So konvertieren Sie ASTM-Stahlsorten

Spezifikation von Stahl für die Herstellung in Übersee

Bei der Herstellung im Ausland müssen nordamerikanische Designer möglicherweise mit Unterschieden in der gesprochenen Sprache umgehen. Technische Spezifikationen sind auch eine Sprache, und Standardspezifikationen für Materialien und Prozesse werden in jedem Land der Welt anders definiert. Für einen neuen Designer mögen Stahlsorten einfach erscheinen, wobei Edelstahl 316 ein Material und Gusseisen ein anderes ist, aber es gibt Variationen in jeder dieser Metallkategorien. Es gibt viele Gerüchte über Menschen, die minderwertige Stähle aus anderen Gerichtsbarkeiten erhalten. Einige Designer fragen sich, ob die offiziellen Standards in anderen Ländern etwas Eigenes enthalten, das zu diesen Beschwerden führen kann.

Internationale Standards lassen sich nicht Metall für Metall übersetzen, so wie man es mit Worten übersetzen könnte. Bei der Umstellung von einem Standard auf einen anderen ist es fast unmöglich, identische Zusammensetzungen für eine bestimmte Metallart zu finden. Die Frage lautet:Können Sie ein Äquivalent finden? Dies kann verwirrend sein, da jede genannte Metallsorte ihre eigenen chemischen und Produktionsrichtlinien hat.

Für Menschen ohne Materialhintergrund können diese Unterschiede den Kauf von im Ausland hergestelltem Metall zweifelhaft erscheinen lassen, als würde man eine minderwertige Fälschung bestellen. Die Qualität der Stahlsorten ist jedoch von Land zu Land gleich gut. Das Verständnis, was einen Stahlstandard oder eine Spezifikation ausmacht, kann einem nordamerikanischen Unternehmen helfen, die Produktion in Übersee zu steuern.

Stahlsorten erklärt

Metalllegierungen sind eine Mischung aus unterschiedlichen Anteilen von Elementen. Ein Standard enthält die Chemie oder das „Rezept“ für die Legierung und dokumentiert, welche verschiedenen Elemente darin eingeschmolzen werden sollten. Es können auch spezifische Anweisungen zu Schmelztemperatur, Kühlung und Behandlung gegeben werden.

Veröffentlichte Normen erfassen auch die mechanischen Eigenschaften eines bestimmten Metalls. Wenn es richtig hergestellt wurde, sollte ein Metall nicht nur die richtige chemische Analyse aufweisen, sondern auch bei mechanischen Tests im richtigen Bereich abschneiden.

Stähle enthalten Eisen und Kohlenstoff. Normen für jede Stahlsorte legen die Gewichtsanteile jedes dieser Elemente sowie aller zusätzlichen Elemente fest, die damit legiert sind. Diese Zusätze können unterschiedliche Eigenschaften erzeugen:Chrom ist beispielsweise in Edelstahl vorhanden, um Rostbildung zu verhindern.

In den meisten Verbrauchermetallnormen wird den Anteilen jedes Elements ein akzeptabler Bereich statt einer genauen Zahl gegeben. Beispielsweise wird der ASTM 1050-Stahl so genannt, weil er ungefähr 0,50 Gew.-% Kohlenstoff enthält. Die Toleranz für den Kohlenstoffanteil im ASTM 1050-Standard beträgt jedoch 0,48 bis 0,55 %. Eine ähnliche japanische Spezifikation legt Kohlenstoff zwischen 0,47 und 0,53 % fest und lässt Silizium und andere Spurenelemente zu, während der ASTM-Standard dies nicht tut.

Stahlspezifikationen bieten häufig Bereiche für Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Phosphor, Schwefel, Chrom, Nickel und Molybdän, und keine legt identische Bereiche für jedes Element fest. Aus diesem Grund sind die Stahlnormen verschiedener Organisationen keine genauen Übereinstimmungen:Die Toleranzen überschneiden sich lediglich. Wenn ein Stahl einen Schwefelgehalt von weniger als 0,007 % angibt und ein anderer bis zu 0,040 % erlaubt, handelt es sich dann um unterschiedliche Stähle? Kleine Änderungen spielen in vielen Situationen keine Rolle, können aber je nach Verwendungszweck des Metalls relevant sein.

