آشنایی با انواع نامگذاری فولاد و انواع استانداردهای آن

آشنایی با انواع نامگذاری فولاد و انواع استانداردهای آن

در ابتدا مروری بر تاریخچه استاندارد داشته باشیم

یکی از مراجع معتبر تدوین استاندارد به شمار می رود که در سال ۱۸۹۸ در فیلادلفیای آمریکا با تلاش های دکتر Charles Dudley پایه گذاری شد. ASTM کوتاه شده ی عبارت American Society for Testing Materials است. Charles Dudley با مدرک دکترای شیمی در راه آهن پنسیلوانیا مشغول به کار بود.

او مشخصات فنی مواد از جمله فولادهای خریداری شده برای راه آهن را مدون نموده و تامین کنندگان را ملزم نمود تا کالای خود را طبق آن مشخصات فنی تولید و تحویل دهند.

افزایش هزینه های تولیدی در صورت رعایت الزامات درخواستی راه آهن، باعث بروز اختلاف بین تامین کنندگان با کارفرما شد. این اختلاف ها و دردسرهای ناشی از امتناع تولید کنندگان از رعایت الزامات راه آهن، Charles Dudley را مصمم نمود تا تلاش های خود را معطوف به ایجاد یک سازمان مرضی الطرفین برای تدوین استانداردهای تولید، تست و تحویل مواد و ایجاد توافق بین کارفرما و تولید کنندگان نماید.

بر اثر این تلاش ها، کمیته هایی با حضور نمایندگان مشتریان و تولیدکنندگان برای تدوین روش های تست مواد مهندسی از جمله آهن و فولاد تشکیل و سرانجام در سال ۱۸۹۸ با گردهمایی ۷۰ نفر از اعضای انجمن بین المللی تست مواد در فیلادلفیا، بخش آمریکایی آن انجمن با نام انجمن مواد و آزمون آمریکا (American Society for Testing Materials) تاسیس شد و Charles Dudley به عنوان اولین رییس آن انتخاب گردید. اولین استاندارد این انجمن نیز در سال ۱۹۰۱ در خصوص فولادهای مورد استفاده در ریل ها منتشر شد. با گذشت بیش از ۱۲۰ سال از پایه گذاری ASTM، این انجمن در زمینه های مختلفی مثل تدوین و انتشار کتاب، مجله و استاندارد، آموزش، ارائه گواهینامه و تاییدیه و غیره فعالیت می کند.

استانداردهای ASTM برای معرفی مشخصات فنی مواد، روش های آزمون و شرایط تحویل آن ها از مرزهای ایالات متحده آمریکا فراتر رفته و جهانی شده اند. این استانداردها مشخصات فنی و روش های آزمون مواد مختلفی چون محصولات آهنی و فولادی، محصولات فلزات غیر آهنی، مصالح ساختمانی، فرآورده های نفتی، روانکارها و سوخت های فسیلی، رنگ ها و پوشش ها، محصولات پایه آبی، منسوجات و مواد سلولزی، پلاستیک ها، لاستیک و رابرها، سرامیک ها، کامپوزیت ها، عایق های الکتریکی، ابزارهای پزشکی، ابزارهای اندازه گیری و غیره را شامل می شود.

آشنایی با استاندارد DIN آلمان

فعالیت موسسه استاندارد آلمان (DIN) در زمینه استانداردسازی مواد در حوزه صنعت و تجارت بوده است و بر اساس کتاب مرجع مربوط به استاندارد فولاد، توضیحات مربوط به استاندارد کیفیت، شرایط فنی تحویل و سایر موارد مهم که تحت عنوان دستورالعمل استاندارد DIN شناخته شده، در قالب یک شماره سه تا پنج رقمی در کنار حروف اختصاری استاندارد یعنی DIN است. البته معمولا بعد از شماره دستور عمل، سال تصویب یا ویرایش و عرضه استاندراد نیز مانند عبارت زیر قرار می‌گیرد:

مثلا DIN 1651-80 دستورالعمل استاندارد آلمانی برای فولاد خوش‌تراش است که تاریخ تصویب یا آخرین ویرایش آن ۱۹۸۰ بوده است.

نامگذاری فولادها در استاندارد DIN

همه مواد از جمله فولاد در این استاندارد با دو مفهوم شناسانده می‌شوند که شامل عدد استاندارد و نماد است. در مورد عدد استاندارد می‌توان گفت از چند بخش تشکیل می‌شود

دو رقم بعد از عدد اول (که برای فولاد با توجه به جدول بالا ۱ است)، نشان‌دهنده ترکیب شیمیایی فولاد است. مثلا زمانی که عدد ۸۵ باشد، نشان‌دهنده فولاد نیتریدی است. جدول زیر در مورد انواع مختلف فولاد عدد را مشخص کرده است. در مورد دو رقم آخر می‌توان گفت که نوع فولاد را تعیین نمی‌کند و فقط یک نشانه عددی است.

