جدول کلید فولاد چیست و چگونه باید از آن استفاده کرد؟

کلید فولاد که در زبان آلمانی  به آن Stahlschlussel گفته می شود، اطلاعاتی جامع از شاخصه ها، ویژگی ها، فرآیند های تولید، انتخاب فولاد و عملیات حرارتی و کاربردهای انواع فولاد ها را طبق استاندارد بین المللی DIN ارائه می دهد .با در نظر گرفتن استانداردهای اروپایی، اطلاعات کتاب بر پایه آخرین بازنگری استانداردهای EN مورد بازبینی قرار خواهد گرفت. علاوه بر استاندارد DIN ، در کلید فولاد به نامگذاری فولاد ها در استانداردهای دیگر و نام تجاری آن ها در شرکت های مختلف فولاد ساز آلمانی و غیر آلمانی هم مورد توجه واقع شده است. در حقیقت نرم افزار کلید فولاد برای پیدا کردن آلیاژ مورد نظر با استفاده از جدول کلید فولاد تکمیل میشود. همچنین با استفاده از نرم افزار و کتاب کلید فولاد می توان به مباحثی همچون ساختار عمومی، فولاد سخت شونده، فولاد نیتروژن، فولاد برش آزاد، فولاد قابل عملیات حرارتی، فولاد بلبرینگ و غلتک، فولاد فنری، فولاد برای سخت شدن سطحی، فولاد برای اکستروژن سرد، سختکاری در فولاد زیر صفر، فولاد مخزن تحت فشار، حرارت فولاد سازه ای مقاوم، فولاد ساختاری ریزدانه و... مسلط شد.

دسته بندی فولاد ها در جدول کلید فولاد بر چه پایه ای صورت گرفته؟

دسته بندی فولاد هاد در جدول کلید فولاد بیشتر بر پایه مشخصه های کاربری و کاربرد آن ها، شباهت های فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی و چگونگی تولید آن ها صورت گرفته است. به طور مثال در گروه یک فولاد های کم کربن و کربن متوسط قرار گرفته اند که عملیات سطحی در آن ها از اهمیت بالایی برخوردار است یا در ابزار آلیاژی بر حسب دمای کاری آن ها در دو گروه مجزا سرد کار و گرم کار دسته بندی شده اند، یا ترکیب شیمیایی و دمای کاری فولاد های ساختمانی و ماشین سازی باعث دسته بندی آن ها در گروه های مختلف فولاد های ساختمانی مقاوم تا دمای 600 درجه سانتیگراد، فولاد هایی با مقاومت خزشی بالا و مقاومت دمایی تا ۹00 درجه سانتیگراد، فولاد های نسوز با مقاومت خزشی بالا و مقاومت دمایی بالا ۹00 درجه سانتیگراد شده است. همچنین تولید به روش ریخته گری باعث دسته بندی مجزا فولاد های زنگ نزن و نسوز از نوع کار شده ی آن ها شده است.

فولاد های آلیاژی ویژه ی ماشین سازی، فولاد های زنگ نزن با افزودنی های خاص برای کاربری های ویژه، برخی فولاد های آلیاژی و غیر آلیاژی کیفی برای مصارف ساختمانی و ماشین سازی اشاره کرد. ولی در گروه بندی جدول کلید فولاد معرفی نشده اند. علاوه بر آن، برخی فولاد ها در کشورهای دیگر توسعه و کاربرد یافته اند. اگر این فولاد ها با استانداردهای EN DIN تطبیق پیدا کنند، معادل آن ها در جدول کلید فولاد وجود دارد و به آن هم اشاره شده است، ولی اگر معادل آن فولاد در استاندارد EN DIN وجود نداشته باشد یا هنوز در این استانداردها، مشخصاتی برای آن ها تعریف نشده باشد، نمی توان سراغی از این فولاد ها در جدول کلید فولاد پیدا کرد.

