نامگذاری فولادها_بخش ۵
فولادهای غیر آلیاژی (Non-alloy steels)
فولادهای پایه (base steels)، کیفی (quality steels) و ویژه (special steels) در این گروه قرار دارند که بدین منظور ارقام دوم و سوم شماره فولاد، رده کیفی فولاد را با توجه به کاربرد یا خواص مشخص می کنند. مطابق استاندارد EN 10020 ، فولاد پایه غیر آلیاژی تو سط روش های معمولی فولاد سازی تولید می شود و به عملیات حرارتی نیاز ندارد. این نوع فـولاد الزامـات کیفـی خاصـی (نظیـرمطلوبیت جهت کشش سرد و …) ندارد و عناصر آلیاژی دیگری به جز منگنز و سیلیسیم نیز ندارد.فولاد کیفـی غیـر آلیـاژی الزامـات کیفـیبیشتری نسبت به فولاد پایه نظیر، استحکام شکست، اندازه دانه یا شکل پذیری دارد. در عین حال فولادهای کیفی الزامـات خاصـی بـرایعملیات حرارتی یا عاری بودن از آخال ها (non-metalic inclusion) ندارند. فولادهای ویژه غیر آلیاژی آخال کمتـری نـسبت بـه فولادها پایه دارند (تمیزترند) . آنها عموماً برای کوئنچ و تمپرشدن یا سخت کردن سطحی تولید می شوند. کنترل دقیق ترکیب شیمیایی و دقت در تولید و کنترل فرآیند تولید باعث می شود تا این دسته از فولادها خواص بهبود یافته ای (بعنـوان مثـال اسـتحکام تـسلیم، سـختی پذیری) داشته باشند و به همین سبب دارای ویژگیهای ثابتی نظیر استحکام ضربه یا سختی معین (پس از عملیات حرارتی خاص) یا مقادیر کم فسفر و گوگرد و آخال باشند.
فولادهای آلیاژی (Alloy steels)
استاندارد EN 10020 بین فولادهای کیفی آلیاژی و فولادهای ویژه آلیاژی تفاوت قائل شده است. فولاد کیفی آلیـاژی بـرای عملیـات حرارتی کوئنچ – تمپر یا سخت کاری سطحی طراحی نشده اند بلکه جاهایی به کار می روند که خواص خاص مورد نیاز است. این رده شامل برخی فولادهای ساختمانی دانه ریز برای جوشکاری، برخی از فولادهای الکتریکی و فولادهای آلیاژی برای کاربردهای شکل دادن سرد بـاکاهش سطح مقطع زیاد می باشند. رده فولادهای آلیاژی ویژه شامل فولادهای زنگ نزن، فولادهای نـسوز، فولادهـای مقـاوم بـه خـزش،فولادهای ابزار، فولادهای مهندسی، فولادهای ساختمانی ویژه و فولادهای با خواص فیزیکی خاص می باشند. مشخـصه ایـن رده کنتـرلدقیق ترکیب شیمیایی و فرآیندهای تولید است
سایر استانداردهای اروپایی مرتبط با فولادها
همانطور که پیش از این نیز اشاره شد، فولادها را می توان بر مبنای روش تولید، شکل محصول و … نیز تقسیم بنـدی کـرد.EN 10079 اشکال مختلف تولیدی فولادها را تقسیم بندی می کند. این تقسیم بندی شامل محصولات تخت (Flat Products) که پوشش دارنـدیا ندارند شامل ورق، نوار، فولادهای الکتریکی و … محصولات طولی (Long Products) شامل سیم ، مفتول و … و سـایر محـصولات نظیر محصولات آهنگری و محصولات تولید شده توسط متالورژی پودر را در بر می گیرد. در ضمن واژه ها و تعـاریف مـرتبط بـا عملیـات حرارتی را می توان در EN 10052 یافت.
مقدمه
پیش از این به استاندارد اروپا و استاندارد های آمریکایی در نامگذاری فولادها پرداخته شد. در این فصل سعی می گـردد کـه اسـتانداردهایرایج در کشور ما (استانداردهایGOST وDIN ) با جزئیات بیـشتر و سـایر اسـتانداردها (AFNOR و JIS ) در حـد اشـاره مـوردبررسی قرار گیرند.
سیستم نامگذاری فولادها طبق DIN
قبلا هر فولادی با نام شرکت تولید کننده آن فولاد نامگذاری می شد. به این ترتیب ناهماهنگی کلـی در نامگـذاری وجـود داشـت. کمیتـه استاندارد آلمان در اولین انتشار برنامه فولاد، در سال ۱۹۴۲، تصمیم گرفت که به هر نوع استاندارد شده یک نشانه کوتاه اختصاص داده شود تا اینکه به صورت واضح در مدارک قطعات، نقشه ها، سفارشها و مکاتبات مشخص گردد. در ابتدا نام کوتاه فولادها تا حد ممکن سـاده بـوداما از سیستم واحدی پیروی نمی شد. مدتی بعد در DIN 17006 سیستمی متشکل از حروف و اعداد برقرار گردید که به سـهولت بتـوانبه کمک نام کوتاه فولاد، خصوصیات مربوط را بدست آورد. علاوه بر این در DIN 17006 یک سیستم عددی بـه عنـوان شـماره مـوادوضع گردیده که نه فقط برای فولادها بلکه برای سایر آلیاژهای غیر آهنی نیز صادق است.
