הסבר על מערכת דרגות פלדה AISI/SAE

גלילי פלדת פחמן
ג'ק שקר מומחה לעיבוד שבבי CNC

מתמחה ב כרסום CNC, מפנה CNC, הדפסת 3D, יציקת אורטאן, ו ייצור פח מתכת שירותים.

מערכת דירוג הפלדה AISI/SAE משתמשת בצורה גאונית בקוד בן ארבע ספרות כדי להבחין בין סוגי פלדה על סמך הרכב כימי. עקוב אחר המדריך המקיף שלנו ושלוט בשפת הפלדה, ומבטיח שאתה בוחר את החומר האידיאלי לכל פרויקט בביטחון ומומחיות.

הסבר על מערכת דרגות הפלדה AISI/SAE

בשנות ה-30 וה-40, ה המכון האמריקאי לברזל ופלדה (AISI) וה אגודת מהנדסי הרכב (SAE) תקן במשותף מערכת לסיווג פלדות וסגסוגות אחרות על בסיס ברזל. מאמץ זה הגיע לשיאו בדרגות הפלדה AISI/SAE, מערכת מאוחדת שנמצאת בשימוש במשך עשרות שנים.

מערכת זו משתמשת בקוד מספרי בן ארבע ספרות כדי להבדיל בין פלדות סגסוגת ופחמן על סמך ההרכב הכימי שלהן. שתי הספרות הראשונות מסמנות את יסודות הסגסוג העיקריים, בעוד ששתי הספרות האחרונות משקפות את תכולת הפחמן.

תרשים ממחיש עוד יותר את ההרכב של מערכת ייעוד הפלדה AISI/SAE.

ייצוג סכמטי של מערכת ייעוד AISI SAE
קרדיט תמונה: totalmateria.com

בתעשייה, הפניות ל-SAE וגם ל-AISI נפוצות, לעתים קרובות בשימוש להחלפה ללא הבחנה מדויקת. לדוגמה, פלדה עשויה להיקרא "4140", "AISI 4140" או "SAE 4140", וביישומים רבים שאינם קריטיים, ייעודים אלה נחשבים שווה ערך.

עם זאת, למטרות כלליות, הקוד המספרי נפוץ יותר. בעיצובים או שרטוטים ספציפיים, הפלדה מזוהה עם תקן מדויק, כגון "4140 בר לכל ASTM-A108" או "4140 בר לכל AMS 6349".

ראוי לציין כי ה-AISI אינו כותב תקנים בפני עצמו, אלא רק מפרט את מגוון ההרכבים הכימיים של דרגות הפלדה השונות, ובדרך כלל צריך להשתמש בו בשילוב עם תקן. (למשל ASTM, ASME או SAE וכו')

סיווג המדד בן ארבע הספרות של פלדות

מערכת AISI/SAE משתמשת במספר בן 4 ספרות כדי לזהות את ההרכב הכימי של פלדות סגסוגת ופחמן. הספרה הראשונה מציינת את יסודות הסגסוג העיקריים, הספרה השנייה את האלמנטים בדרגה העליונה, ושתי הספרות האחרונות מציגות את תכולת הפחמן במאות האחוז. לדוגמה, פלדת AISI/SAE 1020 היא פלדת פחמן רגילה המכילה 0.20 wt% C.

ספרה ראשונה

הספרה הראשונה בייעוד פלדה AISI/SAE מייצגת קטגוריה רחבה של פלדה. לדוגמה, סדרת 1xxx בתוך מערכת SAE-AISI מציינת פלדות פחמן, המחולקות לארבע מחלקות על סמך תכונותיהן. סדרת 10xx כוללת רגיל פלדות פחמן עם עד 1.00% Mn, סדרת 11xx כוללת פלדות פחמן מגופרות מחדש, סדרת 12xx כוללת פלדות פחמן שעברו גופרת וזרחון מחדש, וסדרת 15xx מייצגת פלדות פחמן גבוהות מנגן שאינן מגופרות מחדש.

