نحوه نامگذاری فولاد طبق استانداردهای بین‌المللی

 

نامگذاری فولاد براساس استانداردهای بین‌المللی از اصول مهندسی مواد و متالوژی است که نه‌تنها برای شناسایی ترکیبات شیمیایی و خواص مکانیکی فولاد استفاده می‌شود، بلکه یک زبان جهانی در صنعت فولاد است که هدف آن ایجاد هماهنگی، اعتماد و افزایش کارآیی در سطح بین‌المللی است. همچنین در تولید، طراحی و ایمنی صنعتی هم نقش دارد.

 

دلایل نامگذاری فولاد طبق استانداردهای بین‌المللی

 

نامگذاری فولاد بر اساس استانداردهای مختلف به دلایل متفاوتی اهمیت دارد که به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1. دلایل فنی و مهندسی:

• شناخت ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی فولاد: سیستم‌های مختلف نامگذاری مثل AISI، EN، JIS و DIN هر کدام نشان‌دهنده میزان کربن و عناصر آلیاژی است که اطلاعاتی درباره ترکیب و رفتار فیزیکی فولاد می‌دهد.
• تشخیص ترکیب و خواص بدون نیاز به آزمایش مجدد: با وجود اسامی و استانداردهای بین‌المللی در زمان و هزینه آزمون‌های مختلف صرفه‌جویی می‌شود.
• پیش‌بینی رفتار فولاد در فرآیندهای صنعتی مثل قابلیت جوشکاری، ماشین‌کاری و عملیات حرارتی
• تسهیل در توسعه گریدهای جدید

2. دلایل اقتصادی و تجاری:

• تسهیل در تجارت بین‌المللی فولاد به دلیل ایجاد یک زبان فنی مشترک بین تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان در کشورهای مختلف
• کاهش هزینه کنترل کیفیت و جلوگیری از آزمون‌های تکراری
• افزایش رقابت‌پذیری و شفافیت بازار و امکان مقایسه فولادها از نظر خواص و قیمت
• مدیریت موثر موجودی و زنجیره تامین به شکل تسهیل فرآیند انبارداری، سفارش‌گذاری و پشتیبانی محصولات فولادی در سطح جهان
• امکان مقایسه و جایگزینی فولادها بین کشورها و پیدا کردن معادل‌های یک گرید خاص در استانداردهای دیگر

3. دلایل مدیریتی و ارتباطی

• یکسان‌سازی زبان فنی بین کشورها و صنایع
• امکان مستندسازی و ردیابی محصول در طول چرخه عمر آن یعنی مراحل تولید، نگهداری و تعمیرات
• پشتیبانی از الزامات قانونی و ایمنی صنایع حساس به‌خصوص در صنایعی مثل هوافضا، انرژی یا خودروسازی که فقط فولادهایی با نامگذاری استاندارد را به کار می‌برند.
• افزایش ایمنی و قابلیت اطمینان در طراحی به شکل کاهش خطر شکست قطعات و بالا بردن کیفیت ساخت
• پشتیبانی از تحقیق و توسعه (R&D) به شکل ایجاد قابلیت مقایسه پژوهش‌های علمی درباره فولاد و مقایسه آنها

رایج ترین استاندارد‌های نام گذاری فولاد

نامگذاری انواع فولاد بر اساس استانداردها در کشورهای مختلف با هم فرق دارد. در ادامه رایج‌ترین آنها را معرفی می‌کنیم:

1. استاندارد DIN / EN (اروپا - آلمان)

سیستم نامگذاری:  DIN EN 10027 و DIN 17200

در این استاندارد فولادها با عدد ماه (Material Number) یا نام کوتاه (Steel Name) مشخص می‌شوند. مثلا C45E نشان‌دهنده فولاد کربنی با 0.45 درصد کربن است و 42CrMo4 نشان‌دهنده فولاد آلیاژی با 0.42 درصد کربن، حاوی کروم و مولیبدن است.