چگونه از کلید فولاد استفاده کنیم؟                

بر پایه این اصل می توان از اطلاعات جدول کلید فولاد که جایگزین استانداردهای آمریکایی است کمک گرفت. اگر یک اسم خاصی از فولاد بر اساس نامگذاری استانداردهای آمریکایی در اختیار شما قرار گرفته باشد و بخواهید معادل آن در کلید فولاد را پیدا کنید و از اطلاعات آن استفاده کنید، باید به کتاب کلید فولاد مراجعه کنید. اگر از این نوع در جدول کلید فولاد اسم برده شده باشد و معادلی برای آن در کلید فولاد وجود داشته باشد، حتماً اسم آمریکایی آن فولاد را در این فصل خواهید یافت. این فصل بر اساس ترتیب اعداد و حروف مرتب شده است. پس از آن که اسم مورد نظر خود را یافتید، شماره صفحه ای که در آن از این فولاد نام برده شده، ذکر شده است. با مراجعه به این صفحه در کلید فولاد و بر اساس شماره ردیف فولاد مورد نظر در جدول کلید فولاد، می توانید معادل آن را پیدا نمایید. با در اختیار داشتن شماره ماده یک فولاد، ابتدا به جدول کلید فولاد مراجعه کنید. پس از اینکه شماره ماده مورد نظر را پیدا کردید، هم شماره استانداردی که فولاد متعلق به آن است معرفی شده است و هم در انتهای سطر مربوط به آن نیز، شماره گروه آن فولاد در جدول کلید فولاد مشخص شده است. با توجه به گروه مورد نظر، شماره ماده مورد نظر و مشخصات آن در دسترس خواهد بود. اگر هیچ گروهی از کلید فولاد برای آن شماره مواد معرفی نشده باشد، به این معنا است که آن فولاد در هیچ یک از گروه های دسته بندی شده ی جدول کلید فولاد قرار نمی گیرد. برای یافتن اطلاعات بیشتر از آن فولاد، به استاندارد معرفی شده ای که متعلق به آن است مراجعه شود. این کار در نرم افزار کلید فولاد به سهولت قابل انجام است. با توجه به اینکه فولاد ها از نظر آنالیز شیمیایی تفاوت زیادی با هم ندارند، مربوط دانستن فولاد مجهول ما با هر کدام از این فولاد ها به یک سری معلومات و تصمیمات بستگی دارد. تفاوت بارز C45 با C50 مربوط به استحکام کششی و تنش تسلیم کم تر C45 است. اگر اطلاعاتی از استحکام این دو فولاد نداشته باشیم، احتیاط آن است که فولاد را C45 معرفی کنیم، زیرا C50 را معمولا می توان به جای C45 استفاده کرد ولی بر عکس آن دور از احتیاط طراح است. تفاوت فولاد C45 با Ck45 مربوط به مقدار گوگرد و فسفر کمتر در Ck45 است که باعث مقاومت به ضربه بیشتر آن می شود. تفاوت فولاد C45 با Cf45 مربوط به مناسب بودن Cf45 برای سخت کاری شعله ای و القایی سطح آن است. تفاوت فوالد C45 با Cq45 هم مربوط به مناسب بودن Cq45 برای فرم دهی سرد است. اکنون با توجه به اطلاعاتی از قبیل کاربری و محل مصرف فولاد، تاریخچه قطعه یا سازه ای که این فولاد در آن استفاده شده است، کشور و منطقه ی تولید کننده و مصرف کننده، فراوانی و در دسترس بودن هر کدام از این فولاد ها در بازار فروش و مصرف یک منطقه می توانیم نسبت به مشخص کردن شماره مواد فولاد با احتمال بیشتر اقدام کنیم. ارتباط موارد گفته شده فوق با شماره فولاد در این است که مثلا در بازار فولاد ایران، دسترسی به فولاد  Ck45و استفاده از آن بیشتر از C45 ،Cf45 و Cq45 است، لذا قطعه یا سازه ساخته شده در ایران از فولادی با ترکیب شیمیایی جدول کلید فولاد به احتمال قوی از فولاد Ck45 یا 1191.1 است.

مفهوم نامگذاری فولاد ها چیست؟!

برای اینکه بتوانیم اطلاعات فولاد های داده شده را در جدول کلید فولاد پیدا کنیم باید با نحوه ی نامگذاری فولاد ها آشنا بشویم. یک نوع نامگذاری بر اساس استاندارد 2-10027 EN DIN است که کاربرد زیادی به خصوص در صنعت کشورمان دارد. فولاد ها بر اساس شماره مواد آن ها شناخته می شوند و مشخصات آن ها با دانستن شماره موادشان به راحتی در دسترس خواهد بود. یک نوع نامگذاری دیگر فولادها در EN DIN بر اساس ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی و فیزیکی، نحوه تولید، کاربرد، عملیات حرارتی و...  انجام می شود. نامگذاری فولادها بر اساس استاندارد 1-10027 EN DIN انجام می گیرد. اگر به طور مختصر توضیح دهیم، نامگذاری فولاد ها بر اساس ترکیب شیمیایی در سه حالت زیر انجام می گیرد:

