انواع استانداردهای فولاد

تقسیم بندی مواد به دو دسته‌ی فلز و غیر فلز انجام می‌شود. فلزات به صورت کلی به دو دسته آهنی و غیر آهنی تقسیم می‌شوند که در بین آن‌ها فلزهای آهنی شامل آلیاژها می‌شود. در اصطلاح آلیاژهایی با بیش از 2% کربن را چدن و مابقی را فولاد می‌نامند.

از ابتدای قرن 21 تا به امروز با وجود تمامی محصولات نانو، انواع فلز و آلیاژ، سرامیک و ... فولاد جایگاه ویژه خود را حفظ نموده است. تنوع بالای این محصول باعث شده است که کشورهای صنعتی و شرکت‌های بزرگ پیشرفته در تولید و فروش محصولات، استانداردهای ویژه‌ای برای طبقه‌بندی آن تنظیم نمایند. امروزه از انواع استانداردهای فولاد اعم از استاندارد Euronorm که توسط کشورهای اروپایی و استاندارد ISO که توسط موسسه بین المللی استاندارد ارائه شده، برای تولید و تجارت فولاد استفاده می‌شود. بدین جهت شناخت در مورد استانداردهای فولاد امری ضروری در تولید آن و سایر محصولات، اعم از ورق، میلگرد، لوله و ... به شمار می‌رود.

انواع فولاد

عموما دسته بندی فولادها بر اساس مقدار عنصر اصلی موجود در ساختار آن‌ها انجام می‌‌گیرد. به طور عمده در ساخت انواع فولاد، عناصری نظیر نیکل، کربن، منگنز، کروم و مولیبدن به مقدار زیاد و عناصری نظیر نیتروژن، گوگرد، تیتانیوم و سیلیکن در مقادیر کمتر، به کار ‌می‌روند.

غالبا برای تعیین سطح کیفیت فولاد، نام‌گذاری و دوام آن از انواع استانداردهای فولاد استفاده می‌شود. همانطور که ذکر شد، فولاد از عانصری مانند آهن و کربن ساخته می‌شود که کربن مورد استفاده در آن غالبا کمتر از 2% است. به همین جهت تنوع بسیار بالای این محصول و کاربرد وسیع آن در مقاطع آهنی و فلزی، باعث شده تا استانداردها و روش‌های ساخت مختلفی برای فولاد ارائه شود.

انواع استانداردهای فولاد

در دنیای امروزی به جهت نام‌گذاری و طبقه بندی آلیاژهای فولادی، از استانداردهای جهانی و بین المللی معتبر استفاده می‌شود. در واقع تشخیص انواع مختلف آن، با استانداردهای منطبق بر نحوه ساخت و تولید آنها صورت می‌پذیرد. بدین جهت انواع استانداردهای فولاد، به 3 دسته‌ی استاندارد کشورهای اروپایی، استاندارد کشور آمریکا و استانداردهای صنعتی تقسیم می‌شوند.

متداول‌ترین استانداردهای نام‌گذاری فولاد در کشورهای صنعتی پیشرفته

ASTM و AISI-SAE آمریکا
DIN آلمان
BS انگلستان
GOS روسیه
JIS ژاپن
AFNOR فرانسه

مطلب مرتبط: روش‌های تولید فولاد

استاندارد ASTM و استاندارد AISI-SAE

ASTM مخفف عبارت American Society for Testing and Materials، موسسه آزمون مواد آمریکا است که در سال 1902 تاسیس گردید. استاندارد AISI-SAE رایج‌تر از استاندارد ASTM و مابقی استانداردهای آمریکاست. اما  ASTM یا انجمن مواد و آزمایش‌های آمریکا با کادری مجرب که جامع‌ترین استانداردهای مربوط به مواد و آزمایش‌های مربوطه را هر ساله ارائه می‌دهد، یکی از انواع استانداردهای فولاد در دنیا محسوب می‌شود. در بسیاری از موارد این دو استاندارد، در محصولات فولادی مشابه هم هستند و در اغلب موارد مشخصه‌های استاندارد ATSM برای ASME ( انجمن مهندسین مکانیک آمریکا ) معتبر است. البته حرف S  را در پیشوند استاندارد خود اضافه نموده‌اند. بدین صورت که در ASTM A213 به شکل ASTM SA213 استفاده می‌کنند. در این نوع، حرف A نشانگر مواد آهنی و عدد 3 رقمی بعد آن نشان دهنده‌ی شماره موضوع استاندارد و رقم‌های آخر آن نشانه سال تصویب و یا ویرایش استاندارد است. همچنین در این استاندارد حرف B موجود نشان فلزاها و یا مواد غیر آهنی، حرف C نشان سرامیک، مصالح ساختمانی و بتن و حرف D نشان دهنده مواد متفرقه و مختلف است.

