8.1.世界のマテリアルシステム

8.1.1. Hệ thống ký hiệu

Mỗi nước đều có tiêu chuẩn quy định các mác (ký hiệu) cũng như các yêu cầu kỹ thuật cho các sản phẩm kim loại của mình và có cách viết tên các kí hiệu (mác) khác nhau. Ngoài tiêu chuẩn Việt Nam như đã trình bày, chúng ta thường gặp tiêu chuẩn quốc tế của các nước lớn trên thế giới: Mỹ, Nhật, Nga, Trung quốc, Pháp, Đức, Anh… và của EU.

Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế ISO (International Standard Organization) tuy có đưa ra các tiêu chuẩn, song quá muộn đối với các nước công nghiệp phát triển vì họ đã có hệ thống kí hiệu từ trước và đã quen dùng, không dễ gì sửa đổi, vì thế chỉ có tác dụng với các nước đang phát triển, đang xây dựng các tiêu chuẩn.

8.1.2. Tiêu chuẩn ký hiệu vật liệu của các nước

a.  Theo tiêu chuẩn của Nga (Liên Xô) và Trung Quốc

Đối với thép cacbon thông dụng:

Các loại thép chỉ quy định (đảm bảo) cơ tính: ΓOCT có các mác từ CT0 đến CT6; GB : A1 đến A7 (con số chỉ thứ tự cấp độ bền tăng dần). Để phân biệt thép sôi, nửa lặng và lặng sau các mác ΓOCT có đuôi KΠ, ΠC, CΠ; của GB có F, b ( thép lặng không có đuôi).

Các loại thép quy định (bảo đảm) thành phần: ΓOCT có các mác từ БCT0 đến БCT6; GB: từ B1 đến B7.

Các loại thép quy định (bảo đảm) cả cơ tính lẫn thành phần: ΓOCT có các mác từ БCT1 đến БCT5; GB có từ C2 đến C5.

Đối với thép cacbon kết cấu:

ΓOCT và GB có các ký hiệu giống nhau: theo số phần vạn cacbon, ví dụ mác 45 là thép cacbon kết cấu có 0,45 %C.

Đối với thép cacbon dụng cụ:

ΓOCT có các mác từ Y7 đến Y13, GB có từ T7 đến T13 (số chỉ phần nghìn cacbon trung bình).

Đối với thép hợp kim:

có cả chữ (chỉ nguyên tố hợp kim) lẫn số (chỉ lượng các bon và nguyên tố hợp kim) theo nguyên tắc:

• 2 số đầu chỉ phần vạn các bon (> 1% C thì không cần ghi).
• Tiếp theo là ký hiệu của từng nguyên tố và số chỉ phần trăm của nó (< 1% thì không cần ghi).

ΓOCT dùng các chữ cái của Nga để ký hiệu nguyên tố hợp kim như sau: X chỉ crôm, H chỉ niken, B chỉ vonfram, M chỉ molipden, T chỉ titan, K chỉ coban, C chỉ silic, P chỉ bo; Φ chỉ vanadi; ҒO chỉ nhôm; д chỉ đồng; Б chỉ niobi; Ц chỉ ziếccôn; A chỉ nitơ; Ч chỉ đất hiếm; Riêng chữ A sau cùng chỉ thép chất lượng cao ít S, P.

GB dùng chính ký hiệu hóa học để biểu thị từng nguyên tố. Ví dụ: 12XH3A, 12CrNi3A là thép có khoảng 0.12%C, l%Cr, khoảng 3%Ni với chất lượng cao. XB Γ, CrWMn là thép có khoảng l% C, khoảng l%Cr, khoảng l%Mn và l% W.

Đối với hợp kim màu

 ΓOCT ký hiệu như sau:

• Д chỉ đura, tiếp sau là số thứ tự.
• Л chỉ latông tiếp sau là số chỉ phầm trăm đồng, Б chỉ brông tiếp sau là dãy các nguyên tố hợp kim và dãy số chỉ phầm trăm của các nguyên tố tương ứng.