• * برای فولاد های غیر آلیاژی با مقدار منگنز کمتر از 1 درصد نامگذاری این فولاد ها به این صورت است که اول حرف C می آید که اشاره به عنصر کربن دارد، پس از C از کاراکتر دو یا سه رقمی استفاده می شود که بیانگر درصد وزنی کربن فولاد است که در عدد صد ضرب شده است، برای مثال C45 دارای 45/0 درصد وزنی کربن است. پس از این ارقام، از یک حرف بزرگ انگلیسی استفاده می شود که معنای آن در استاندارد تعریف شده است. برای مثال حرف E در C45E به مفهوم این است که مقدار گوگرد فولاد باید یک مقدار حداکثر مشخصی کمتر از مقدار گوگرد C45 باشد. در استاندارد آلمانی (17006 DIN (به جای حرف E از حرف کوچک انگلیسی پس از حرف C استفاده می شد، برای مثال Ck45 که k به معنی میزان فسفر و گوگرد پایین در ترکیب شیمیایی فولاد نسبت به C45 است.
• * برای فولاد های غیر آلیاژی با مقدار منگنز بیشتر از 1 درصد و فولاد های آلیاژی با مجموع عناصر آلیاژی کمتر از ۵ درصد: در این نوع از فولاد ها، در ابتدا مقدار کربن با ضریب ۱0 نوشته می شود، سپس نماد عناصر عمده آلیاژی به ترتیب از عنصری با بیشترین مقدار تا کمترین مقدار ذکر شده و مقدار آن در ترکیب فولاد با ضرایب مخصوص طبق جدول کلید فولاد نوشته می شود. برای مثال X37CrMoV5 به این مفهوم است که این فولاد میانگین 37/0 درصد وزنی کربن، ۱ درصد وزنی کروم و 4/0 درصد وزنی مولیبدن دارد، یا 30 6-NiCrMo16 به این مفهوم است که این فولاد میانگین 3/0 درصد وزنی کربن، حدود 4 درصد وزنی نیکل، حدود 5/۱ درصد وزنی کروم و حدود 6/0 درصد وزنی مولیبدن دارد.
• * برای فولاد های زنگ نزن و فولادهای آلیاژی با مجموع عناصر آلیاژی بیشتر از ۵ درصد: در این فولاد ها، ابتدا حرف بزرگ X به معنی کربن و سپس مقدار کربن با ضریب ۱0 نوشته می شود و در ادامه نماد عناصر عمده آلیاژی به ترتیب از عنصری با بیشترین مقدار تا کمترین مقدار قید شده و مقدار آن در ترکیب فولاد بدون ضرایب مخصوص طبق جدول کلید فولاد نوشته می شود. برای مثال 1-X37CrMoV5 به این مفهوم است که این فوالد میانگین 37/0 درصد وزنی کربن، حدود 5 درصد وزنی کروم، حدود ۱ درصد وزنی مولیبدن و مقداری وانادیم دارد یا 2-12-X5CrNiMo17 به این مفهوم است که این فولاد میانگین 5/0 درصد وزنی کربن، حدود ۱7 درصد وزنی کروم، حدود ۱2 درصد وزنی نیکل و حدود 2 درصد وزنی نیز مولیبدن دارد.

برای یادگیری مهارت با استفاده از کلید فولاد، باید به کلید فولاد مسلط باشید، یعنی مراجعه به جدول کلید فولاد کار روتین روزانه شما باشد. اگر زمان زیادی از آخرین مراجعه ی شما به کلید فولاد گذشته است و نیاز به مرور نحوه ی کار با جدول کلید فولاد و آشنایی با نحوه ی نامگذاری و مشخصات فولاد ها در آن دارید، یا اگر می خواهید راهنمای کاملی برای این موضوع در اختیار داشته باشید، همچنین اگر مبتدی هستید، یا متخصص و کارشناس در زمینه ای غیر از مهندسی مواد و متالورژی بوده و علاقه مند به آشنایی کاربردی با جدول کلید فولاد هستید و می خواهید با پرداخت هزینه های مقرون به صرفه، با فولاد ها و روش کار با کلید فولاد آشنا شوید، بنابراین موسسه آموزشی پارس پژوهان با برگزاری دوره های تخصصی مهندسی مواد و متالورژی از جمله کلید فولاد، انتخاب فولاد و عملیات حرارتی، طراحی قالب های فورج، شناسایی و انتخاب مواد مهندسی و... به شما عزیزان کمک میکند تا هر چه سریعتر وارد بازار کار شوید.

نتیجه گیری

تولید قطعات فولادی در تیراژ انبوه نیاز به فولاد هایی با قابلیت ماشین کاری بالا یا خوش تراش بودن، کیفیت غیر عمقی عالی بعد از ماشین کاری، سرعت تولید بالا و هزینه های کم ماشین کاری را سبب شده است. به دلیل تاثیر گذاشتن حضور عناصری مثل گوگرد و فسفر در ترکیب فولاد ها بر خواص مکانیکی، چقرمگی و همگنی ساختار فولاد های کار شده ولی با حضور گوگرد و فسفر در مقادیر بیشتر و همچنین حضور عنصر سرب در مقادیر 35/0-۱5/0 درصد در ترکیب برخی فولاد های کم کربن و کربن متوسط، خاصیتی در آن ها ایجاد می شود که قابلیت ماشین کاری، براده برداری و کیفیت سطح این فولاد ها پس از ماشین کاری بهبود می یابد. به فولاد هایی که دارای این خاصیت و قابلیت هستند، فولاد های خوش تراش که در جدول کلید فولاد قابل مشاهده است، می گویند. کاربرد اصلی تراش اتوماتیک و سری تراشی جهت تولید انبوه قطعات خودرو و قطعات صنعتی است. برای همین در صنایع خودرو سازی، ماشین آلات و ادوات کشاورزی، اتصالات هیدرولیکی، ساخت ابزار دقیق، صنایع فلزی و قطعه سازی کاربرد زیادی دارد.