استاندارد DIN

مجموعه استاندارد DIN از سال 1917 فعالیت خود را تحت عنوان Normenausschuß der deutschen Industrie آغاز و اولین استانداردهای خود را با پیشوند NADI ارائه نمود. در سال 1926 با گسترش این مجموعه و تدوین استانداردهای صنعتی، به Deutscher Normenausschuß تبدیل و بعد از آن استانداردهای آن با پیشوند DIN ارئه گردید. امروزه استانداردهای این موسسه با بیش از 30000 عنوان تمامی جوانب تکنولوژی را شامل می‌شود. در این میان ایران نیز اولین موسسه استاندارد خود را در سال 1332 تاسیس کرد و در سال 1360 عضویت ISO را دریافت نمود. البته شایان ذکر است که قبل از دریافت ISO، در زمینه‌ی نقشه کشی از استاندارد DIN استفاده می‌‌شد که امروزه همچنان در دفاتر نقشه‌کشی و طراحی بعضی از کارخانجات نیز از آن استفاده می‌گردد. 

استاندارد DIN ( Deutsches Institut für Normung) موسسه ملی استاندارد آلمان و شاخه ISO در این کشور است. این استاندارد جزو یکی از سختگیرانه‌ترین استانداردهای جهان است که تولیدکننده‌های بزرگ در جهان اکثرا از آن برای تولیدات خود استفاده می‌کنند. در این نوع استاندارد تمامی مواد و عناصر غالبا با معنی مختلف اعم از استاندارد عددی و استاندارد حرفی شناخته می‌شوند. عدد اول نماد گروه اصلی ماده است.

استاندارد عددی

وجود تفاوت‌ در بین آهن، فولاد و یا حتی آلیاژهای چدنی سبب شده استاندارد عددی بر مبنای این تفاوت‌ها عدد اختصاص دهد. در استاندارد عددی، عدد صفر نشان دهنده‌ی آلیاژهای چدنی، آهنی و آهن خام است. به این ترتیب که فولاد با عدد 1، فلزهای غیر سنگین آهنی با 2، فلزات غیر سنگین با 3 و مواد غیر فلزی با اعداد 4-8 و در موارد انتخابی و موردی با عدد 9 نمایش داده می‌شوند.

در استاندارد DIN دو عدد مورد استفاده بعد از عدد اول، نشان دهنده‌ی ترکیب شیمیایی استیل و یا فولاد است. بدین ترتیب x0 نشانگر فولاد ساختمانی معمولی، 18-15 فولاد ابزار کربن، 35 نشانگر فولاد بلبرینگ، 38-39 فولاد غیر مغناطیسی و عددهای 40-45 نمایش دهنده‌ی فولاد ضد زنگ، 47-48 فولاد نسوز، 49 فولاد مقاوم به حرارت و 85 فولاد نیتریدی می‌باشد.

استاندارد حرفی

همان‌طور که ذکر شد انواع استانداردهای فولاد مختلف است. استاندارد DIN نیز دارای 2 نوع عددی و حرفی است. در کنار استاندارد عددی DIN، استاندارد حرفی نیز به دو شکل نام‌گذاری می‌گردد:

1.بر اساس خواص شیمیایی

2.بر اساس ترکیب شیمیایی

بر اساس خاصیت شیمیایی

در نامگذاری بر اساس خاصیت شیمیایی، ورق‌های آلیاز به شکل St XX نشان داده می‌شوند. St در واقع مخفف کلمه فولاد یعنی STEEL است. حداقل استحکام کششی آن نیز بر اساس KG/MM2 نشان داده می‌شود که دو رقم بعدی آن را تشکیل می‌دهد. به عنوان نمونه می‌توان از ST52 نام برد که نشان دهنده فولادی با حداقل استحکام کششی 52 kg/mm2 است. همچنین در مواقع نیاز از حروف Q-R-U نیز می‌توان قبل از St استفاده نمود.

U : : نشان دهنده‌ی فولادهای نا آرام یا جوشان مثل U sT37-2

Q : نشان دهنده‌ی فولادهای کله‌زنی مثل Q St37-3

R : نشان دهنده‌ی فولادهای آرام و نیمه آرام مثل R St37-2

بر اساس ترکیب شیمیایی

در این نوع نامگذاری، فولاد کربنی، با حرف C که در ابتدای نام ورق آلیاژی قرار می‌گیرد، نشان داده می‌شود. البته پس از آن نیز برخی حروف دیگر ذکر می‌گردد که هر کدام برای فولادهای متفاوتی کاربرد دارند.

F : نشان دهنده‌ی فولاد سختکاری شده به روش القایی و شعله‌ای. مثل CF53

Q : نشان دهنده‌ی فولاد کربوره و بهینه شده برای کله زنی. مثل CQ35

K : نشان دهنده‌ی فولاد نجیب با گوگرد کم و فسفر. مثل CK45

M : نشان دهنده‌ی فولاد نجیب با مقدار معینی گوگرد. مثل CM35

استاندارد BS

 یکی دیگر از انواع استانداردهای فولاداستاندارد BS مخفف British Standards، عهده‌دار استانداردهای فنی تولید، ساخت و آزمایش در انگلستان است.