GB ký hiệu hợp kim màu như sau:

• LF hợp kim nhôm chống gỉ, LY đura (cả hai loại, tiếp sau là số thứ tự), ZL: Hợp kim nhôm đúc với 3 số tiếp theo (trong đó số đầu tiên chỉ loại, ví dụ l chỉ Al-Si, 2 chỉ Al-Cu).
• H chỉ latông, tiếp sau là chỉ phần trăm đồng, Q là chỉ brông tiếp sau là nguyên tố hợp kim chính, số chỉ phần trăm của nguyên tố chính và tổng các nguyên tố khác.

Đối với gang

ΓOCT ký hiệu như sau:

CЧ chỉ gang xám và số tiếp theo chỉ σb (kg/mm2) BЧ chỉ gang cầu và số tiếp theo chỉ σb (kg/mm2). KЧ chỉ gang dẻo với các chỉ số chỉ σb (kg/mm2) và δ(%).

GB ký hiệu gang như sau:

HT cho gang xám và số tiếp theo chỉ σb (MPa). QT cho gang cầu và các số chỉ σb (MPa) và δ (%). KTH cho gang dẻo ferit. KTZ cho gang dẻo peclit và các chỉ số tiếp theo σb (MPa) và δ (%).

b.    Theo tiêu chuẩn của Mỹ

Mỹ là nước có rất nhiều hệ thống tiêu chuẩn phức tạp, song có ảnh huởng lớn đến thế giới (phổ biến trong sách giáo khoa và tài liệu kỹ thuật) đặc biệt ở các nước ngoài hệ thống xã hội chủ nghĩa cũ. Ở đây chỉ trình bày các mác theo hệ tiêu chuẩn thường được dùng nhất đối với từng loại vật liệu kim loại.

Đối với thép cacbon thường:

dùng ASTM (American Society for Testing and Materials) ký hiệu theo các số tròn (42, 50, 60, 65) chỉ độ bền tối thiểu có đơn vị ksi (1ksi = 1000 psi = 6,8948MPa = 0,703kG/mm2)

Đối với bảng HSLA:

thường dùng SAE (Society for Automotive Engineers) ký hiệu bắt đầu bằng số 9 và hai số tiếp theo chỉ chỉ độ bền tối thiểu có đơn vị ksi.

Đối với thép C và hợp kim kết cấu cho chế tạo máy:

Thường dùng hệ thống AISI/SAE với bốn số trong đó 2 số đầu chỉ loại thép, 2 số cuối cùng chỉ phần vạn cacbon. Xem Bảng 8.1.

Muốn biết thành phần cụ thể phải tra bảng. Ví dụ thép 1038 có 0,35 – 0,42%C; 0,60 – 0,90%Mn; %P ≤ 0,040; %S ≤ 0,050 cho các bán thành phẩm rèn, thanh, dây, cán nóng, cán tinh và ống không rèn.

Nếu thép được bảo đảm độ thấm tôi thì đằng sau ký hiệu có thêm chữ H, ví dụ 5140 H.

Đối với thép dụng cụ:

thường dùng hệ thống của AISI (American iron and steel institute) được ký hiệu bằng một chữ cái chỉ đặc điểm của thép và chỉ thứ tự quy ước theo Bảng 8.2.

Đối với thép không rỉ:

tiêu chuẩn của AISI không những thịnh hành ở Mỹ mà còn được nhiều nước đưa vào tiêu chuẩn của mình, nó được ký hiệu bằng ba chữ số trong đó bắt đầu bằng 2 hoặc 3 là thép austenit, bằng 4 là thép ferit hay mactenxit.

Đối với hợp kim nhôm:

tiêu chuẩn AA (Aluminum Association) có uy tín nhất ở Mỹ và trên thế giới cũng được nhiều nước chấp nhận, ký hiệu bằng 4 chữ số:

Hợp kim nhôm đúc:

có 4 chữ số trước số cuối (thường là số 0) có dấu chấm (.)

