स्टील की रासायनिक संरचना और यांत्रिक गुणों की तालिकाएँ कैसे पढ़ें

इस्पात की संरचना और यांत्रिक-गुणधर्म तालिका को कैसे पढ़ें

इस्पात की तालिका एक संदर्भ है, विनिर्देशन नहीं। इसकी पंक्तियाँ ऐसी जानकारी को संक्षेप में प्रस्तुत करती हैं, जो सामान्यतः किसी उत्पाद मानक, विमीय सीमा, विनिर्माण प्रक्रिया, ऊष्मा-उपचार स्थिति और परीक्षण विधि से संबंधित होती है। AISI 4140, 304, या S355 जैसा पदनाम किसी परिवार या ग्रेड-पदनाम की पहचान करता है, लेकिन अपने-आप में यह आपूर्ति किए गए उत्पाद पर लागू होने वाली प्रत्येक रासायनिक सीमा या यांत्रिक आवश्यकता निर्धारित नहीं करता।

सबसे पहले लागू होने वाला दस्तावेज़ महत्वपूर्ण है। ASTM A240 दाब-पात्रों और सामान्य अनुप्रयोगों के लिए क्रोमियम तथा क्रोमियम-निकल स्टेनलेस-इस्पात प्लेट, शीट और स्ट्रिप को शामिल करता है; ASTM A276 स्टेनलेस-इस्पात बार और आकारित उत्पादों को शामिल करता है। दोनों में 304 नामित ग्रेड शामिल हो सकते हैं, फिर भी उत्पाद का रूप, अनुमत विनिर्माण स्थिति, विमीय नियम और परीक्षण प्रावधान समान नहीं होते। इसी प्रकार, यूरोपीय संरचनात्मक-उत्पाद मानक के अंतर्गत S355 कोई स्वतंत्र, संदर्भ-विहीन पदार्थ-पहचान नहीं है। लागू EN उत्पाद मानक प्लेट, सेक्शन, खोखले सेक्शन या अन्य रूपों के लिए आवश्यकताएँ निर्धारित करता है।

इसलिए उपयोगी तालिका के लिए उसका कार्य-क्षेत्र स्पष्ट रूप से घोषित होना चाहिए। उसमें मानक, ग्रेड-पदनाम, उत्पाद का रूप, आपूर्ति की स्थिति, मोटाई या सेक्शन का आकार, मात्रक, परीक्षण की दिशा और स्वीकृति मानदंडों की पहचान होनी चाहिए। इन फ़ील्डों के बिना कोई पंक्ति प्रारंभिक तुलना में सहायक हो सकती है, लेकिन अनुरूपता स्थापित नहीं कर सकती।

ग्रेड की पंक्ति वास्तव में क्या दर्शाती है

ग्रेड की एक पंक्ति विनिर्देशन-प्रणाली के एक परिभाषित हिस्से को दर्शाती है। न्यूनतम रूप से, यह किसी पदनाम को रासायनिक संरचना और एक या अधिक गुणधर्म-संबंधी आवश्यकताओं से जोड़ती है। एक अच्छी तालिका में यह भी बताया जा सकता है कि मान गर्म-रोल्ड बार, सामान्यीकृत प्लेट, शमनित और टेम्पर किए गए मिश्रधातु-इस्पात, सॉल्यूशन-एनील्ड स्टेनलेस-इस्पात या किसी अन्य स्थिति पर लागू होते हैं।

ASTM A400 इस्पात-छड़ के चयन को ग्रेड, रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण स्थिति, अनुभाग आकार और वांछित न्यूनतम पराभव सामर्थ्य से जोड़ता है। Strong evidence

[1][1] Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties. ASTM International. ASTM standard.

ASTM A400, इस्पात बारों के चयन, संरचना और यांत्रिक गुणधर्मों के लिए मानक प्रथा और मार्गदर्शिका, इस बिंदु को असामान्य रूप से स्पष्ट करता है। इसमें दी गई सारणीबद्ध मार्गदर्शिका इस्पात-बार के चयन को ग्रेड, रासायनिक संरचना, प्रसंस्करण स्थिति, सेक्शन के आकार और वांछित न्यूनतम पराभव सामर्थ्य से जोड़ती है। इसलिए कोई पंक्ति केवल “4140 के गुणधर्म” नहीं होती। यह किसी विशिष्ट बार-उत्पाद संदर्भ के लिए मार्गदर्शन होती है, जिसमें सामर्थ्य इस बात से प्रभावित होती है कि इस्पात को कैसे संसाधित किया गया और सेक्शन का आकार क्या है।

किसी अन्य उत्पाद-विनिर्देशन में वही पदनाम अलग आवश्यकताएँ रख सकता है। प्लेट सामान्यीकृत, सामान्यीकृत और टेम्पर की गई, या शमनित और टेम्पर की गई स्थिति में आपूर्ति की जा सकती है। बार एनील्ड या कोल्ड-ड्रॉन हो सकता है। ये स्थितियाँ कठोरता, पराभव सामर्थ्य, तनन सामर्थ्य और तन्यता को बदल देती हैं, भले ही पिघल की रासायनिक संरचना उसी ग्रेड की सीमाओं के भीतर बनी रहे।