نام کوتاه
نام کوتاه فولادها بر اساس دو تقسیم بندی مختلف ساخته می شود: بسته به خواص کاربردی و بسته به ترکیب شیمیایی
نامگذاری بر اساس خواص کاربردی
در اینجا نام کوتاه به فولادهای عمومی ساختمانی اختصاص داشته که بعد از Stبه معنی فولاد، عددی که مشخص کننده حداقل استحکام کششی است، نوشته می شود. این عدد بر حسب واحد ۲kg/mm بیان شده که حدود ۱/۰۱ از مقدار آن بر حسب ۲N/mm بزرگتر می باشد. مثلا St37 فولادی است با حداقل استحکام کششی ۲۳۷kg/mm که معادل با ۰۶۳۲N/mm است.
در صورت نیاز به توضیحات ضروری از حروف زیر قبل از St استفاده می شود:
- Q فولادهای ویژه شکل دادن سرد (کله زنی) مثلا۳–Q St37
- R فولادهای آرام و نیمه آرام، مثلا ۲–R StU فولاد ناآرام (جوشان) مثلا U St37-2 در صورت نیاز درجه کیفیت فولادهای همانند را با عددی که در انتهای نام کوتاه فولاد نوشته می شود، مشخص می کنند.
نامگذاری فولادهای غیر آلیاژی
نام کوتاه عموماً از علامت شیمیایی C و عدد مشخصه مقدار کربن تشکیل شده است، مثلاً C15 .
جهت تمایز فولادهای غیر آلیاژی یا مشخصه وابستگی آن به گروه معینی از فولادها، بعد از علامت C حروف زیر با معانی معینی می آیند:
f فولاد برای سخت کاری شعله ای و القایی، مثلاً Cf 53
k فولاد نجیب با مقدار پایین فسفر و گوگرد، مثلاً ۱۵ Ck
m فولاد نجیب با محدوده معینی از – نه فقط حد مجاز بالا – مقدار گوگرد، مثلاً Cm 35
q فولادهای کربوره و بهسازی جهت کله زنی سرد، مثلاً Cq 35
گاهی بعد از عدد مشخصه مقدار کربن، حرف مشخصه زیر نیز می آیند:
W کیفیت فولاد ابزاری، مثلاً C 110 W
W1 فولاد ابزاری با کیفیت درجه اول مثلاً C 80 W1
W2 فولاد ابزاری با کیفیت درجه دوم ، مثلاً C 80 W2
نامگذاری فولادهای آلیاژی
فولادهای آلیاژی فقط بر حسب ترکیب شیمیایی نامگذاری می شو ند. این روش، مشخصه دقیق فولاد را بیان می کند. به علاوه ایـن روش نامگذاری فولاد را در حالت بلوک خام ریخته گری امکانپذیر می کند. البته نمی توان به نوع فرآیند و عملیات حرارتی که روی آن انجام می شود و یا خواص استحکامی آن که بعدا به دست می آید، مثلا بهسازی، پی برد. نامگذاری کامل یک فولاد آلیاژی به ترتیب زیر است:
حروف شناسایی نوع ذوب ریزی،
حروف شناسایی خواصی که مشروط به فرآیند ذوب ریزی و عمل آوری آن است،
عدد مشخصه کربن،
علامت شیمیایی عناصر آلیاژی،
عدد مشخصه افزوده های آلیاژی،
رقم مشخصه محدوده های تضمینی، حروف مشخصه وضعیت عملیات حرارتی و
عدد مشخصه استحکام کششی تضمینی یا سایر خواص تعیین کننده
عدد مشخصه کربن
صد برابر مقدار کربن به عنوان عدد مشخصه کربن مطرح می شود، جهت تمایز نامهای تجاری خیلی مشابه، در صـورت نیـاز مقـدار آن بـه اندازه ۱ واحد کم و یا زیاد نشا ن داده می شود. در فولادهای آلیاژی – به منظـور رعایـت اختـصار از C صـرف نظـر مـی شـود.C فقـط درفولادهای غیر آلیاژی قبل از عدد مشخصه قرار می گیرد.