Đối với hợp kim đồng:

người ta dung hệ thống CDA (Copper Development Association):

Ngoài các tổ chức tiêu chuẩn trên, ở Mỹ còn hàng chục các tổ chức khác cũng có ký hiệu riêng về vật liệu kim loại, do vậy việc phân biệt chúng rất khó khăn. Xuất phát từ ý muốn có một ký hiệu thống nhất cho mỗi thành phần cụ thể, SAE và SATM từ 1967 đã đưa ra hệ thông số thống nhất UNS (Unified Numbering System) trên cơ sở của những số trong các ký hiệu truyền thống. UNS gồm 5 con số và chữ đứng đầu chỉ loại vật liệu, ở đây chỉ giới thiệu một số: A – nhôm, C – đồng, F – gang, G – thép cacbon và thép hợp kim, H – thép bảo đảm độ thấm tôi, S – thép không gỉ và chịu nhiệt, T – thép dụng cụ.

Trong số năm con số đó sẽ có nhóm ba – bốn con số (đầu hay cuối) lấy từ các ký hiệu truyền thống kể trên (trừ gang, thép dụng cụ).

Ví dụ: UNS G 10400 xuất phát từ AISI/SAE 1040 (thép 0,40%C), UNS A 91040 xuất phát từ AA 1040 (hợp kim nhôm biến dạng có 99,40% Al).

c.  Nhật Bản

Chỉ dùng một tiêu chuẩn JIS (Japanese Industrial Standards), với đặc điểm là dùng hoàn toàn hệ đo đường quốc tế, cụ thể là ứng suất theo MPa. Tất cả các thép đều được bắt đầu bằng chữ S.

Thép cán thông dụng:

được ký hiệu bằng số chỉ giới hạn bền kéo hay giới hạn chảy thấp nhất (tuỳ từng loại). SS – thép cán thường có tác dụng chung, SM – thép cán làm kết cấu hàn, nếu thêm chữ A là SMA – thép chống ăn mòn trong khí quyển, SB – thép tấm làm nồi hơi.

Thép cacbon để chế tạo máy:

SxxC hay SxxCK trong đó xx chỉ phần vạn cacbon trung bình (chữ K ở cuối là loại có chất lượng cao: lượng P, S không lớn hơn 0,025%).

Thép hợp kim để chế tạo máy:

gồm hệ thống chữ và số:

• Bắt đầu bằng SCr – thép Cr, SMn – thép Mangan, SNC – thép niken-crôm, SNCM – thép nikel-crôm-môlípđen, SCM – thép crôm-môlípđen, SACM – thép nhôm-crôm-môlípđen, SMnC – thép mangan-crôm.
• Tiếp theo là ba chữ số trong đó hai chữ số cuối cùng chỉ phần vạn cacbon trung bình.

Thép dễ cắt:

được ký hiệu bằng SUM, thép đàn hồi SUP, thép ổ lăn SUJ và số thứ tự.

Thép dụng cụ:

bắt đầu bằng SK và số thứ tự:

• SKx – thép dụng cụ cacbon SKHx – thép gió.
• KSx – thép làm dao cắt và khuôn dập nguội.
• SKD và SKT – thép làm khuôn dập nóng, đúc áp lực.

Thép không gỉ:

được ký hiệu bằng SUS và số tiếp theo trùng với số của AISI, thép chịu nhiệt được ký hiệu bằng SUH.

Gang xám:

được ký hiệu bằng FCxxx, gang cầu FCDxxx, gang dẻo lõi đen – FCMBxxx, lõi trắng – FCMWxxx, peclit – FCMPxxx, các số xxx đều chỉ giới hạn bền.

Các hợp kim nhôm và đồng: có nhóm lấy số theo AA và CDA với phía trước có A (chỉ nhôm), C (chỉ đồng).

d.  Pháp và Đức

Có tiêu chuẩn AFNOR (Association Franccaise de NORmalisation) và DIN (Deutsche Institut fur Normalisierung), chúng có nhiều nét giống nhau. Pháp, Đức cũng như các nước trong liên minh châu âu EU đang trên quá trình nhất thể hoá kinh tế cũng như tiêu chuẩn. Hiện nay các nước trong EU đã dùng chung tiêu chuẩn EN 10025 – 90 về thép cán thông dụng làm kết cấu xây dựng với các mác Fe 310, Fe 360, Fe 430, Fe 510, Fe 590 (số chỉ độ bền kéo theo MPa).