विमाएँ भी आवश्यकता की पहचान का हिस्सा होती हैं। संरचनात्मक इस्पातों में अधिक मोटाई पर न्यूनतम पराभव सामर्थ्य सामान्यतः कम होती है, क्योंकि सेक्शन के भीतर शीतलन दर और रूपांतरण की स्थितियाँ भिन्न होती हैं। यूरोकोड 3, EN 1993-1-1 की धारा 3.2.6, S235, S275, S355, S420, S450 और S460 के लिए अभिकल्पना-सामग्री गुणधर्म सूचीबद्ध करता है, लेकिन ये मान यूरोकोड ढाँचे और उसकी मोटाई-संबंधी व्यवस्थाओं से जुड़े अभिकल्पना इनपुट हैं। इन्हें सामान्य-उद्देश्य वाली तालिका में कॉपी करके सार्वभौमिक तनन-परीक्षण परिणामों के रूप में प्रस्तुत नहीं किया जाना चाहिए।

परीक्षण की दिशा एक अन्य सीमा है। रोल्ड प्लेट में रोलिंग दिशा के अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य दिशाओं में सामर्थ्य, दीर्घीकरण, क्षेत्रफल में कमी और दृढ़ता अलग-अलग हो सकती है। यांत्रिक-गुणधर्म की वह पंक्ति जिसमें दिशा का उल्लेख न हो, ऐसी आवश्यकता को छिपा सकती है जो केवल अनुदैर्ध्य या केवल अनुप्रस्थ दिशा पर लागू होती है। तापमान भी महत्वपूर्ण हो सकता है, विशेषकर आघात-ऊर्जा के मामले में।

ASTM मानक कार्बन, संरचनात्मक, स्टेनलेस, फेरिटिक, ऑस्टेनिटिक और मिश्रधातु इस्पातों के रासायनिक, यांत्रिक, धातुकर्मीय तथा अन्य पदार्थ-गुणधर्मों को शामिल करते हैं। यह व्यापकता इस बात के प्रति चेतावनी है कि किसी संक्षिप्त ग्रेड-लेबल को पूर्ण पदार्थ-परिभाषा न माना जाए।

संरचना की सीमाएँ बनाम रिपोर्ट किए गए विश्लेषण

गलन विश्लेषणगलन विश्लेषण किसी विशेष इस्पात गलन या करछुल की संरचना को दर्शाने के लिए किया गया रासायनिक विश्लेषण।

रासायनिक-संरचना तालिकाएँ सामान्यतः सीमाएँ दर्शाती हैं, गारंटीकृत विश्लेषण नहीं। उदाहरण के लिए, किसी विनिर्देशन में कार्बन की सीमा अधिकतम 0.08%, मैंगनीज की अधिकतम 2.00%, या क्रोमियम के लिए निर्दिष्ट न्यूनतम और अधिकतम मानों के बीच की सीमा दी जा सकती है। ये स्वीकृति-सीमाएँ होती हैं, जिन्हें सामान्यतः द्रव्यमान प्रतिशत में रिपोर्ट किया जाता है। इनका अर्थ यह नहीं है कि प्रत्येक पिघल में उस सीमा का मध्य मान होगा।

मिल परीक्षण प्रमाणपत्र में किसी पिघल का विश्लेषण इस प्रकार रिपोर्ट किया जा सकता है: कार्बन 0.045%, मैंगनीज 1.52%, और क्रोमियम 18.20%। ये आँकड़े परीक्षण किए गए पिघल का वर्णन करते हैं और मानक के नमूना-ग्रहण तथा विश्लेषणात्मक नियमों के अधीन होते हैं। ये विनिर्देशन की सीमाओं का विकल्प नहीं हैं। इसके विपरीत, किसी उदाहरणात्मक तालिका में ऐसे ग्रेड के लिए कार्बन 0.20% लिखा हो सकता है जिसकी अनुमत सीमा 0.17–0.23% है। यह एकल संख्या सामान्य अभिमुखीकरण के लिए उपयोगी है, लेकिन अनुरूपता निर्धारित नहीं कर सकती।

यह अंतर मिश्रधातु तत्वों और अवशिष्ट तत्वों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो जाता है। फॉस्फोरस और सल्फर की अधिकतम सीमाएँ हो सकती हैं; सिलिकॉन और मैंगनीज की सीमाएँ दी जा सकती हैं; तथा ग्रेड और उत्पाद मानक के आधार पर नाइट्रोजन, तांबा, नायोबियम, टाइटेनियम या अन्य तत्वों को नियंत्रित किया जा सकता है। मानों को राउंड करने वाली, विभिन्न संस्करणों को मिलाने वाली या वैकल्पिक तत्वों को छोड़ देने वाली तुलना-तालिका झूठी समानता उत्पन्न कर सकती है।