نشانه عناصر آلیاژی
برای مشخص کردن عناصرآلیاژی، اصولا ” نشانه به کار می رود. این نشانه ها بلافاصله بعد از عدد مشخص کننده میزان کـربن قـرار مـیرگی ند، البته به ترتیب مقدار درصد . در صورت یکسان بودن درصد عناصر، نشانه ها به صورت الفبایی مرتب می شوند. بعد از این گروه نـشانهها اعداد مشخصه آلیاژ مانند ترتیب نشانه ها می آیند، در حقیقت گروه اعداد در کنار هم قرار می گیرند. به عنوان یک قاعده می توان گفـتکه آن دسته از عناصر آلیاژی برای نامگذاری انتخاب می شود که برای مشخصه فولاد یا تمایز آن از سـایر فولادهـای مـشابه لازم اسـت.
یعنی اعداد مشخصه مربوط به این آلیاژهاست .
اعداد مشخصه افزوده های آلیاژی و ضرایب
مفهوم و هدف از استفاده از ضرایب، کوچکتر کردن اعداد مشخصه تا حد ممکن می باشد( همچنین حذف اعشار) که به همراه نشانه هـای عناصر بسته به مقدار درصد آنها در گروههایی مشخص قرار می گیرند. بدین ترتیب هر فولاد را می توان بسته به نوع و مقدار عناصر آلیاژی آن مرتب کرد، به علاوه در این سیستم آینده نیز در نظر گرفته شده است زیرا فولادهای جدید را هم می توان در اسـتاندارد فولادهـا جـایداد. اعداد مشخصه آلیاژها با حاصلضرب مقدار میانگین عناصر آلیاژ ی (یا مقدار واقعی عناصر آلیاژ ی در مذاب) در ضرائب جدول صفحه بعـد به دست می آیند. اگر مقدار عناصرآلیاژی زیاد باشد به منظور کوتاه شدن عدد مشخصه برای عناصرآلیاژی ضریب ۱ به کـار مـی رود، ولـیبرای کربن همان ۱۰۰ استفاده می شود. برای تمایز فولادهای کم آلیاژ و پر آلیاژ حرف X در ابتدا می آید. سیستم نامگذاری بدین صورت می باشد:
حرف X (قبل از عدد مشخصه کربن) عدد مشخصه کربن نشانه عناصر آلیاژی تعیین کننده نشانه عناصر آلیاژی
X حذف حرف مشخصه
اگر عدد مشخصه مقدار کربن به جهت عدم اهمیت حذف شود، به منظور هر چه کوتاه شدن مشخصه فولاد از نوشتن X نیز صرف نظر میشود.
مثلاً NiCr20TiAl
به چند مثال توجه کنید:
نوع آلیاژ :% C0.1,Cr 18, Ni 8 مشخصه این فولاد چنین است : X10CrNi18 8
نوع آلیاژ : C0.20,Cr 13% مشخصه فولاد فوق چنین است : ۱۳X20Cr
سیستم نامگذاری فولادهای ریختگی
نامگــــذاری فولادهــــای ریختگــــی، چــــدنهای خاکــــستری و چــــدنهای چکــــش خــــوار بــــا حــــرف G شــــروع می شود و بعد از علامت خط تیره (-) مشخصه فولاد ذکر می شود.
نوع آلیاژ : C0.07,Cr18,Ni9%+Nb مشخصه فولاد فوق چنین است : G-X7CrNiNb 18 9
علامت کوتاه فولادهای تندبر
علامت کوتاه فولادهای تندبر بدین ترتیب نوشته می شود که بعد از علامت S (مخفف Schnellarbeitsstahl) اعدادی نوشـته مـیشود که به ترتیب مقادیر عناصر آلیاژی تنگستن، مولیبدن، وانادیم و کبالت را بیان می کند، مثلاً S 6-5-2-5اگرفولاد تندبری کبالـتنداشته باشد چهارمین عدد حذف می شود، مثلا فولاد S 6-5-2 علامت کرم در مشخصه فولاد نمـی آیـد، زیـرا همـه فولادهـا ی تنـدبرتقریباً %۴ کرم دارند.
در فولادهایی که برخلاف معمول حاوی مقدار بالایی کربن ضمن داشتن ترکیب شیمیایی یکسان هـستند، ماننـد فولادهـای پایـه، جهـتمشخصه آن بعد از حرف S حرف C قرار می گیرد، که دلالت بر مقدار غیر معمول کربن دارد، مثلاً SC 6-5-2 مشخصه کامل فولاد طبق DIN 17006
در بخشهای قبلی مطالبی به اختصار در خصوص نامگذاری فولادها طبق DIN 17006 آورده شد. نامگذاری فولادها طبق این اسـتاندارد با توجه به مثال زیر از سه بخش مشخص تشکیل شده است:
Y 30 Cr Ni Mo 8 V 130
با توجه به اینکه فولادها از نظر تولید، ترکیب و عملیات حرارتی انواع مختلفی دارند بدین جهت علایم مشخصه فولادها کـه در نامگـذاری ذکر می شود به صورت جدول زیر بیان می شود:
به برخی مثالها توجه فرمایید:
نویسنده: آقای مهندس کامران خداپرستی