הספרה הראשונה משקפת את הסוג העיקרי של פלדה שסופק כדלקמן:

ייעוד SAEסוּג
1xxxפלדות פחמן
2xxxפלדות ניקל
3xxxפלדות ניקל-כרום
4xxxפלדות מוליבדן
5xxxפלדות כרום
6xxxפלדות כרום-ונדיום
7xxxפלדות טונגסטן
8xxxפלדות ניקל-כרום-מוליבדן
9xxxפלדות סיליקון-מנגן

ספרה שנייה

הספרה השנייה מציינת אלמנטים עיקריים המשפיעים על תכונות הפלדה. בפלדה 1018, למשל, האפס מרמז על היעדר יסודות משניים משמעותיים כמו גופרית.

ספרה שלישית ורביעית

שתי הספרות האחרונות מציינות בדרך כלל את תכולת הפחמן בסגסוגת, המייצגות את תכולת הפחמן הממוצעת במאות האחוז, כגון 0.18% ב- AISI/SAE 1018 או בערך 0.4% ב- AISI/SAE 4340.

קידומת וסיומת

בנוסף, מערכת AISI משתמשת בקידומות של אותיות לציון תהליך ייצור הפלדה, כמו "C" עבור פלדה פתוחה, קשת חשמלית או תנור חמצן בסיסי, ו-"E" עבור תנור קשת חשמלי פְּלָדָה. הקידומת "M" משמשת לפלדות באיכות סוחר המשמשות בחלקי מכונות לא קריטיים.

לפעמים, אות נוספת מתווספת בין הספרה השנייה והשלישית (למשל, 11L41, 12L14 או 50B40), כאשר "L" מציין עופרת נוספת לעיבוד, ו-"B" מסמל בורון כדי לשפר את קשיות הפלדה.

ניתן להוסיף גם סיומות כדי לציין את תהליך היצירה, כמו עבודה קרה (CDS), עבודה חמה (HR), או כיבוי והשחתה (Q&T). סיומת "H" מציינת התמקדות בקשיחות, כאשר דרישות קשיות ספציפיות מתוארות במבחן Jominy.

דרגות פלדת פחמן וסגסוגת - מערכת ייעוד הפלדה AISI/SAE

סוג פלדה ייעוד AISI/SAE הרכב לפי משקל
פלדת פחמן 10xx פחמן רגיל (Mn 1.00% max)
11xx מגופרת מחדש
12xx גופרתי מחדש וזרחן מחדש
15xx פחמן רגיל (Mn 1.00-1.65%)
פלדת מנגן 13xx Mn 1.75%
ניקל פלדה 20xx Ni 0.50%
21xx Ni 1.50%
23xx Ni 3.50%
25xx Ni 5.00%
פלדת ניקל-כרום 31xx Ni 1.25%, Cr 0.65% או 0.80%
32xx Ni 1.25%, Cr 1.07%
33xx Ni 3.50%, Cr 1.50% או 1.57%
34xx Ni 3.00%, Cr 0.77%
פלדת מוליבדן 40xx Mo 0.20%, 0.25%, או Mo 0.25% ו-S 0.042%
44xx מו 0.40% או 0.52%
פלדת כרום מוליבדן 41xx Cr 0.50%, 0.80% או 0.95%; מו 0.12%, 0.20%, 0.25% או 0.30%
פלדת ניקל-כרום-מוליבדן 43xx Ni 1.82%, Cr 0.50% עד 0.80%, Mo 0.25%
43BVxx Ni 1.82%, Cr 0.50%, Mo 0.12% או 0.35%, V 0.03% min
47xx Ni 1.05%, Cr 0.45%, Mo 0.20% או 0.35%
81xx Ni 0.30%, Cr 0.40%, Mo 0.12%
81Bxx Ni 0.30%, Cr 0.45%, Mo 0.12%
86xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.20%
87xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.25%
88xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.35%
93xx Ni 3.25%, Cr 1.20%, Mo 0.12%
94xx Ni 0.45%, Cr 0.40%, Mo 0.12%
97xx Ni 0.55%, Cr 0.20%, Mo 0.20%
98xx Ni 1.00%, Cr 0.80%, Mo 0.25%
פלדת ניקל-מוליבדן 46xx Ni 0.85% או 1.82%, Mo 0.20% או 0.25%
48xx Ni 3.50%, מו 0.25%
פלדת כרום 50xx Cr 0.27% או 0.40% או 0.50% או 0.65%
50xxx Cr 0.50%, C 1.00% דקות
50Bxx Cr 0.28% או 0.50%
51xx Cr 0.80% או 0.87% או 0.92% או 1.00% או 1.05%
51xxx Cr 1.02%, C 1.00% דקות
51Bxx Cr 0.80%; והוסיפו בורון
52xxx Cr 1.45%, C 1.00% דקות
פלדת כרום-ונדיום 61xx Cr 0.60%, 0.80%, 0.95%; V 0.10%, או 0.15% min
פלדת טונגסטן-כרום 72xx W 1.75%, Cr 0.75%
פלדת סיליקון-מנגן 92xx Si 1.40%, או 2.00%; Mn 0.65%, 0.82% או 0.85%; Cr 0.00%, או 0.65%
פלדה בעלת חוזק גבוה מסגסוגת נמוכה 9xx דרגות SAE שונות
xxBxx "B" מציין פלדות בורון
xxLxx "L" מציין פלדות עופרת