उदाहरण के लिए, SSINA ASTM उत्पाद-विनिर्देशों के अंतर्गत आने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस ग्रेडों के लिए भार-प्रतिशत संरचना तालिकाएँ और निर्दिष्ट यांत्रिक गुणधर्म प्रकाशित करता है। ऐसी तालिका तभी उपयोगी होती है जब उसमें उद्धृत ASTM विनिर्देशन और उत्पाद का रूप यथावत रखा जाए। इसी प्रकार Nickel Institute सारणीबद्ध रूप में रासायनिक संरचना, यांत्रिक गुणधर्म, भौतिक गुणधर्म और विनिर्देशों को अलग-अलग प्रस्तुत करता है। इन गुणधर्म-वर्गों को अलग रखने से रासायनिक मान को कार्य-निष्पादन की गारंटी समझने से बचा जा सकता है।

तुलनात्मक तालिकाओं के लिए और भी अधिक सावधानी आवश्यक है। Handbook of Comparative World Steel Standards अंतरराष्ट्रीय पदनाम-प्रणालियों में रासायनिक संरचनाओं और यांत्रिक गुणधर्मों के लिए अलग-अलग तालिकाएँ प्रदान करता है। यह पृथक्करण उचित है: समान नाम या लगभग समान संरचना इस बात का प्रमाण नहीं हैं कि दो ग्रेडों के प्रसंस्करण नियम, दृढ़ता-संबंधी आवश्यकताएँ, स्वच्छता-संबंधी प्रावधान या न्यूनतम यांत्रिक मान समान हैं। “समतुल्य” का अर्थ किसी निर्दिष्ट उपयोग और मानक के लिए समतुल्य होना चाहिए, केवल रासायनिक कॉलम में समान दिखना नहीं।

निर्दिष्ट गुणधर्म बनाम विशिष्ट गुणधर्म

निर्दिष्ट गुणधर्म संविदात्मक या मानक-आधारित आवश्यकता होता है। यदि किसी उत्पाद-विनिर्देशन में न्यूनतम पराभव सामर्थ्य 355 MPa आवश्यक हो, तो उस सीमा से कम परीक्षणित मान आवश्यकता में विफल माना जाएगा, जब तक कि मानक कोई वैध अपवाद या पुनःपरीक्षण प्रक्रिया न देता हो। इसी प्रकार, यदि अधिकतम कठोरता निर्दिष्ट की गई हो, तो उस सीमा से अधिक रिपोर्ट किया गया मान भी महत्वपूर्ण होगा।

विशिष्ट गुण प्रतिनिधि जानकारी होता है और निर्दिष्ट न्यूनतम या अधिकतम का स्थान नहीं लेता। Strong evidence

विशिष्ट गुणधर्म अलग होता है। यह प्रेक्षित, प्रतिनिधि या सामान्यतः प्रकाशित मान होता है, जो प्रायः किसी विशेष ऊष्मा-उपचार और नमूना-अभिविन्यास से संबद्ध होता है। किसी स्थिति की विशिष्ट तनन सामर्थ्य 700 MPa हो सकती है, जबकि विनिर्देशन केवल 655 MPa का न्यूनतम मान निर्धारित करता हो। विशिष्ट मान अभियंताओं को व्यवहार का अनुमान लगाने में सहायता करता है; इससे न्यूनतम आवश्यकता बढ़कर 700 MPa नहीं हो जाती।[2][2] Mechanical Properties of Carbon and Alloy Steels. ASM International. ASM Metals Handbook.

यह अंतर अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि सामर्थ्य केवल रासायनिक संरचना से निर्धारित नहीं होती। ASM International के अनुसार, कार्बन-इस्पात और मिश्रधातु-इस्पात के गुणधर्म रासायनिक संरचना, प्रसंस्करण और सूक्ष्मसंरचना के संयुक्त प्रभावों से उत्पन्न होते हैं। शमन की दर, टेम्परिंग तापमान, कण-आकार, पूर्ववर्ती विकृति और सेक्शन की मोटाई समान रासायनिक ग्रेड के भीतर कठोरता, दृढ़ता, पराभव सामर्थ्य और दीर्घीकरण को बदल सकते हैं।

[3][3] General Content and Format of ASTM Standard Specifications for Steel Products. American Institute of Steel Construction. AISC Engineering FAQ.

