Numery stali AISI/SAE wyjaśnione: jak czytać 4140, 1045 i 304

Czterocyfrowy system stali węglowych i stopowych

Dla stali węglowych i stopowych kod SAE/AISI ma cztery cyfry:

• Pierwsza cyfra — rodzina stopowa: 1 = węgiel, 2 = nikiel, 3 = nikiel-chrom, 4 = molibden (w tym Cr-Mo i Ni-Mo), 5 = chrom, 6 = chrom-wanad, 7 = wolfram, 8 = nikiel-chrom-molibden, 9 = krzem-mangan.
• Druga cyfra — przybliżona zawartość głównego pierwiastka stopowego w stalach stopowych: 23xx zawiera mniej więcej 3.5% Ni, 31xx mniej więcej 1.25% Ni z chromem. W zwykłych stalach węglowych 10xx jest to po prostu 0.
• Ostatnie dwie cyfry — nominalny węgiel w setnych procenta: 4140 ≈ 0.40% C, 1045 ≈ 0.45% C, 8620 ≈ 0.20% C.

Tak więc 4140 czyta się jako "rodzina Cr-Mo, około 0.40% węgla", a 4340 jako "rodzina Ni-Cr-Mo, 0.40% węgla" — system na pierwszy rzut oka mówi o klasie receptury, dlatego inżynierowie nadal myślą w jego kategoriach.

Podrodziny stali węglowych

• 10xx — zwykłe stale węglowe.
• 11xx — stale automatowe zasiarczone.
• 12xx — stale automatowe zasiarczone i refosforyzowane.
• 15xx — stale węglowe o podwyższonej zawartości manganu (zazwyczaj 1.00–1.65%).

Litery wewnątrz kodu niosą rzeczywiste informacje: B oznacza stal poddaną obróbce borem (50B44), L oznacza ołowiową stal automatową (12L14), a końcowe H (4140H) oznacza, że granice hartowności są gwarantowane według standardowego pasma, a nie tylko według składu chemicznego.

Stal nierdzewna: inna logika trzycyfrowa

Stale nierdzewne i żaroodporne używają trzech cyfr, gdzie pierwsza cyfra oznacza rodzinę, a nie pierwiastek:

• 2xx — austenityczne chromowo-niklowo-manganowe.
• 3xx — austenityczne chromowo-niklowe: 304, 316, 321. Ostatnie dwie cyfry to numery seryjne wewnątrz rodziny.
• 4xx — stale chromowe: martenzytyczne (410, 420) i ferrytyczne (430, 409).
• 5xx — gatunki żaroodporne o niskiej zawartości chromu.
• 6xx — gatunki utwardzane wydzieleniowo (630, lepiej znane jako 17-4 PH).

Litery przyrostków mają równie duże znaczenie jak cyfry: L = niska zawartość węgla (≤ 0.03%), H = kontrolowana wyższa zawartość węgla do pracy w warunkach pełzania, N = umocnione azotem, Ti/Nb = gatunki stabilizowane (316Ti, 347).

Dwie kolejne konwencje warte poznania

• Litera E przed kodem (E52100, stal łożyskowa) historycznie oznacza wytapianie w piecu elektrycznym — gwarancję procesu przypisaną do tego samego stopu, a nie inny stop.
• Kody mające te same pierwsze trzy cyfry, ale różniące się zawartością węgla, to stale o różnym zachowaniu: 4130, 4140 i 4150 przenoszą jedną rodzinę receptur Cr-Mo odpowiednio do rur, wałów i zastosowań sprężynowych, wyłącznie poprzez zawartość węgla i obróbkę cieplną, na którą ona pozwala.

Zastrzeżenia

Kod opisuje jedynie nominalny skład chemiczny — nie mówi nic o postaci wyrobu, obróbce cieplnej ani gwarantowanych właściwościach, które pochodzą z zamówionej specyfikacji ASTM/ASME. Samo AISI już nie utrzymuje tego systemu; opiekę przejęły SAE i ASTM, a numery przetrwały formalnie jako oznaczenia UNS (G41400, S30400), które cytują współczesne specyfikacje. Dwa gatunki mające ten sam czterocyfrowy kod w różnych specyfikacjach to ta sama rodzina stopowa, a nie automatycznie zamienne wyroby.