פלדות אל חלד נכללות גם בטווח מפרטי הפלדה של AISI, מזוהה על ידי מספרים תלת ספרתיים, כל אחד עם מאפיינים ייחודיים. להלן ההיבטים העיקריים של מערכת זו:

  • סדרת 200: פלדות אל חלד אוסטניטיות המכילות כרום, ניקל ומנגן. הם ידועים בעמידות טובה בפני קורוזיה ויכולת צורה. דוגמאות כוללות AISI 201 ו-202.
  • סדרת 300: גם אוסטניטיות, פלדות אלה מכילות כרום וניקל, ומציעות עמידות מצוינת בפני קורוזיה ותכונות מכניות. הסוגים הנפוצים הם AISI 304 (18% כרום, 8% ניקל) ו-AISI 316, המוסיף מוליבדן לעמידות טובה יותר בפני קורוזיה.
  • סדרת 400: אלו הן פלדות אל חלד פריטיות ומרטנסיות, המכילות בעיקר כרום. יש להם תכונות מגנטיות ובדרך כלל פחות עמידים בפני קורוזיה מסדרת 300. דוגמאות הן AISI 410 (מרטנסיטית) ו- AISI 430 (פריטית).
  • סדרת 500: סגסוגות כרום עמידות בחום, לא נפוץ ביישומים סטנדרטיים.
  • סדרת 600: פותחה במקור עבור סגסוגות קנייניות (שאינן מתוקננות יותר על ידי AISI), אלו הן פלדות אל חלד המתקשות עם משקעים מרטנזיים.
  • דרגות התקשות משקעים (PH): אלו הן פלדות אל חלד כרום-ניקל המכילות אלמנטים מתגסוגים כגון נחושת, אלומיניום או טיטניום, המאפשרים להן להתקשות על ידי תמיסה וטיפול בחום. הם מיועדים ל-17-4PH, 15-5PH וכו'.
  • סדרת דופלקס: לא חלק ממערכת AISI המקורית, אבל חשובה בסיווגי נירוסטה מודרניים. לפלדות אל-חלד דופלקס יש מבנה מיקרו מעורב של אוסטניט ופריט, המציע איזון של חוזק ועמידות בפני קורוזיה.

האות במערכת ייעוד זו מציינת:  

  • "L": מציין תכולת פחמן נמוכה יותר, מה שמשפר את יכולת הריתוך של הפלדה ומפחית את רגישותה לקורוזיה. לדוגמה, ל-316L יש תכולת פחמן נמוכה יותר מ-316.
  • "H": מציין תכולת פחמן גבוהה, משפר את חוזק הפלדה בטמפרטורות גבוהות. לדוגמה, 304H.
  • "F": מציין שהפלדה היא עיבוד חופשי, כלומר היא תוכננה לייצר שבבים קטנים בעת עיבוד, מה שמקל על העבודה איתה.
  • "PH": מייצג את התקשות המשקעים, מציין פלדה שניתן להקשיח על ידי חומר מיוחד תהליך טיפול בחום. ציונים כמו 17-4PH נכנסים לקטגוריה הזו.