در کنار عدد استاندارد همانطور که ابتدا گفتیم، هر فولاد در این استاندارد با یک نماد نیز مشخص می‌شوند که این نماد ترکیبی از اعداد و حروف است که بر اساس دو مشخصه تعیین می‌شود:

مشخصه مکانیکی: منظور از این مشخصه پارامتر استحکام کششی نهایی (UTM) است که برای فولادهای ساختمانی معمولی و فولادهای ریختگی ساده این مشخصه استفاده می‌شود و بعد از st برای فولاد ساختمانی معمولی و GS برای فولاد ریختگی ساده، حداقل مقدار UTM (برحسب کیلوگرم بر میلی‌متر مربع) نوشته می‌شود.

مشخصه شیمیایی: به آنالیز فولاد اشاره دارد و بقیه انواع فولادها بر اساس این مشخصه که نشان‌دهنده مقدار کربن و عناصر آلیاژی موجود در فولاد است تعیین می‌شود.

فولاد های آلیاژی

چهارپهلو تسمه فولادی

میلگرد

لوله صنعتی

فولاد بهلر

فولاد آلیاژی

ورق فولادی

استفاده از نامگذاری سایر سیستم های نامگذاری مثل AISI ،SAE ،ANSI و ACI

در استانداردهای ASTM، برای گروه بندی آلیاژهای معرفی شده در شماره های مختلف استاندارد از نامگذاری سایر سیستم های نامگذاری مثل انجمن آهن و فولاد آمریکا (AISI)، جامعه مهندسین خودروی آمریکا (SAE)، انجمن ملی استاندارد آمریکا (ANSI) و نام های متداول پذیرفته شده که توسط انجمن های تخصصی مثل انجمن ریخته گری آلیاژ (ACI) معرفی شده است، هم استفاده می شود. برای مثال به این نمونه ها توجه کنید:

نمونه اول:

ASTM A 276 Type 304/316/410 – Stainless Steel Bars and Shapes

ASTM A 576 Grade 1010/1025/1045 – Steel Bars, Carbon, Hot-Wrought, Special Quality

در این استانداردها، از نامگذاری AISI/SAE برای فولادها استفاده شده است. سیستم نامگذاری AISI/SAE در نوشته زیر در عصر مواد توضیح داده شده است:

نامگذاری فولادها در سیستم AISI/SAE یا استانداردهای آمریکایی

نمونه دوم:

ASTM A 351 Grade CF3/CF3M/CF8/CF8M – Castings, Austenitic, for Pressure-Containing Parts

در این استانداردها، از نامگذاری ACI (انجمن ریخته گری آلیاژ – Alloy Casting Institute) برای فولادها استفاده شده است. سیستم نامگذاری ACI در قسمت های بعدی این مطلب توضیح داده خواهد شد.

نمونه سوم:

ASTM B 209 Alloy 1100/3003/6061/7075 – Aluminum and Aluminum-Alloy Sheet and Plate

در این استانداردها، از نامگذاری ANSI برای آلومینیوم ها استفاده شده است. سیستم نامگذاری ANSI برای آلومینیوم ها در قسمت های بعدی این مطلب توضیح داده خواهد شد.

استفاده از علائم اختصاصی بی معنی یا معنی دار توسط ASTM

در برخی مواقع خود ASTM، آلیاژهای مربوط به یک شماره از استاندارد را به چند روش تفکیک و از هم مشخص کرده است. در این صورت، این نامگذاری تنها برای آن شماره از ASTM معنی دار است و معرفی آن آلیاژ حتماً باید با ذکر شماره ASTM همراه باشد، یعنی مثلاً آلیاژ ۷۰ معنی دار نیست ولی آلیاژ A 516 Grade 70 معنی دار است. برای این مورد می توان به روش های نامگذاری زیر اشاره کرد:

۱- نامگذاری آلیاژها با حروف لاتین C ،B ،A و غیره. برای مثال:

ASTM A 106 Grade A/B/C – Seamless Carbon Steel Pipe for High-Temperature Service

۲- نامگذاری آلیاژها با یک یا عدد مشخصه ی معنی دار مثل مقدار استحکام کششی بر حسب ksi یا MPa. برای مثال:

ASTM A 516 Grade 55/60/65/70 – Pressure Vessel Plates, Carbon Steel, for Moderate- and Lower-Temperature Service

در این مثال، اعداد ۵۵، ۶۰، ۶۵ و ۷۰ حداقل مقدار استحکام کششی ورق های فولاد کربنی بر حسب ksi است.

ASTM A 536 Grade 60-40-18 – Ductile Iron Castings

در این مثال، اعداد ۶۰، ۴۰ و ۱۸ به ترتیب حداقل مقدار استحکام کششی، تنش تسلیم و ازدیاد طول چدن های داکتیل را بر حسب ksi ،ksi و درصد نشان می دهد.

