و قالب‌های تزریق پلاستیک بکار می‌رود.
• استاندارد ASSAB 8407: نوعی ابزار گرم‌کار است که برای تولید قالب‌های آهنگری اکستروژن و پلاستیکی بکار گرفته می‌شود.

نامگذاری فولاد در استاندارد ASTM

استاندارد ASTM مخفف عبارت American Society for Testing and Materials به معنای موسسه آزمون مواد آمریکا است و سیستمی دارد که در آن، مدل استاندارد مجموعه با یک عبارت ۶ کاراکتری به نمایش گذاشته می‌شود. همچنین، در این استاندارد حرف A نشان‌دهنده آلیاژهای آهنی است. درضمن، نوع فلز آهنی در این استاندارد قابل تشخیص نیست.

به عبارت دیگر، تمام فلزات، چدن‌ها، فولادهای کربنی، استیل‌ها و... با حرف A معرفی می‌شوند. عدد یک تا سه رقمی بعد از آن هم ربطی به خواص فلز ندارد و دو عدد آخر نیز بیانگر سال اصلاح استاندارد است. اصولا، استاندارد ASTM به عنوان یکی از مهم‌ترین استانداردهای فولاد از سیستم پیچیده‌ای جهت معرفی فولادها برخوردار است که در جدول زیر به برخی از مهم‌ترین آن اشاره کرده‌ایم:

استاندارد بریتانیایی

استاندارد بریتانیایی یکی دیگر از استانداردهای فولاد است که با حرف BS شناخته می‌شود. این حرف مخفف عبارت British Standard است و شامل استانداردهای فنی بر پایه تولید و آزمایش فولاد می‌شود. اصولا، استاندارد بریتانیایی BS در صنایعی نظیر صنعت ساخت‌وساز و مهندسی مورداستفاده قرار می‌گیرد. به عبارتی، از استاندارد BS جهت ساخت فولاد موردنیاز سازه‌های مختلف همچون ساختمان‌ها، خطوط لوله‌ها و پل‌ها استفاده می‌کنند. این استاندارد نه تنها در انگلستان بلکه در اقصی نقاط جهان موردتایید تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان قرار گرفته است. درواقع، مصرف‌کنندگان محصولات فولادی با کمک استاندارد بریتانیایی می‌توانند به اطلاعات مهمی درباره آن‌ها دست یابند.

استاندارد BOHLER اتریش

استاندارد BOHLER اتریش اشاره به خصوصیات و الزامات کیفی فولادهای ساخت Bohler Edelstahl GmbH دارد. این شرکت یکی از شرکت‌های معتبر اتریش است که فولادهای باکیفیتی را برای مصارف مختلف تولید می‌کند. همچنین، استانداردهای فولاد BOHLER شامل ویژگی‌های مکانیکی، ترکیب شیمیایی و سایر فاکتورهای فنی فولادها می‌شود. ضمن اینکه فولادهای تولید بهلر با استانداردهای آلمانی و آمریکایی ذکرشده در قسمت بالا مطابقت دارند. بر همین اساس، اگر مایل به استفاده از بهلر بودید، کافی است به استانداردهای DIN آلمان و AISI-SAE توجه کنید.

سایر استانداردهای فولاد در نامگذاری

از سایر استانداردهای فولاد در نامگذاری می‌توان به استاندارد JIS ژاپن، استاندارد GB چین، استاندارد EN 10027 اروپا و استاندارد بین‌المللی ISO اشاره کرد. این استانداردهای فولاد توسط سازمان‌های معتبر دنیا تدوین شده‌اند و ضریب اطمینان بالایی دارند. همان‌طور که اشاره شد، این استانداردها اطلاعات خاص و کاربردی را ارائه می‌کنند و همگی آن‌ها مهم و تعیین‌کننده هستند. به این ترتیب، بیان اینکه کدام استاندارد فولاد مهم‌تر و کاربردی‌تر تلقی می‌شود، کار بسیار سختی است. در هر حال، افراد فعال در صنعت فولاد و آهن‌آلات بهتر است با این استانداردهای بین‌المللی فولاد آشنا باشند.