Es ist nicht nur die Chemie, sondern auch die Verarbeitung, die das Verhalten eines Metalls verändert. Metall ist kristallin und bildet beim Abkühlen körnige Mikrostrukturen. Chemie, Schmelzen, Abkühlen und Wärmebehandlung können die Körnung des Metalls verändern. Dies beeinflusst direkt die Zugfestigkeit, Härte und Sprödigkeit. Daher kann die Stahlspezifikation auch die Produktionsschritte umfassen, die zur Erzeugung bestimmter Mikrostrukturen erforderlich sind, einschließlich Martensit-, Austenit- oder Ferritkörnern.

Wenn ein Austausch zwischen einem Standard und einem anderen vorgenommen wird, bewertet ein erfahrener Metallurge oder Ingenieur vergleichbare Sorten basierend auf den mechanischen Eigenschaften. Der Ingenieur überlegt, was das Endprodukt leisten muss und unter welchen Bedingungen. Mit ihrem Verständnis der Chemie, der erwarteten Arbeitsbelastung und der Kenntnis der Bedingungen, unter denen das Produkt arbeiten wird, können sie in jeder Norm einen Stahl für die Anforderungen des Produkts finden. Alle anerkannten Stahlnormen haben im Allgemeinen die gleiche Strenge, was diese Übersetzung ermöglicht.

Es ist kein Unterschied in den veröffentlichten Standards, der die Quelle für Fremdmetalle von schlechter Qualität ist.

Ein Leitfaden für Normungsorganisationen

Es gibt viele Normungsorganisationen, die Spezifikationen für die Fertigung festlegen.

In den meisten Ländern wurden Metallnormen eingeführt, als metallverarbeitende Organisationen zusammenkamen, um ein „Rezeptbuch“ für Mitglieder ihrer Branche zu erstellen und zu verteilen.

Als die industrielle Revolution voranschritt, schien diese Standardisierung der Industrie einen solchen Vorteil zu bringen, dass Dachorganisationen für Standardisierungen entstanden, die verschiedene verwandte Organisationen zusammenbrachten.

Beispielsweise spezifiziert das American Iron and Steel Institute (AISI) viele Stahlsorten; Sie sind die ursprüngliche Fertigungsorganisation zur Standardisierung von Stahl in den Vereinigten Staaten. Ihr Fachwissen wurde zusammen mit anderen an der Produktion und Verwendung von Stahl interessierten Gremien genutzt, um den American Standard for Testing and Materials (ASTM) zu erstellen, eine allgemeinere Normungsorganisation, die Dokumente für die Produktion und Prüfung in vielen verwandten Fertigungsbereichen erstellt. ASTM spezifiziert nicht nur Stahl, sondern auch andere Materialien (Metalle, Kunststoffe, Lacke) sowie verschiedene Testverfahren – von der Messung des Gewichts von Beschichtungen bis hin zum Test, wie gut Poller gegen Fahrzeugangriffe schützen.

Es gibt auch Top-Level-Organisationen, die keine eigenen Standards erstellen, sondern andere Gremien organisieren und diejenigen akkreditieren, die vollständige und strenge Standarddokumente veröffentlichen. ANSI, oder die American National Standards, akkreditiert 41 spezialisierte Organisationen ähnlich wie ASTM. Dazu gehören eine Reihe von Textilfärbern bis hin zur Baumpflegebranche.

ISO, die Internationale Organisation für Normung, ist ein internationales Normungsgremium, das auf Mitgliedsgremien, eine aus jedem Land, zurückgreift, um Fachwissen zu erhalten. ANSI ist die amerikanische Mitgliedsorganisation der ISO.

Das Navigieren in dieser Hierarchie von Standards kann unmöglich erscheinen, aber weil es so viele zuvor getan haben, sind vergleichbare Metalle für die meisten regelmäßig verwendeten Legierungen bekannt.

Eine Auswahl von Normungsorganisationen, die Stahl spezifizieren

Diese Liste von Normungsorganisationen ist nicht vollständig, sondern wurde ausgewählt, um die Komplexität und Variation der Normung auf der ganzen Welt widerzuspiegeln und die Normen aufzuzeigen, auf die ein Metallingenieur bei der Spezifikation eines Produkts stoßen kann.

International

• ISO:Internationale Organisation für Normung
  • Es könnte so aussehen, als wäre „ISO“ ein falsches Akronym – sollte es nicht „IOS“ sein? Nein; ISO soll kein Akronym sein. Das Präfix „iso“ stammt aus dem Griechischen und bedeutet „gleich“. ISO ist ein globales Netzwerk der führenden Normungsorganisationen in jedem Land. ISO bietet Standards für Metalle getrennt von, aber informiert von globalen Mitgliedsorganisationen.
• ASTM International:Amerikanischer Standard für Tests und Materialien
  • ASTM war ursprünglich eine amerikanische Normungsorganisation, hat aber jetzt 12.000 Normen in 140 teilnehmenden Ländern. ASTM integriert die Standards kleinerer, von der Industrie geführter Standardisierungsorganisationen (siehe AISI und ASME unten.)