۳- نامگذاری آلیاژها با یک عدد بی معنی ترتیبی مثل ۱، ۲ و الی آخر. برای مثال:

ASTM A 333 Grade 1/3/4/6/7/8/9/10/11 – Seamless and Welded Steel Pipe for Low-Temperature Service

۴- نامگذاری آلیاژها با ترکیبی از یک عدد بی معنی ترتیبی و حرف لاتین. برای مثال:

ASTM A 890 Grade 1B/1C/2A/3A/4A/5A – Castings, Iron-Chromium-Nickel-Molybdenum Corrosion Resistant, Duplex (Austenitic/Ferritic) for General Application

۵- نامگذاری آلیاژها با ترکیبی از یک عدد مشخصه ی معنی دار و حرف لاتین. برای مثال:

ASTM A 48 Class No. 35A/35B/35C/35D – Gray Iron Casting

در این مثال، عدد ۳۵ مقدار حداقل استحکام کششی چدن خاکستری بر حسب ksi و حروف C ،B ،A و D قطر نمونه آزمون کششی آن ها را نشان می دهد.

با توجه به اینکه در استاندارد ASTM، نوع محصول و روش ساخت از آلیاژهای مختلف مبنای تفکیک و تفاوت شماره ی استانداردها بوده است، از ترکیب یک یا چندحرف به عنوان نماینده (یا حرف اختصاری) نوع محصول یا روش تولید با یک عدد مشخصه ی معنی دار یا عدد ترتیبی بی معنی برای نامگذاری استفاده شده است. برای مثال حرف P برای لوله، حرف T برای تیوب، واژه ی TP برای لوله یا تیوب و حرف F برای محصولات آهنگری شده (Forging) به کار می رود. برای مثال به نمونه های زیر توجه کنید:

ASTM A 335 Grade P1/P2/P12 – Seamless Ferritic Alloy-Steel Pipe for High-Temperature Service

ASTM A 213 Grade T2/T5/T22/T91 – Seamless Ferritic and Austenitic Alloy-Steel Boiler, Superheater, and Heat-Exchanger Tubes

ASTM A 312 Grade TP 304/TP 306 – Seamless and Welded Austenitic Stainless Steel Pipes

ASTM A 182 Grade F304/F316 – Forged or Rolled Alloy-Steel Pipe Flanges, Forged Fittings, and Valves and Parts for High-Temperature Service

اگر از ابتدای متن این نوشته در مثال های مربوط به شماره و نوع آلیاژ در استاندارد ASTM دقت کرده باشید، در صورتی که مشخصات بیش از یک آلیاژ در یک شماره از استاندارد معرفی شده باشد، تفکیک آن ها از هم در قالب عناوین گرید (Grade)، تیپ (Type) و کلاس (Class) صورت می گیرد. شاید این پرسش برای خواننده ی این مطلب مطرح شود که استاندارد ASTM کِی از گرید یا تیپ و یا کلاس استفاده می کند؟ و تفاوت گرید، تیپ و کلاس در چیست؟

در پاسخ باید گفت که در استاندارد ASTM، این واژه ها معمولاً بدون تعریف خاص به کار رفته اند و واجد یک معنای خاصی نیستند. در برخی شماره استانداردها، برای تفکیک و دسته بندی از گرید، در برخی از تیپ و در برخی از کلاس استفاده شده است. هر چند که در بیشتر شماره استانداردها از گرید (Grade) برای تفکیک آلیاژها از هم بر اساس ترکیب شیمیایی و رده استحکامی آن ها استفاده شده است. نمونه هایی از هر دو مورد در مثال های بالا ذکر شده است مثلاً برای رده استحکامی می توان به A 516 Grade 70 و A 536 Grade 60-40-18 و برای ترکیب شیمیایی می توان به ASTM A 106 Grade A/B/C و ASTM A 890 Grade 1B/1C/2A/3A/4A/5A اشاره کرد.

از کلاس (Class) نیز در برخی شماره استانداردها برای تفکیک آلیاژها بر اساس رده استحکامی آن ها استفاده شده است، به عنوان مثال در ASTM A 48 Class No. 20/25/30/35/40. از تیپ (Type) نیز در برخی شماره استانداردها برای تفکیک فولادها بر اساس نوع ریزساختار و روش اکسیژن زدایی استفاده شده است. در استانداردهای ASTM در جاهایی که نامگذاری آلیاژها بر مبنای سایر سیستم های نامگذاری مثل AISI/SAE یا ACI انجام گرفته است، معمولاً از Grade و Type استفاده شده است.

از سوی دیگر، اگر در یک از شماره از استاندارد، به بیش از یک تفکیک و دسته بندی نیاز باشد ابتدا از Type استفاده شده است، اگر هر تیپ خود دارای زیر مجموعه باشد آن ها را در قالب Grade تفکیک می کنند و باز اگر هر گرید خود دارای زیر مجموعه باشد آن ها را در قالب Class تفکیک می کنند.

برای مثال به این نمونه توجه کنید:

ASTM A 193 Type Austenitic steel Grade B8 class 1