کاربرد این استاندارد در ساخت فولاد مورد استفاده در سازه‌های مختلف ساختمانی، خطوط لوله و پل‌ها است. این استاندارد به طور گسترده در سطح بین المللی مورد تایید بوده و اطلاعاتی جامع در اختیار تولیدکنندگان محصولات فولادی در سطح جهانی، قرار می‌دهد.

استاندارد GOST

استاندارد GOST از سری استانداردهای فولادی در کشور روسیه یا جماهیر شوروی است. این استاندارد تعیین کننده‌ی الزامات فنی و مشخصه‌های محصولات خاصی است. این محصولات در روسیه و کشورهایی که قبلا تحت سلطه جماهیر شوروی بوده‌اند موجود است. GOST برای انواع مختلف محصولات فولادی من‌جمله میله‌ها، صفحات، لوله‌ها و ورق‌های فولادی اجرا می‌شود. این سیستم استاندارد در حال حاضر برای روسیه مدرن مورد استفاده بوده و گاها با تغییراتی که در صنعت فولاد بر حسب نیاز ایجاد می‌شود، همگام می‌شود. موارد مورد استفاده این استاندارد شامل ساخت و ساز، مهندسی و یا تولید می‌باشد که بر اساس خواص شیمیایی و فیزیکی طراحی شده‌اند.

استانداردهای GOST عبارتند از :

GOST 390: برای تایرها
GOST 550: برای لوله‌های بدون درز برای خط لوله های نفت
GOST 977: فولاد ریخته‌گری
GOST 380: فولاد کربنی

و موارد دیگری که از آنها برای تولیدات خاص استفاده می‌شود.

استاندارد JIS

استاندارد صنعتی ژاپن یا JIS بر استانداردهای ساخت، تولید و آزمایش کلیه‌ی مواد صنعتی از جمله انواع فولاد، واقف بوده و طبقه‌بندی شده است. این استاندارد الزامات خاصی را برای تولید و آزمایش انواع فولاد و آلیاژهای فولادی تعیین می‌کند. سطح تعیین آن هم بر اساس ترکیب شیمیایی، خواص مواد و استحکام مکانیکی آنها است. JIS طیف‌های مختلفی از گریدهای فولادی را شامل می‌شود که در صنایع مختلفی مثل خودروسازی، تولید و ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دسته بندی این گریدها بر اساس کربن و آلیاژهای اضافه شده است که اصلاح کننده‌ی خواص مکانیکی فولاد هستند، مانند نیکل، مولیبدن و کروم. این استاندارد همچنین مشخص کننده‌ی روش‌های تست فولاد از جمله آنالیز شیمیایی، تست سختی و تست کشش می‌باشد.

استاندارد AFNOR

استانداردهای AFNOR توسط انجمن فرانسوی Française de Normalisation در سال 1926 ایجاد شده است و در حدود 2500 شرکت عضو آن می‌باشند. هدف آن رهبری و هماهنگی فرآیند توسعه استانداردها و ترویج کاربرد آن استانداردها است. استانداردهای AFNOR کمتر از همتایان انگلیسی و آلمانی خود رایج هستند، اما همچنان برای استانداردسازی برخی محصولات خاص با عملکردهای منحصر به فرد استفاده می‌شوند. یکی از این محصولات واشر مخروطی دندانه‌دار Accu AFNOR است که دارای DIN یا معادل ISO نیست. AFNOR به‌عنوان یک موسسه‌ی ارائه‌ دهنده خدمات، محصولات قابل تحویل متنوعی را، مخصوصاً برای شرکت‌ها توسعه داده است که از توزیع استانداردها تا صدور گواهینامه، از جمله آموزش، به روشی عملی به ادغام استانداردها در توسعه شرکت، کمک می‌کند. این سازمان در سراسر فرانسه و خارج از کشور نمایندگی دارد.

سخن نهایی

همانطور که ذکر شد فولاد فلزی پر مصرف در دنیا می‌باشد که مانند بسیاری از محصولات برای تولیدی یکپارچه نیازمند و دارای استانداردهای خاص و مشخصی است. طبقه‌بندی،مشخص کردن خواص مکانیکی، شیمیایی و متالوژیکی و ارزیابی انواع مختلف آلیاژهای آهنی و فولادها، وابسته به انواع استانداردهای فولادی هستند. که در تولید انواع قطعات، سازه‌ها و ماشین آلات مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته شایان ذکر است که استانداردهای فولاد در برخی از کشورهای دنیا دارای تفاوت بوده و منحصر به فرد هستند. آگاهی داشتن در این زمینه برای تولیدکننده‌ها، کاربران نهایی و آزمایشگاه‌های متالوژی به جهت تولید و فرآوری محصولات فولادی بسیار مفید است.