Amerika

• AISI:Das American Iron and Steel Institute
  • Im Jahr 1855 als American Iron Association gegründet, um „geeignete Maßnahmen zur Förderung der Interessen des Handels in all seinen Branchen zu ergreifen“, war AISI einer der ersten, der nordamerikanische Standards für verschiedene Stahlproduktlinien bereitstellte.
• ASME:Die American Society of Mechanical Engineers
  • Maschinenbauingenieure gründeten diese Organisation im Jahr 1880. Im Jahr 1905 veranlasste eine Kesselexplosion die ASME, sich um die Schaffung von Standards zu bemühen, um zu verhindern, dass sich ähnliche Tragödien wiederholen. Stahlnormen sind wichtig für ASME, da Materialeigenschaften sichere Arbeitslasten bestimmen.
• ANSI:American National Standards Institute
  • ANSI ist die Dachorganisation der obersten Ebene, die die Aufsicht in den USA übernimmt, und ist das amerikanische Mitgliedsorgan der ISO. Es wurde 1918 gegründet und verwaltet die freiwilligen Konsensstandards für Produkte, Dienstleistungen, Prozesse, Systeme und Personal in den USA.
• CSA-Gruppe:Canadian Standards Association
  • Die Canadian Standards Association spezifiziert Stahl in Kanada. Es wurde 1919 gegründet, als die Industrie feststellte, dass die Unfähigkeit, leicht zu kommunizieren, es für kanadische Unternehmen schwierig machte, schnell genug auf die Kriegsanstrengungen zu reagieren. Die Standardisierung industrieller Prozesse ermöglichte der Industrie eine nie zuvor erprobte Zusammenführung der Produktion. CSA arbeitet auf industrieller Ebene, aber es gibt ein übergeordnetes Gremium, das SCC oder Standards Council of Canada, das das ANSI-Äquivalent ist. In Kanada ist es eine öffentliche Körperschaft, keine private.
• DGN:Dirección General de Normas
  • Diese Normungsorganisation ist das mexikanische Mitgliedsorgan der ISO. Es ist eher eine Regierungsbehörde als eine freiwillige, die Standards erstellt und die Befugnisse und Vorschriften mehrerer Regierungsabteilungen ausübt.

Europa

Europa hat drei Dachverbände:CEN, CENELEC und ETSI. In der Stahlspezifikation ist es üblicher, auf Folgendes zu stoßen:

• DIN:Deutsches Institut für Normung
  • Das DIN wurde 1917 zunächst als Organisation für Industrienormen gegründet und in den 1920er Jahren zu einer großen Normungsorganisation umgestaltet. Dies ist Deutschlands Mitgliedsorganisation der ISO.
• BSI-Gruppe:British Standards Institution
  • BSI war die weltweit erste nationale Normungsorganisation, die 1901 gegründet wurde. Eine ihrer allerersten Spezifikationen war die Verwendung von Stahl in Straßenbahnen, um Sicherheit und Haltbarkeit zu gewährleisten. Es ist einer der Gründer der ISO und das britische Mitgliedsorgan dieser Organisation.

Asien

• JISC:Japanese Industrial Standards Committee
  • Das JISC ist das japanische Mitgliedsgremium der ISO und pflegt die JIS oder Japanese Industrial Standards, die während des Zweiten Weltkriegs eingeführt wurden, um die Materialausgabe zu vereinfachen. 1949 wurden Gesetze erlassen, um die rechtliche Grundlage der JIS zu schaffen.
• GB:Guobiao
  • Die Standardization Administration of China (SAC) ist die Mitgliedsorganisation der ISO. Die herausgegebenen Standards sind als GB- oder Guobiao-Standards bekannt. Diese sind die Grundlage für die Produktprüfung und -zertifizierung in China.

Praxis spezifizieren

Über all diese Spezifikationen hinweg gibt es oft klare Substitutionen für häufig verwendete Legierungen. GB#50 oder JIS S 50 C können durch den zuvor erwähnten ASTM 1050-Stahl ersetzt werden. Für jede Spezifikation gibt es kleine Unterschiede in der Chemie. Ein Techniker mit Kenntnissen der Anwendung kann Sie beraten, ob diese Unterschiede ein Problem für das Endprodukt darstellen.