Thép cacbon để chế tạo máy được ký hiệu theo số phần vạn cacbon trung bình. Ví dụ: với thép có khoảng 0,35%C AFNOR ký hiệu là C35 hay XC35 (mác sau có dao động thành phần hẹp hơn), DIN ký hiệu C35 hay CK35.

Thép hợp kim thấp (loại không có nguyên tố nào vượt quá 5%) được ký hiệu theo trật tự sau:

• Hai chữ số đầu biểu thị lượng cacbon trung bình theo phần vạn.
• Liệt kê các nguyên tố hợp kim: DIN dùng chính ký hiệu hóa học, còn AFNOR dùng các chữ cái: C cho crôm, N cho niken, M cho mangan, S cho silic, D cho molipden, W cho volfram, V cho vanadi.
• Liệt kê lượng các nguyên tố hợp kim theo trật tự, sau khi đã nhân số phần trăm với 4 (đối với Mn, Si, Cr, Co, Ni) và với 10 (đối với các nguyên tố còn lại). Ví dụ: 34 CD4 của AFNOR và 34CrMo 4 của DIN có khoảng 0,34%C, khoảng 1% Cr và khoảng 0,10%Mo.

Thép hợp kim cao (loại có ít nhất một nguyên tố vượt quá 5%) thì trước ký hiệu có chữ Z (AFNOR), X (DIN) và lượng nguyên tố hợp kim đều biểu thị đúng theo phần trăm. Ví dụ, Z20C13 (AFNOR), X20 Cr13 (DIN) là mác thép không gỉ có khoảng 0,20% C và khoảng 13%Cr.

AFNOR ký hiệu gang xám bằng FGLxxx, gang cầu bằng FGSxxx-xx và gang dẻo MBxxx-xx, trong đó nhóm ba con số đầu chỉ giới hạn bền kéo theo Mpa, nhóm hai con số sau chỉ độ giãn dài (%).

DIN ký hiệu gang xám bằng GGxx, gang cấu bằng GGGxx và gang dẻo lõi đen GTSxx-xx, gang dẻo lõi trắng GTWxx-xx với các số biểu thị giới hạn bền theo Kg/mm2 và độ giãn dài (%).

e.    Anh

Với tiêu chuẩn BS (British Standard) ký hiệu thép và gang như sau: Thép được ký hiệu bằng hệ thống chữ và số:

• Ba con số đầu chỉ loại thép;
• Một chữ: A, M, H ( trong đó H chỉ thép đảm bảo độ thấm tôi).
• Hai con số sau cùng chỉ phần vạn cacbon.

Gang xám ký hiệu bằng xxx, gang cầu bằng xxx/xx, gang dẻo lõi đen bằng Bxx-xx, gang dẻo lõi trắng bằng Wxx-xx, gang dẻo peclit bằng Pxx-xx, trong đó nhóm số thứ nhất chỉ giưới hạn bền kéo theo Mpa hay Kg/mm2 tùy theo có ba hay hai con số, nhóm thứ hai chỉ độ giãn dài theo %.

Thép không gỉ được ký hiệu bằng xxxSxx, trong đó xx lấy theo AISI.

Bảng tra danh mục vật liệu tương đương theo loại vật liệu

 Carbon Structural Steel

Quality Carbon Structural Steel 

High Strength Low Allow Structural Steel 

Alloy Structural Steels

Spring Steel

Carbon Tool Steel

Alloy Tool Steel

Free Cutting Steel

Structural Steel For Bridges

Structural Steel For Bridges

Hot Rolled Ribbed Steel Bars for Concrete Reinforcement

Hot Rolled Plain Steel Bars for Concrete Reinforcement

Steel Wires for Melt Welding

Steel Rails (>38kg/m for Railway use)

Seamless Steel Pipe for High Pressure Gas Cylinder

Seamless Steel Tube for High Pressure Boilers

 High Pressure Seamless Steel Tube for Chemical Fertilizer

Cold Heading Steels

Cold Rolled Steel Sheets and Strip for Deep Drawing

Cast Iron

Stainless Steel