तालिका में प्रत्येक मान को स्पष्ट रूप से इस प्रकार चिह्नित किया जाना चाहिए: अधिकतम, न्यूनतम, सीमा, विशिष्ट, नाममात्र, अभिकल्पना मान, या रिपोर्ट किया गया विश्लेषण। जहाँ लागू हो, वहाँ परीक्षण मानक, नमूने का स्थान, अभिविन्यास, तापमान और आपूर्ति की स्थिति भी बताई जानी चाहिए। संरचनात्मक आकारित उत्पादों और प्लेटों के लिए American Institute of Steel Construction उल्लेख करता है कि ASTM उत्पाद-विनिर्देशों में सामान्यतः रासायनिक-संरचना और यांत्रिक-गुणधर्म दोनों की आवश्यकताएँ होती हैं; इनमें से किसी एक वर्ग को दूसरे का सुरक्षित विकल्प नहीं माना जा सकता।

संपादकीय नियम सरल है: कॉपी की गई तालिका को कभी भी लागू मानक का विकल्प न मानें। ग्रेड का पता लगाने और चर को समझने के लिए तालिका का उपयोग करें। इसके बाद अनुरूपता या अभियांत्रिकी गुणधर्म निर्धारित करने से पहले नियंत्रक विनिर्देशन, उत्पाद का रूप, स्थिति, विमाएँ, संस्करण और परीक्षण आवश्यकताओं का सत्यापन करें।

इस्पात पदनामों और मानकों की संरचना

ASTM और ASME पदनाम-तर्क

इस्पात का कोई पदनाम अपने-आप में पूर्ण पदार्थ-पहचान नहीं होता। यह किसी विशिष्ट मानक-प्रणाली के भीतर एक संदर्भ-पता होता है। उदाहरण के लिए, ASTM A36 कार्बन संरचनात्मक इस्पात के विनिर्देशन की पहचान करता है, लेकिन यह विनिर्देशन केवल नाम तक सीमित नहीं रहता: इसमें अनुमत उत्पाद-रूप, रासायनिक सीमाएँ, तन्य और पराभव आवश्यकताएँ, परीक्षण विधियाँ, आपूर्ति की स्थितियाँ और कभी-कभी पूरक आवश्यकताएँ भी परिभाषित होती हैं। ASTM A572/A572M Grade 50 निर्दिष्ट न्यूनतम पराभव सामर्थ्य वाले उच्च-सामर्थ्य, निम्न-मिश्रधातु संरचनात्मक इस्पात को दर्शाता है, फिर भी लागू सीमाएँ और परीक्षण प्रावधान उस विनिर्देशन के अंतर्गत आने वाले उत्पाद पर निर्भर करते हैं।

ASTM प्रणाली सामान्यतः एक अक्षर, एक क्रमांक और, आवश्यकता होने पर, एक ग्रेड, प्रकार, वर्ग या पूरक पदनाम को संयोजित करती है। अक्षर व्यापक विषय को दर्शाता है: “A” लौह-आधारित पदार्थों को शामिल करता है, जबकि संख्या किसी विशिष्ट विनिर्देशन की पहचान करती है। इसलिए “A36” और “A572” दो सार्वभौमिक रासायनिक सूत्र नहीं हैं। वे विनिर्देशन-पहचान हैं। “Grade 50”, A572/A572M के भीतर एक सामर्थ्य-वर्ग को व्यक्त करता है, न कि ऐसा स्वतंत्र ग्रेड जिसे प्रत्येक इस्पात उत्पाद पर बिना परिवर्तन के लागू किया जा सके।

यह अंतर ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties में स्पष्ट होता है। इसकी सारणियाँ बार-ग्रेडों को रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण-अवस्था, अनुप्रस्थ काट के आकार और वांछित न्यूनतम पराभव सामर्थ्य से संबद्ध करती हैं। यह व्यवस्था इस बात की चेतावनी देती है कि किसी एक पंक्ति को पूर्ण क्रय या डिजाइन आवश्यकता के रूप में न पढ़ा जाए। गर्म-रोल्ड, सामान्यीकृत, शमनित और टेम्परित, अथवा शीत-परिष्कृत अवस्था में 4140-प्रकार की मिश्रधातु सामर्थ्य, कठोरता और तन्यता में महत्वपूर्ण अंतर दिखा सकती है। ताप-उपचार के बाद बड़े अनुप्रस्थ काट वाले भाग छोटे अनुप्रस्थ काट वाले भागों के समान पूरे मोटाई-क्षेत्र में गुण प्राप्त करने में विफल भी हो सकते हैं।

ASTM के इस्पात मानक कार्बन, संरचनात्मक, स्टेनलेस, फेरिटिक, ऑस्टेनिटिक और मिश्रधातु इस्पातों को शामिल करते हैं तथा रासायनिक, यांत्रिक, धातुकर्मीय और अन्य पदार्थ-गुणों को निर्दिष्ट कर सकते हैं। AISC स्पष्ट करता है कि आकारित संरचनात्मक इस्पात और प्लेटों के विनिर्देशों में सामान्यतः संघटन संबंधी आवश्यकताएँ और यांत्रिक-गुण संबंधी आवश्यकताएँ दोनों होती हैं। इनमें से कोई भी सारणी दूसरी का स्थान नहीं लेती। रसायन यह नियंत्रित करता है कि कौन-से मिश्रधातु और अवशिष्ट तत्व अनुमत हैं; यांत्रिक आवश्यकताएँ यह निर्धारित करती हैं कि आपूर्ति किया गया उत्पाद परीक्षण में क्या प्राप्त करे।