Was sich wirklich ändert, ist in den meisten Fällen nicht das Metall, sondern der Papierkram. Auch wenn die Standards etwas anders sind, das Material, das am Ende herauskommt, wird fast dasselbe sein. Insofern ist die Angabe von Metall ein bisschen wie das Mischen von Lackfarben, bei dem einer Grundfarbe abgemessene Pigmentzusätze hinzugefügt werden. Zwei fast identische Farben werden von verschiedenen Herstellern unterschiedlich bezeichnet und haben unterschiedliche Pigmentzugaben. Außerdem kann sich jede gemischte Farbcharge geringfügig von der letzten unterscheiden. Dennoch wissen Experten, welche Substitutionen zwischen den Herstellern vorgenommen werden können, und ein Neongrün wird niemals mit einem Rubinrot verwechselt werden.

Ebenso weiß ein Metallurge, was „nah genug“ bedeutet. Beim Entwerfen eines Produkts berücksichtigen Ingenieure einen Sicherheitsfaktor. Das bedeutet, dass sie das Produkt überkonstruieren, sodass das Material höheren Kräften standhält, als für sie ausgelegt sind (ein typischer Sicherheitsfaktor, wenn Menschenleben auf dem Spiel stehen, ist ein Faktor von fünf). Dieser Sicherheitsfaktor ist im Allgemeinen mindestens eine Größenordnung größer als die geringfügigen Abweichungen der mechanischen Eigenschaften, die zwischen den Standards bestehen, sodass die Abweichungen nicht zu Designproblemen werden.

Ausnahmen hiervon gibt es in Militär- und Luft- und Raumfahrtanwendungen, wo die Toleranz für Abweichungen viel, viel kleiner ist. Selbst eine geringfügige Veränderung der mechanischen Eigenschaften kann eine Katastrophe bedeuten. Für diese Fälle muss immer derselbe Standard konsequent angewendet werden.

Käufer aufgepasst – in jeder Gerichtsbarkeit

Papierkram ist einfach genug zu tun. Standards sind nicht so unterschiedlich und nicht so schlampig, um die Gründe für die Gerüchte über ausländischen Stahl zu sein.

Am wichtigsten ist die Qualitätskontrolle im Werk. Guter Stahl sollte frei von Einschlüssen, durchgehend konsistent sein und sehr geringe und meist Oberflächenfehler aufweisen. Beim Gießen gibt es viele Stellen, an denen eine genau spezifizierte Stahlsorte schlecht hergestellt werden könnte:Ausgangsmaterial, Alter und Wartung der Öfen, die Zeit beim Erhitzen, Entschlacken, das Handwerk des Modells und die Sorgfalt beim Gießen zum Erfolg des hergestellten Produkts beitragen.

Schlechter Stahl kann nach jeder Spezifikation hergestellt werden, wenn er nicht sorgfältig hergestellt wird.

Die Erledigung des Papierkrams ist bei weitem nicht so wichtig wie sicherzustellen, dass ein Hersteller Qualität mit der gebotenen Sorgfalt und Aufmerksamkeit produziert. Dies ist einer der Gründe, warum Stahl aus anderen Gerichtsbarkeiten einen schlechten Ruf bekommen kann. Wenn Sie aus der Ferne bestellen und die Fabrik nicht besuchen, können Sie die Hinweise übersehen, die darauf hindeuten, dass ein Hersteller in seiner Arbeit schlampig ist. Wenn der Hersteller auf der ganzen Welt und nicht am anderen Ende des Blocks ansässig ist, ist dies schwieriger zu beurteilen.

Geschäftsreisen machen die Welt jedoch viel kleiner als früher. Beziehungen und Überwachung entlang der Lieferkette sind in einer globalen Wirtschaft genauso wichtig wie in einer lokalen. Menschen zu treffen und zu erfahren, wer sie sind, zu untersuchen, was sie in ihrem Geschäft schätzen, macht den Unterschied bei der Suche nach dem richtigen Anbieter. Qualitätssicherung an beiden Enden ist wichtig, um die Abweichungen zu überwachen, die im Laufe eines Produktionslaufs auftreten können.

Wie bei so vielem in der Wirtschaft ist das Problem menschlich. Standards und Automatisierung sind wichtig, aber sie ersetzen kein gutes Urteilsvermögen und Engagement für Exzellenz. Letztendlich ist die Qualität des Stahls ein Produkt der Sorgfalt und Aufmerksamkeit bei der Herstellung, unabhängig davon, in welcher Gerichtsbarkeit er hergestellt wird.

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