חשוב לציין שה-AISI עצמו אינו כותב תקנים; זה רק מסווג ומתאר דרגות שונות של פלדה. התקנים בפועל לנירוסטה נקבעים לרוב על ידי ארגונים כמו האגודה האמריקאית לבדיקות וחומרים (ASTM) או מכון התקנים הלאומי האמריקאי (ANSI). לכן, בעוד AISI מספקת את מערכת הסיווג עבור דרגות פלדה שונות, כולל נירוסטה, התקנים והמפרטים המפורטים עבור חומרים אלה מתפרסמים בדרך כלל תחת ייעוד ASTM או ANSI.

סוּג יִעוּד הרכב לפי משקל (%)
SAE UNS Cr ני ג Mn סִי פ ס נ אַחֵר
אוסטינית 201 S20100 16–18 3.5–5.5 0.15 5.5–7.5 0.75 0.06 0.03 0.25 -
202 S20200 17–19 4–6 0.15 7.5–10.0 0.75 0.06 0.03 0.25 -
205 S20500 16.5–18 1–1.75 0.12–0.25 14–15.5 0.75 0.06 0.03 0.32–0.40 -
254 S31254 20 18 0.02 מקסימום - - - - 0.20 6 מו; 0.75 Cu; "סופר אוסטניטי"; כל הערכים נומינליים
301 S30100 16–18 6–8 0.15 2 0.75 0.045 0.03 - -
302 S30200 17–19 8–10 0.15 2 0.75 0.045 0.03 0.1 -
302B S30215 17–19 8–10 0.15 2 2.0–3.0 0.045 0.03 - -
303 S30300 17–19 8–10 0.15 2 1 0.2 0.15 דקות - מו 0.60 (אופציונלי)
303Se S30323 17–19 8–10 0.15 2 1 0.2 0.06 - 0.15 דקות שנייה
304 S30400 18–20 8–10.50 0.08 2 0.75 0.045 0.03 0.1 -
304L S30403 18–20 8–12 0.03 2 0.75 0.045 0.03 0.1 -
304 Cu S30430 17–19 8–10 0.08 2 0.75 0.045 0.03 - 3-4 Cu
304N S30451 18–20 8–10.50 0.08 2 0.75 0.045 0.03 0.10–0.16 -
305 S30500 17–19 10.50–13 0.12 2 0.75 0.045 0.03 - -
308 S30800 19–21 10–12 0.08 2 1 0.045 0.03 - -
309 S30900 22–24 12–15 0.2 2 1 0.045 0.03 - -
309S S30908 22–24 12–15 0.08 2 1 0.045 0.03 - -
310 S31000 24–26 19–22 0.25 2 1.5 0.045 0.03 - -
310S S31008 24–26 19–22 0.08 2 1.5 0.045 0.03 - -
314 S31400 23–26 19–22 0.25 2 1.5–3.0 0.045 0.03 - -
316 S31600 16–18 10–14 0.08 2 0.75 0.045 0.03 0.10 2.0-3.0 חודש
316L S31603 16–18 10–14 0.03 2 0.75 0.045 0.03 0.10 2.0-3.0 חודש
316F S31620 16–18 10–14 0.08 2 1 0.2 0.10 דקות - 1.75–2.50 מו
316N S31651 16–18 10–14 0.08 2 0.75 0.045 0.03 0.10–0.16 2.0-3.0 חודש
317 S31700 18–20 11–15 0.08 2 0.75 0.045 0.03 0.10 מקסימום 3.0-4.0 חודש
317L S31703 18–20 11–15 0.03 2 0.75 0.045 0.03 0.10 מקסימום 3.0-4.0 חודש
321 S32100 17–19 9–12 0.08 2 0.75 0.045 0.03 0.10 מקסימום Ti 5(C+N) דקות, מקסימום 0.70
329 S32900 23–28 2.5–5 0.08 2 0.75 0.04 0.03 - 1-2 מו
330 N08330 17–20 34–37 0.08 2 0.75–1.50 0.04 0.03 - -
347 S34700 17–19 9–13 0.08 2 0.75 0.045 0.030 - Nb + Ta, 10 × C דקות, 1 מקסימום.
348 S34800 17–19 9–13 0.08 2 0.75 0.045 0.030 - Nb + Ta, 10 × C דקות, 1 מקסימום, אבל 0.10 Ta מקסימום; 0.20 כ
384 S38400 15–17 17–19 0.08 2 1 0.045 0.03 - -
פריטי 405 S40500 11.5–14.5 - 0.08 1 1 0.04 0.03 - 0.1–0.3 אל, 0.60 מקסימום.
409 S40900 10.5–11.75 0.05 0.08 1 1 0.045 0.03 - Ti 6 × (C + N) [14]
429 S42900 14–16 0.75 0.12 1 1 0.04 0.03 - -
430 S43000 16–18 0.75 0.12 1 1 0.04 0.03 - -
430F S43020 16–18 - 0.12 1.25 1 0.06 0.15 דקות - 0.60 חודש (אופציונלי)
430FSe S43023 16–18 - 0.12 1.25 1 0.06 0.06 - 0.15 דקות שנייה
434 S43400 16–18 - 0.12 1 1 0.04 0.03 - 0.75–1.25 חודש
436 S43600 16–18 - 0.12 1 1 0.04 0.03 - 0.75–1.25 מו; Nb+Ta 5 × C דקות, מקסימום 0.70
442 S44200 18–23 - 0.2 1 1 0.04 0.03 - -
446 S44600 23–27 0.25 0.2 1.5 1 0.04 0.03 - -
מרטנסיטית 403 S40300 11.5–13.0 0.60 0.15 1 0.5 0.04 0.03 - -
410 S41000 11.5–13.5 0.75 0.15 1 1 0.04 0.03 - -
414 S41400 11.5–13.5 1.25–2.50 0.15 1 1 0.04 0.03 - -
416 S41600 12–14 - 0.15 1.25 1 0.06 0.15 דקות - 0.060 מו (אופציונלי)
416Se S41623 12–14 - 0.15 1.25 1 0.06 0.06 - 0.15 דקות שנייה
420 S42000 12–14 - 0.15 דקות 1 1 0.04 0.03 - -
420F S42020 12–14 - 0.15 דקות 1.25 1 0.06 0.15 דקות - 0.60 Mo מקסימום (אופציונאלי)
422 S42200 11.0–12.5 0.50–1.0 0.20–0.25 0.5–1.0 0.5 0.025 0.025 - 0.90–1.25 מו; 0.20–0.30 וולט; 0.90–1.25 וואט
431 S41623 15–17 1.25–2.50 0.2 1 1 0.04 0.03 - -
440A S44002 16–18 - 0.60–0.75 1 1 0.04 0.03 - 0.75 חודש
440B S44003 16–18 - 0.75–0.95 1 1 0.04 0.03 - 0.75 חודש
440C S44004 16–18 - 0.95–1.20 1 1 0.04 0.03 - 0.75 חודש
עמיד בחום 501 S50100 4–6 - 0.10 דקות 1 1 0.04 0.03 - 0.40–0.65 מו
502 S50200 4–6 - 0.1 1 1 0.04 0.03 - 0.40–0.65 מו
התקשות משקעים מרטנזיים 630 S17400 15–17 3–5 0.07 1 1 0.04 0.03 - Cu 3–5, Ta 0.15–0.45