ASME के पदनाम प्रायः नियंत्रण की दूसरी परत को उजागर करते हैं। ASME Boiler and Pressure Vessel Code में ASTM विनिर्देशन “SA” उपसर्ग के साथ दिखाई दे सकता है, जैसे दाब-पात्र प्लेट के लिए SA-516/SA-516M, न कि A516/A516M। यह उपसर्ग ASME कोड प्रणाली के अंतर्गत स्वीकृति का संकेत देता है, लेकिन इससे संदर्भित विनिर्देशन, संस्करण, उत्पाद-रूप, ग्रेड, ताप-उपचार या पूरक आवश्यकताओं का महत्व समाप्त नहीं होता। मीट्रिक और प्रचलित इकाई-आधारित संस्करणों में भी अलग-अलग आवश्यकताएँ या ऑर्डर देने की परंपराएँ हो सकती हैं। इसलिए “SA-516 Grade 70” ऐसी स्वतंत्र पहचान नहीं है जिसे कोड और संस्करण की जाँच किए बिना “A516 Grade 70” नाम वाली किसी भी प्लेट से बदला जा सके।

रसायन से गुणों का सीधा निष्कर्ष निकालने का तरीका धातुकर्मीय दृष्टि से भी विफल होता है। ASM International के अनुसार कार्बन और मिश्रधातु इस्पातों के गुण संघटन, प्रसंस्करण और सूक्ष्मसंरचना के संयुक्त प्रभावों से उत्पन्न होते हैं। कार्बन की मात्रा, मैंगनीज, क्रोमियम, निकेल, मोलिब्डेनम और बोरॉन कठोरीकरण-क्षमता तथा प्रावस्था-परिवर्तनों को प्रभावित करते हैं, लेकिन रोलिंग में कमी, शीतलन-दर, टेम्परिंग, दाने का आकार और अनुप्रस्थ काट की मोटाई परिणामी संरचना को बदल देते हैं। संघटन-सारणी यह दिखा सकती है कि कोई हीट निर्धारित सीमा के भीतर है या नहीं। लेकिन वह अकेले पराभव सामर्थ्य, आघात-कठोरता, कठोरता या वेल्डनीयता सिद्ध नहीं कर सकती।

S235 और S355 जैसे यूरोपीय पदनाम

यूरोपीय संरचनात्मक पदनाम अलग प्रकार की जानकारी को कूटबद्ध करते हैं। EN प्रणाली के अंतर्गत S235 और S355 में “S” संरचनात्मक इस्पात को दर्शाता है, जबकि संख्या किसी निर्धारित उत्पाद और मोटाई-सीमा के लिए मेगापास्कल में नाममात्र न्यूनतम पराभव सामर्थ्य बताती है। यह संख्या रासायनिक समतुल्यता का कोड नहीं है। S355 का अर्थ यह नहीं है कि S355 चिह्नित प्रत्येक उत्पाद में कार्बन, मैंगनीज, सिलिकॉन या मिश्रधातु तत्वों की एक ही निश्चित मात्रा होगी।

प्रत्यय महत्वपूर्ण होता है। EN 10025 उत्पाद मानकों में S235JR, S355J2 और S355K2 जैसे पदनाम आघात-कठोरता श्रेणियों को शामिल करते हैं। “JR,” “J0,” “J2” और “K2” विभिन्न Charpy V-notch आघात आवश्यकताओं और परीक्षण तापमानों के अनुरूप होते हैं। संबंधित उत्पाद मानकों में “N” या “NL” सामान्यीकृत अथवा सामान्यीकृत-रोल्ड आपूर्ति-वर्गों की पहचान कर सकते हैं। अपने पूर्ण प्रत्यय के बिना कोई पदनाम ऐसी जानकारी छोड़ सकता है जो निम्न-तापमान प्रदर्शन और प्रसंस्करण-अवस्था को नियंत्रित करती है।

मोटाई भी निर्दिष्ट सामर्थ्य के अर्थ को बदल देती है। EN की आवश्यकताएँ सामान्यतः मोटाई-अंतरालों के लिए अलग-अलग न्यूनतम पराभव मान निर्धारित करती हैं, इसलिए S355 से संबद्ध 355 MPa का आँकड़ा प्रत्येक प्लेट-मोटाई या अनुप्रस्थ काट के लिए आवश्यक पराभव सामर्थ्य नहीं होता। EN 10025-2 जैसे उत्पाद मानक गर्म-रोल्ड, अमिश्रधातु संरचनात्मक इस्पातों को नियंत्रित करते हैं, जबकि अन्य EN मानक खोखले अनुप्रस्थ काट, फोर्जिंग, फास्टनर या स्टेनलेस उत्पादों से संबंधित होते हैं। उत्पाद मानक भी पहचान का एक भाग है।

SteelConstruction.info यूरोपीय संरचनात्मक-इस्पात पदनाम प्रणाली और रासायनिक संघटन तथा यांत्रिक गुणों को नियंत्रित करने वाले मानकों के बीच अंतर स्पष्ट करता है। इसके बाद Eurocode 3, EN 1993-1-1 की धारा 3.2.6 के माध्यम से डिजाइन-सामग्री गुण प्रस्तुत करता है। इसकी सारणी में S235, S275, S355, S420, S450 और S460 शामिल हैं, लेकिन ये Eurocode ढाँचे से संबद्ध डिजाइन मान हैं; ये मिल प्रमाणन या लागू EN उत्पाद मानक का विकल्प नहीं हैं। डिजाइन-सारणी और पदार्थ-स्वीकृति सारणी अलग-अलग प्रश्नों के उत्तर देती हैं।[4][4] Composition and Properties. Specialty Steel Industry of North America. SSINA technical resources.

स्टेनलेस पदनाम इसी सिद्धांत को एक अन्य दिशा से दर्शाते हैं। “304” विभिन्न प्रणालियों में प्रयुक्त पारिवारिक पदनाम हो सकता है, जबकि ASTM A240 Type 304 उत्पाद-विशिष्ट आवश्यकताओं वाली प्लेट, शीट और स्ट्रिप से संबंधित है। SSINA, ASTM उत्पाद विनिर्देशों के अंतर्गत आने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस ग्रेडों के लिए भार-प्रतिशत संघटन सीमाएँ और निर्दिष्ट यांत्रिक गुण दोनों प्रस्तुत करता है। रासायनिक संघटन वाली पंक्ति और तन्य गुणों वाली पंक्ति को उत्पाद-रूप और अवस्था के साथ पढ़ना आवश्यक है।

राष्ट्रीय और अंतरराष्ट्रीय समतुल्यता के दावे

तुलनात्मक सारणियाँ संबंधित ग्रेडों का पता लगाने के लिए उपयोगी होती हैं। वे परस्पर विनिमेयता के प्रमाणपत्र नहीं होतीं। Handbook of Comparative World Steel Standards अंतरराष्ट्रीय पदनाम प्रणालियों में रासायनिक संघटनों की तुलनाओं को यांत्रिक गुणों की तुलनाओं से अलग रखता है। यह विभाजन आवश्यक है: दो ग्रेडों में कार्बन, क्रोमियम, निकेल या मोलिब्डेनम की सीमाएँ समान हो सकती हैं, जबकि उनके पराभव सामर्थ्य, आघात परीक्षण, ताप-उपचार, आयामी सीमाएँ या निरीक्षण नियम अलग हो सकते हैं।

ASTM A36 को EN S235JR के साथ रखने वाली सारणी नाममात्र सामर्थ्य और सामान्य संरचनात्मक उपयोग पर आधारित व्यावहारिक पारिवारिक संबंध दिखा सकती है। इससे यह सिद्ध नहीं होता कि प्रत्येक A36 उत्पाद प्रत्येक S235JR आवश्यकता को पूरा करता है, या कि इनमें से कोई भी ग्रेड दूसरे की आघात-कठोरता, मोटाई, रासायनिक संघटन या आपूर्ति संबंधी सभी प्रावधानों को पूरा करता है। यही सावधानी ASTM A572 Grade 50 और S355 पर भी लागू होती है। उनके नाममात्र सामर्थ्य स्तर संबंधित हैं, लेकिन ग्रेड संख्याएँ समान वेल्डनीयता, आघात प्रदर्शन, मोटाई सीमाएँ या प्रमाणन आवश्यकताएँ स्थापित नहीं करतीं।

Nickel Institute की सारणियाँ इसी कारण रासायनिक संघटन, यांत्रिक गुण, भौतिक गुण और विनिर्देशों को अलग-अलग श्रेणियों में रखती हैं। Engineering ToolBox में कार्बन, क्रोमियम, मैंगनीज, मोलिब्डेनम, निकेल, फॉस्फोरस, सल्फर और सिलिकॉन की प्रतिनिधि तुलनाएँ व्यापक मिश्रधातु परिवारों की पहचान में सहायता कर सकती हैं, लेकिन प्रतिनिधि मान नियंत्रणकारी विनिर्देशन सीमाएँ नहीं होते। Outokumpu की स्टेनलेस हैंडबुक, SSINA की सारणियाँ और Metallus के व्यावहारिक आँकड़े भी इसी प्रकार संदर्भ-सामग्री का कार्य करते हैं।

समर्थनीय समतुल्यता-दावे में दोनों मानकों, पूर्ण पदनाम, उत्पाद-रूप, मोटाई या अनुप्रस्थ काट के आकार, आपूर्ति-अवस्था, परीक्षण-दिशा, तापमान संबंधी आवश्यकताओं और लागू संस्करण का उल्लेख होना चाहिए। इनमें से कोई भी जानकारी अनुपस्थित हो तो “समतुल्य” का अर्थ “प्रारंभिक तुलना के लिए समान” पढ़ा जाना चाहिए, न कि एक पदार्थ को दूसरे से बदलने की अनुमति।

रासायनिक संघटन सारणियाँ: तत्व और उनके कार्य

रासायनिक-संघटन सारणियाँ सामान्यतः प्रत्येक तत्व को द्रव्यमान के प्रतिशत के रूप में दर्शाती हैं, जिसे प्रायः wt.% या केवल % लिखा जाता है। C 0.20 जैसे मान का अर्थ है कि इस्पात के द्रव्यमान का 0.20% कार्बन है। सारणी में अधिकतम मान, न्यूनतम मान या अनुमत सीमा दी जा सकती है। यह अंतर महत्वपूर्ण है: “P 0.040 max” की आवश्यकता “Mn 0.80–1.20” जैसी नहीं है, और इनमें से कोई भी मान अपने उत्पाद मानक से स्वतंत्र रूप से इस्पात की पहचान नहीं करता।

संघटन सारणियाँ और यांत्रिक-गुणधर्म सारणियाँ अलग-अलग प्रश्नों का उत्तर देती हैं। रासायनिक सारणियाँ यह निर्धारित करती हैं कि हीट में कौन-से तत्व उपस्थित हो सकते हैं; यांत्रिक सारणियाँ निर्दिष्ट उत्पाद और परीक्षण-स्थिति के लिए पराभव शक्ति, तनन शक्ति, दीर्घीकरण, कठोरता या आघात ऊर्जा जैसे परिणाम रिपोर्ट करती हैं। ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties, ग्रेड, संघटन, प्रसंस्करण-स्थिति, अनुप्रस्थ काट के आकार और वांछित न्यूनतम पराभव शक्ति को आपस में जोड़ता है, क्योंकि केवल रासायनिक संघटन किसी गारंटीकृत यांत्रिक परिणाम को स्थापित नहीं कर सकता। ASM Metals Handbook भी कार्बन और मिश्रधातु इस्पात के गुणधर्मों को संघटन, प्रसंस्करण और सूक्ष्मसंरचना के संयुक्त प्रभावों से संबंधित मानता है।

Engineering ToolBox इस्पात ग्रेडों के लिए भार-प्रतिशत की प्रतिनिधि तुलनाएँ प्रस्तुत करता है, जिनमें कार्बन, क्रोमियम, मैंगनीज, मोलिब्डेनम, निकेल, फॉस्फोरस, सल्फर और सिलिकॉन शामिल हैं। ऐसी सारणी व्यापक रासायनिक अंतरों को समझने के लिए उपयोगी है, लेकिन इसे लागू ASTM, EN, ISO या अन्य उत्पाद विनिर्देश का विकल्प नहीं माना जाना चाहिए। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस इस्पातों के लिए SSINA की सारणियाँ, Outokumpu Stainless Steel Handbook और Metallus की Practical Data for Metallurgists अधिक विनिर्देश-उन्मुख या ग्रेड-केंद्रित आँकड़े प्रदान करती हैं, फिर भी उनकी सीमाएँ प्रत्येक स्रोत द्वारा बताए गए दायरे में लागू रहती हैं।

कार्बन, मैंगनीज, सिलिकॉन, फॉस्फोरस और सल्फर

साधारण कार्बन और मिश्रधातु इस्पातों में कार्बन अंतरास्थिक सुदृढ़ीकरण का प्रमुख तत्व है। कार्बन बढ़ाने से सामान्यतः कठोरता, तनन शक्ति और शमन तथा टेम्परिंग के बाद प्राप्त की जा सकने वाली शक्ति बढ़ती है। इससे कुछ हद तक कठोरीकरण-क्षमता भी बढ़ती है, हालांकि मिश्रधातु तत्व और अनुप्रस्थ काट का आकार कठोरीकरण की गहराई को बहुत प्रभावित करते हैं। इसका प्रतिकूल प्रभाव कम तन्यता, घटती वेल्डनीयता और भंगुर ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र की संरचनाओं के प्रति अधिक संवेदनशीलता के रूप में सामने आता है। स्टेनलेस इस्पातों में कार्बन, क्रोमियम के साथ मिलकर क्रोमियम कार्बाइड बना सकता है, जिसे सामान्यतः Cr23C6 जैसे यौगिकों द्वारा दर्शाया जाता है। कण-सीमाओं पर इसका अवक्षेपण स्थानीय संक्षारण-प्रतिरोध को कम कर सकता है, क्योंकि इससे क्रोमियम-क्षीण क्षेत्र बनते हैं।