ساختار نام کوتاه آن به شکل زیر است:

[درصد تقریبی C] + [نماد عناصر آلیاژی] + [درصد عناصر آلیاژی × عدد خاص]

به عنوان مثال  42CrMo4 یعنی 0.42٪ C، حدود 1٪ Cr، و 0.25٪ Mo

2. استاندارد AISI / SAE (آمریکا)

این استاندارد یک سیستم عددی چهار یا پنج رقمی دارد مثلا AISI 4140 نشان‌دهنده فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن با 0.40 درصد کربن است.

ساختار این استاندارد به صورت زیر است:

دو رقم اول → نوع فولاد / عنصر آلیاژی
دو رقم آخر → درصد کربن × 100

مثلا 10XX نشان‌دهنده فولاد کربنی ساده، 41XX نشان‌دهنده فولاد کروم-مولیبدن و 43XX نشانگر فولاد نیکل-کروم-مولیبدن است.

این استاندارد سه روش برای نشان دادن فولادها دارد:

 

ساختار چهار رقمی (۴XXX یا ۱۰XX):

دو رقم اول نشان‌دهنده نوع فولاد یا عناصر آلیاژی اصلی

·         10XX یعنی فولاد کربنی ساده

·         41XX یعنی فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن

·         43XX یعنی فولاد آلیاژی نیکل-کروم-مولیبدن

·         دو رقم آخر یعنی درصد تقریبی کربن × 100

 

مثال: 4140 به معنای 0.40%C، فولاد کروم-مولیبدن

1045  به معنای فولاد کربنی ساده با حدود 0.45٪ کربن

1050 به معنای فولاد کربنی ساده با حدود 0.50٪ کربن

 

سیستم پنج رقمی:

در بعضی فولادهای خاص SAE، یک رقم پنجم نیز برای نشان دادن تغییرات جزئی عناصر دیگر یا سری جدید فولادها اضافه می‌شود، اما در حالت استاندارد چهار رقمی این دو بخش کفایت می‌کند.

4140 به معنای فولاد آلیاژی با حدود 0.40٪ کربن، کروم و مولیبدن

4150 به معنای فولاد آلیاژی با حدود 0.50٪ کربن، کروم و مولیبدن

 

جزئیات عناصر آلیاژی

عدد دو رقمی اول فقط نمایانگر گروه فولاد و عناصر اصلی است، نه درصد دقیق آن‌ها. برای مثال، فولاد 4140 حدود 0.90–1.20% Cr و 0.15–0.25% Mo دارد، اما عدد 41 به معنی دقیق این درصدها نیست.

4340 به معنای فولاد آلیاژی با حدود 0.40٪ کربن، نیکل، کروم و مولیبدن

3. استاندارد JIS (ژاپن)

این استاندارد ترکیبی از حروف و اعداد است، مثلا S4C5 نشان‌دهنده فولاد کربنی با 0.45 درصد کربن و SCM440 نشان‌دهنده فولاد کروم-مولیبدن با حدود 0.40 درصد کربن است

ساختار این استاندارد به شکل زیر است:

حرف اول نشان‌دهنده نوع ماده (S = Steel)
حروف بعدی = عناصر آلیاژی
اعداد = درصد تقریبی کربن × 100

این استاندارد ترکیبی از حروف و اعداد است. در JIS، دو ساختار نام‌گذاری وجود دارد.

·         JIS قدیمی: در فولادهای ساده، نام‌هایی مثل S45C استفاده می‌شود که “S” = Steel است و “45” یعنی حدود 0.45%C.

 

·          JIS جدید: در سری‌های آلیاژی مثل SCM440 تنها حروف گروه آلیاژی را نشان می‌دهد (SCM = Steel + Cr + Mo) و عدد سه رقمی در انتها یک “کد سری و دسته” است نه درصد carbon. درصد واقعی عناصر باید از جدول JIS گرفته شود.

4. استاندارد GOST (روسیه)

از ترکیب اعداد و حروف سیریلیک برای نشان دادن درصد کربن و عناصر آلیاژی استفاده می‌شود. مثلا 30ХГСА نشان‌دهنده فولاد آلیاژی با کروم (Х)، منگنز (Г) و سیلیسیم (С) است.