סיכום

הכרת ההרכב עוזרת בניבוי תכונות החומר כמו חוזק, משיכות, ריתוך והתאמה לתהליכי ייצור מסוימים. מערכת דרגות הפלדה SAE, על ידי מתן דרך ברורה ותמציתית לסווג ולהבין את מרכיבי הסגסוג העיקריים ואת תכולת הפחמן של הפלדה, מקלה על יצרנים, מהנדסים ומעצבים לבחור את סוג הפלדה המתאים לצרכים הספציפיים שלהם, בין אם עבור בנייה, יישומי רכב, כלים או מכונות.

ספק פתרונות עיבוד שבבי CNC פלדה - Runsom Precision

האם אתה מחפש יצרן אמין שייצור את חלקי הפלדה שלך או שאתה מבולבל לגבי איך לבחור את סוג הפלדה המתאים לפרויקט הספציפי? תוכל למצוא תשובות לבעיות אלו בכתובת Runsom דיוק. יש לנו ניסיון רב בתחום עיבוד CNC פלדה כבר יותר מעשור והמומחים שלנו מצוידים היטב בידע בתקנים שונים, במאפיינים ובהרכב הכימי של הפלדה כמו גם של חומרים אחרים. לקבל ציטוט מיידי באינטרנט כדי להתחיל עם הפרויקט שלך היום!

מאמרים נוספים שאתה עשוי להתעניין בהם: