0
04136674922

فولادهای ساختمانی؛ مشخصات استانداردی، ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی آن ها

فولادهای ساختمانی معمولی یا فولادهای ساخت و ساز غیر آلیاژی (Structural steels) در گروه فولادهای نرم (mild steel) با کربن کمتر از %۰٫۲۵ (کم کربن) قرار می گیرند و دارای خواص شکل پذیری سرد، جوشکاری و برشکاری عالی هستند. این فولادها در شکل های مختلف از جمله ورق، میلگرد، تیرآهن، نبشی و انواع لوله تولید می شوند و در حالت نرماله شده یا بدون عملیات حرارتی تحویل شده و به مصرف می رسند. کاربرد اصلی آن ها ساخت اسکلت و سازه های فلزی، انواع قطعات و ماشین آلات، اجزای ماشین، کشتی سازی و … می باشد. به طور معمول، این فولادها به صورت محصول نهایی و تحت فرایندهای شکل دهی، برش و جوشکاری استفاده می شوند. فولادهای St 52، St 44، St 37 و St 60 از معروف ترین گریدهای این گروه از فولادها می باشد. به این فولادها در صنعت، فولاد نرمه معمولی هم می گویند و از پر مصرف ترین آلیاژهای فلزی هستند. به دلیل خواص شکل پذیری، برشکاری و جوشکاری عالی و خواص مکانیکی و قیمت مناسب این فولادها، آن ها بیشترین استفاده را به عنوان مصالح ساختمانی در ساخت و ساز سازه ها و اسکلت های فلزی بناها و ساختمان ها، پل ها، سازه های شهری و غیره دارند. 

 

 

 

 

نامگذاری فولادهای ساختمانی مثل St 52، St 44، St 37 و یا St 60 طبق DIN 17006 انجام گرفته است که البته اکنون منسوخ شده ولی در صنعت ایران مورد استفاده قرار می گیرد. طبق DIN 17006، عدد پس از St معرف استحکام کششی نهایی فولاد بر حسب Kg/mm2 است که با ضرب کردن آن در ۹٫۸۱ مقدار استحکام نهایی بر حسب N/mm2 یا MPa به دست می آید. به عنوان مثال، استحکام کششی نهایی فولاد St 37 برابر  Kg/mm2  ۳۷ یا حدود MPa 362 است.

 

در استاندارد DIN 17006، از اعداد ۱ تا ۳ برای رده بندی کیفیت فولاد پس از عدد مربوط به استحکام استفاده می شود، به عنوان مثال St 37-2. در رده بندی کیفیت این فولادها، درجه ۱ برای کارهای معمولی (معمولاً نوشته نمی شود)، درجه ۲ برای کارهای مهم و درجه ۳ برای فولادی با درجه خلوص بالا و خواص جوشکاری خوب در کارهای مهم بخصوص استفاده می شود. در واقع، عدد بزرگ تر بیانگر شرایط بهینه فولادسازی و کاهش عناصر مضر است. فولادهای درجه ۳ الزامات سخت گیرانه ای در قبال شکست ترد دارند و باید ترکیب شیمیایی و اکسیژن زدایی آن ها به نحوی باشد که بتوانند در آزمون ضربه، انرژی ضربه مناسبی طبق استاندارد در دماهای زیر صفر (۲۰- درجه سانتیگراد) داشته باشند. در فولادهای درجه ۲ نیازی به رعایت این الزامات نیست و انرژی ضربه آن ها در دمای ۲۰+ درجه سانتیگراد اندازه گرفته می شود. به دو جدول زیر برای مقایسه ترکیب شیمیایی و انرژی ضربه این فولادها طبق DIN 17100 توجه کنید. مشاهده می شود که مقدار عناصر کربن، فسفر، گوگرد و نیتروژن در ترکیب شمیایی درجه ۳ نسبت به درجه ۲ کمتر است. این موضوع خواص کاربری فولاد به خصوص خواص مقاومت به ضربه و جوشکاری آن را بهبود می بخشد. استحکام مکانیکی درجه ۳ تفاوتی نسبت به درجه ۲ و ۱ ندارد.

 

 

نام فولاد حداکثر درصد کربن حداکثر درصد فسفر حداکثر درصد گوگرد حداکثر درصد نیتروژن
St 37-2 ۰٫۲۱ ۰٫۰۶۵ ۰٫۰۶۵ ۰٫۰۱۰
St 37-3 ۰٫۱۹ ۰٫۰۵۰ ۰٫۰۵۰
St 44-2 ۰٫۲۴ ۰٫۰۶۰ ۰٫۰۶۰ ۰٫۰۱۰
St 44-3 ۰٫۲۳ ۰٫۰۵۰ ۰٫۰۵۰

 

 

نام فولاد عملیات حرارتی دمای تست ضربه، درجه سانتیگراد انرزی جذب شده در تست ضربه برای ضخامت ۱۰ تا ۱۶ میلی متر، ژول
St 44-2 و St 37-2 بدون عملیات حرارتی و نرماله شده ۲۰+ ۲۷
 St 44-3 و St 37-3 بدون عملیات حرارتی ۰ ۲۷
 St 44-3 و St 37-3 نرماله شده ۲۰- ۲۷

 

در استاندارد DIN 17006 برخی پیشوندها و پسوندها جهت مشخص نمودن روش تولید یا بهینه سازی فولاد استفاده شده است. در جداول زیر به برخی از این علائم و مفهوم آن ها اشاره شده است. طبق این جدول، پیشوند R در ابتدای St 37-2 به این مفهوم است که باید فولاد St-37 از نوع فولاد کشته (آرام یا اکسیژن زدایی) باشد. در واقع با اضافه کردن پیشوند R، الزام اکسیژن زدایی فولاد در تحویل (Delivery) آن باید رعایت شود. فولاد RSt 37-2 نسبت به St 37-2 دارای مقادیر کربن، گوگرد و فسفر کمتر بوده و استحکام بیشتری در مقاطع بالاتر از ۶۰ میلی متر ضخامت دارد.

 

 

مفهوم برخی از پیشوندهای فولادهای ساختمانی در استاندارد DIN 17006

پیشوند مفهوم مثال
K مناسب برای شکل دهی غلتکی سرد KSt 37-2
P مناسب برای فورج قالب بسته PSt 37-3
Q مناسب برای خم کردن و لبه دار کردن با کار سرد QST 37-3
R فولاد کشته (آرام یا اکسیژن زدایی شده) RSt 44-2
Ro مناسب برای لوله های درزدار RoSt 37-3
RR به طور خاص کشته شده RRSt 23
T فولاد ساخت و ساز دانه ریز برای دمای کاری پایین TStE 355
U فولاد کشته نشده (ناآرام، جوشان یا اکسیژن زدایی نشده) USt 34-2
M فولاد زیمنس مارتین MSt34-2
W فولاد ساخت و ساز دانه ریز مقاوم در دمای بالا WStE 255
Z مناسب برای کشش براق ZSt 37-2

 

 

مفهوم برخی از پسوندهای فولادهای ساختمانی در استاندارد DIN 17006

پسوند مفهوم مثال
K کشش سرد شده St52-3K
U عملیات نشده St 44-3 U

 

 

 

 

با تجمیع استانداردهای DIN در استانداردهای اروپایی EN، استاندارد DIN EN 10027-1 جایگزین استاندارد DIN 17006 شده است و نامگذاری جدید جایگزین نامگذاری های قدیمی مثل St 37 شده است. علیرغم این تغییرات، در صنعت کشورمان همچنان بیشتر از نام های قدیمی استفاده می شود. نامگذاری جدید این فولادها طبق استاندارد DIN EN 10027-1 بدین صورت است که ابتدا حرف S و سپس استحکام تسلیم فولاد بر حسب MPa قید می شود (مثل S235) و در ادامه در صورت نیاز، نمادهای عملیات حرارتی و یا نمادهای آزمون ضربه و سپس نمادهای اضافی جهت مشخص نمودن برخی شرایط ویژه ساخت، پوشش کاری و … قید می شود. این نامگذاری در شکل زیر نشان داده شده است.

 

نامگذاری فولادهای ساختمانی در استاندارد DIN EN 10027-1

 

 برای نماد آزمون ضربه، بر اساس جدول زیر در داخل شکل بالا عمل می کنیم. ستون های این جدول، انرژی جذب شده در آزمون ضربه در مقادیر ۲۷، ۴۰ و ۶۰ ژول است. ردیف های آن نیز، دمای آزمون بر حسب درجه سانتیگراد است. برای مثال، نماد K3 به این معنی است که آزمون ضربه این فولاد در دمای ۳۰- درجه سانتیگراد، می تواند ۴۰ ژول انرژی جذب کند.

 

 

به عنوان مثال، S235JR معرف فولادی با تنش تسلیم MPa 235 است و نماد JR اشاره به این دارد که آزمون ضربه این فولاد در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد، می تواند ۲۷ ژول انرژی جذب کند. نماد روتین ولی قدیمی این فولاد St 37 می باشد.

 

مشخصات فولادهای ساختمانی در استاندارد قدیمی DIN 17100 ارائه شده است. جایگزین استاندارد منسوخ شده ی DIN 17100، استاندارد DIN EN 10025-2 است. در جداول زیر، استحکام کششی، تنش تسلیم، نام جدید و ترکیب شیمیایی برخی از این فولادهای ساختمانی ارائه شده است.

 

مشخصات برخی فولادهای مهم ساختمانی طبق استاندارد DIN EN 10025-2

شماره مواد نماد فولاد طبق DIN EN 10027-1 استحکام کششی برای ضخامت کمتر از ۳ میلی متر، MPa حداقل تنش تسلیم برای ضخامت کوچکتر مساوی ۱۶ میلی متر، MPa نماد پیشین
DIN 17100
۱٫۰۰۳۵ S185 ۳۱۰-۵۴۰ ۱۸۵ St 33
۱٫۰۰۳۸ S235JR ۳۶۰-۵۱۰ ۲۳۵ RSt 37-2
۱٫۰۰۴۴ S275JR ۴۳۰-۵۸۰ ۲۷۵ St 44-2
۱٫۰۰۵۰ E295 ۴۹۰-۶۶۰ ۲۹۵ St 50-2
۱٫۰۰۶۰ E335 ۵۹۰-۷۷۰ ۳۳۵ St 60-2
۱٫۰۱۱۴ S235J0 ۳۶۰-۵۱۰ ۲۳۵ St 37-3 U
۱٫۰۱۴۳ S275J0 ۴۳۰-۵۸۰ ۲۷۵ St 44-3 U
۱٫۰۵۵۳ S355J0 ۵۱۰-۶۸۰ ۳۵۵ St 52-3 U

 

 

ترکیب شیمیایی برخی فولادهای مهم ساختمانی طبق DIN EN 10025-2:2005

شماره مواد نماد پیشین DIN 17100 کربن

(برای ضخامت قطعه کوچکتر مساوی ۱۶)

سیلیسیم منگنز فسفر گوگرد نیتروژن مس
۱٫۰۰۳۵ St 33
۱٫۰۰۳۸ RSt 37-2 ۰٫۱۹ ۱٫۵ ۰٫۰۴۵ ۰٫۰۴۵ ۰٫۰۱۴ ۰٫۶
۱٫۰۰۴۴ St 44-2 ۰٫۲۴ ۱٫۶ ۰٫۰۴۵ ۰٫۰۴۵ ۰٫۰۱۴ ۰٫۶
۱٫۰۰۵۰ St 50-2 ۰٫۰۵۵ ۰٫۰۵۵ ۰٫۰۱۴
۱٫۰۰۶۰ St 60-2 ۰٫۰۵۵ ۰٫۰۵۵ ۰٫۰۱۴
۱٫۰۱۱۴ St 37-3 U ۰٫۱۹ ۱٫۵ ۰٫۰۴ ۰٫۰۴ ۰٫۰۱۴ ۰٫۶
۱٫۰۱۴۳ St 44-3 U ۰٫۲۱ ۱٫۶ ۰٫۰۴ ۰٫۰۴ ۰٫۰۱۴ ۰٫۶
۱٫۰۵۵۳ St 52-3 U ۰٫۲۳ ۰٫۶ ۱٫۷ ۰٫۰۴ ۰٫۰۴ ۰٫۰۱۴ ۰٫۶

 

 

 

 

 

 

ارسال دیدگاه