در استانداردهای روسی (GOST) برای نام‌گذاری فولادها از ترکیب عدد و حروف سیریلیک استفاده می‌شود. عدد ابتدای نام فولاد تقریب تقریبی درصد کربن را نشان می‌دهد (عدد ضربدر ۱۰۰). به‌عنوان نمونه، در فولاد 30ХГСА رقم 30 نشان‌دهنده حدود 0.30 درصد کربن است.

 

پس از عدد، حروف سیریلیک قرار می‌گیرند که عناصر آلیاژی را مشخص می‌کنند. به‌طور نمونه حرف Х نشان‌دهنده کروم، حرف Г نشان‌دهنده منگنز و حرف С نشان‌دهنده سیلیکون است (توجه شود این حرف «С» سیریلیک است و با C لاتین اشتباه نشود).

در برخی فولادها بعد از حرف عنصر، یک عدد نیز آمده است. وجود عدد بعد از حرف بیانگر درصد تقریبی آن عنصر است. برای مثال در فولاد 12Х18Н10Т رقم 12 یعنی حدود 0.12 درصد کربن، عدد 18 بعد از Х یعنی حدود 18 درصد کروم و عدد 10 بعد از Н یعنی حدود 10 درصد نیکل. اگر بعد از حرف عنصر عددی وجود نداشته باشد، به این معناست که مقدار آن عنصر در محدوده کم‌آلیاژی استاندارد قرار دارد.

5. استاندارد BS (بریتانیا)

این استاندارد، از استانداردهای متداول است اما این روزها بیشتر با استاندارد EN جایگزین شده است. در ادامه مثال‌هایی از آن را می‌بینید:

EN8 یعنی فولاد کربنی حدود 0.40 درصد و EN24 یعنی فولاد آلیاژی دارای Ni-Cr-Mo

استانداردهای قدیمی بریتانیا (مثل سری EN۸ و EN۲۴) امروزه تا حد زیادی با استانداردهای European EN جایگزین شده‌اند، اما هنوز در صنعت و تجارت نام‌های قدیمی رایج هستند.

 

برای نمونه، EN8 نام قدیمی برای فولاد کربنی با حدود 0.45 درصد کربن است که معادل تقریبی آن در استاندارد EN جدید C45E (شماره ماده 1.0503) می‌باشد. همچنین EN24 نام قدیمی فولاد آلیاژی نیکل-کروم-مولیبدن با حدود 0.34 درصد کربن است که معادل آن در استاندارد EN جدید 34CrNiMo6 (شماره ماده 1.6582) می‌باشد.

6. استاندارد GB (چین)

این استاندارد مشابه سیستم JIS ژاپن است. در ادامه مثال‌هایی از آن را می‌بینید:

45# یعنی فولاد کربنی با حدود 0.45 درصد کربن

40CR یعنی فولاد کروم دار با 0.40 درصد کربن

در استانداردهای چین (GB / GB/T) فولادها معمولاً با عدد و سپس حرف مشخص می‌شوند. عدد ابتدایی نشان‌دهنده درصد تقریبی کربن ضرب در ۱۰۰ است. به‌عنوان مثال، فولاد 45# یک فولاد کربنی ساده با حدود 0.45 درصد کربن است.

 

در فولادهای آلیاژی نیز عناصر آلیاژی با حروف پس از عدد مشخص می‌شوند؛ برای نمونه فولاد 40Cr یک فولاد آلیاژی کروم‌دار با حدود 0.40 درصد کربن است. این سیستم نامگذاری از نظر ساختار، تحت تأثیر استانداردهای بین‌المللی مختلف بوده و بخشی از آن با سیستم‌های روسی و غربی مشابهت دارد.

نکات کلیدی در انتخاب و شناسایی گرید فولاد برای کاربردهای صنعتی

انتخاب درست گرید فولاد برای کاربردهای صنعتی اهمیت بسیار زیادی دارد چون تعیین‌کننده دوام، عملکرد، هزینه و قابلیت ساخت است. در انتخاب گرید فولاد صنعتی باید به فاکتورهای زیر دقت کرد:

• کاربرد نهایی
• شرایط بارگذاری و محیطی
• قابلیت تولید و عملیات حرارتی
• استاندارد و خواص مکانیکی
• هزینه و در دسترس بودن

 در ادامه به بررسی بیشتر این موارد می‌پردازیم:

1.  شناخت نوع کاربرد و شرایط کاری

اولین گام، شناخت دقیق شرایط عملکرد قطعه است:

 

 

2.      بررسی ترکیب شیمیایی فولاد

هر عنصری که در آلیاژ استفاده می‌شود عملکرد خاصی دارد که باید با آن آشنا باشیم

 

 

در نظر داشته باشید که افزایش بیش از حد عناصر آلیاژی می‌تواند باعث افت چقرمگی یا افزایش هزینه‌ها شود.

3.      در نظر گرفتن فرآیند ساخت و عملیات حرارتی

عملیات تولید و حرارتی، تاثیر مستقیمی بر انتخاب گرید دارد:

 

 

4.      بررسی خواص مکانیکی کلیدی

خواص مکانیکی مهمی که آلیاژها به فولاد می‌دهند نیز باید در نظر گرفته شود:

 

 

5.      بررسی استاندارد و گواهی متریال

در هنگام خرید فولاد صنعتی باید به مدارک استاندارد آن نیز توجه کرد:

• Certificate 3.1 / 3.2 (EN 10204) نشان‌دهنده تأیید ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی است.
• Heat Number و Batch Number برای ردیابی دقیق ذوب و تولید.
• استاندارد تولید (ASTM, EN, JIS, GB) برای تطابق با مشخصات فنی پروژه یا نقشه.

6.      ملاحظات اقتصادی و راحتی تامین

همیشه باید بین عملکرد فنی و هزینه تعادل برقرار باشد. مثلا اگر فولاد کربنی با پوشش ضدزنگ نیاز شما را برطرف می‌کند، دیگر نیازی به استیل ضدزنگ نیست.

میزان دسترسی به آن فولاد در بازارهای داخلی نیز مهم است چراکه برخی گریدها مثل AISI 4340 در ایران کمیاب هستند.

7.      روشهای شناسایی فولاد

اگر درباره فولاد هیچ اطلاعاتی ندارید می‌توانید از روش‌های زیر استفاده کنید:

 

 

 

 

جمع بندی

 

استانداردهای بین‌المللی فولاد، زبان مشترک شناخت فولاد در همه کشورهاست که خواص مکانیکی و شیمیایی فولاد را نشان می‌دهند. به این ترتیب انتخاب و به‌کارگیری قطعات فولادی را برای مهندسین ساده‌تر می‌کنند. رایج‌ترین استانداردهایی که استفاده می‌شوند مربوط به اروپا، آمریکا، ژاپن، چین، روسیه و بریتانیا هستند.

 

 

 

 

 

سوالات متداول

 

رایج‌ترین استانداردهای نامگذاری فولاد چیست؟

 

استاندارد DIN / EN ، استاندارد AISI / SAE، 3.       استاندارد JIS، استاندارد GOST، استاندارد GB و استاندارد GS

 

 

 

 مهم‌ترین دلایل نامگذاری فولاد براساس استانداردهای بین‌المللی چیست؟

 

دلایل متعددی وجود دارد اما تشخیص ترکیب و خواص بدون نیاز به آزمایش مجدد و پیش‌بینی رفتار فولاد در فرآیندهای صنعتی مثل قابلیت جوشکاری، ماشین‌کاری و عملیات حرارتی از مهم ترین موارد هستند.

 

 

 

مهم‌ترین عاملی که در انتخاب گرید فولاد صنعتی باید به آن توجه شود چیست؟

 

کاربرد آن قطعه فولادی اهمیت زیادی دارد چون سایر عوامل مثل میزان دسترسی و خواص مکانیکی هم به کاربرد آن وابسته‌اند.