ग्रेड-नाम में दी गई संख्या कार्बन स्तर का संकेत दे सकती है, लेकिन यह कोई सार्वभौमिक पहचान नहीं है। AISI 1045, ASTM A576 1045 bar और समान 1045 पदनाम के अंतर्गत बेचा जाने वाला कोई अन्य उत्पाद अनुमत रासायनिक संघटन, आयाम, ऊष्मा-उपचार या यांत्रिक आवश्यकताओं में भिन्न हो सकता है। नियंत्रक दस्तावेज़ उत्पाद विनिर्देश होता है, न कि संक्षिप्त ग्रेड-लेबल।

मैंगनीज ठोस-विलयन प्रभावों के माध्यम से फेराइट को सुदृढ़ करता है और सल्फर के साथ मिलकर मैंगनीज सल्फाइड समावेशन बनाता है। कार्बन इस्पातों में यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि मैंगनीज आयरन सल्फाइड के हानिकारक प्रभाव को कम करता है, जो ऊष्मा-भंगुरता उत्पन्न कर सकता है। मैंगनीज कठोरीकरण-क्षमता भी बढ़ाता है और ऊष्मा-उपचार के बाद अधिक शक्ति में योगदान दे सकता है। अत्यधिक या खराब ढंग से नियंत्रित मैंगनीज कठोरता, पृथक्करण, वेल्डनीयता और प्रावस्था-स्थिरता को प्रभावित कर सकता है। उच्च-मैंगनीज ऑस्टेनिटिक इस्पातों में इसकी भूमिका अधिक महत्वपूर्ण होती है: यह ऑस्टेनाइट को स्थिर करने में सहायता करता है और रूपांतरण तथा विरूपण-व्यवहार को बदल सकता है।

इस्पात-निर्माण के दौरान सिलिकॉन को सामान्यतः डीऑक्सीडाइज़र के रूप में मिलाया जाता है। यह फेराइट को सुदृढ़ करता है और कुछ अनुप्रयोगों में ऑक्सीकरण-प्रतिरोध सुधार सकता है, लेकिन अधिक सिलिकॉन कठोरता घटा सकता है या वेल्डिंग और आकार-निर्माण को जटिल बना सकता है। विद्युत इस्पातों में भी सिलिकॉन महत्वपूर्ण है, जहाँ यह विद्युत प्रतिरोधकता बढ़ाता है और भंवर-धारा हानियों को कम करता है। किसी सामान्य इंजीनियरी सारणी में सिलिकॉन को गौण घटक के रूप में दिखाया जा सकता है, जबकि किसी विशेष विनिर्देश में अधिक संकीर्ण सीमा निर्धारित की जा सकती है, क्योंकि प्रसंस्करण, चुंबकीय प्रदर्शन या वेल्डनीयता इसकी माँग करते हैं।

फॉस्फोरस को सामान्यतः अशुद्धि के रूप में नियंत्रित किया जाता है। यह ठोस-विलयन सुदृढ़ीकरण के माध्यम से शक्ति और कठोरता बढ़ा सकता है, लेकिन अधिक फॉस्फोरस सामान्यतः तन्यता और कठोरता को कम करता है तथा भंगुरीकरण को बढ़ावा दे सकता है, विशेषकर प्रतिकूल तापीय या पृथक्करण-स्थितियों में। सल्फर सल्फाइड समावेशन, विशेष रूप से मैंगनीज सल्फाइड, बनाकर मशीननीयता सुधारता है, लेकिन ये समावेशन अनुप्रस्थ तन्यता, थकान-प्रतिरोध और मोटाई-दिशा की कठोरता को कम कर सकते हैं। इसलिए मुक्त-मशीनन ग्रेडों में सल्फर के ऐसे स्तर स्वीकार किए जाते हैं, जिन्हें दाब-पात्र, संरचनात्मक या कठिन वेल्डेड उत्पादों में सीमित किया जाता। संघटन सारणी अनुमत मात्रा दर्ज करती है; वह अकेले समावेशन के आकार, वितरण या परिणामी यांत्रिक व्यवहार का वर्णन नहीं करती।

क्रोमियम, निकेल, मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन

क्रोमियम कठोरीकरण-क्षमता बढ़ाता है, कार्बाइड-निर्माण में सहायक होता है और ऑक्सीकरण तथा जलीय संक्षारण के प्रति प्रतिरोध सुधारता है। स्टेनलेस-इस्पात पदनामों में सुरक्षात्मक, क्रोमियम-समृद्ध ऑक्साइड फिल्म बनाने के लिए पर्याप्त क्रोमियम आवश्यक होता है, लेकिन अपेक्षित प्रदर्शन केवल कुल क्रोमियम पर निर्भर नहीं करता। कार्बन, नाइट्रोजन, मोलिब्डेनम, सतह की अवस्था, वेल्डिंग का इतिहास और सेवा-पर्यावरण—सभी महत्वपूर्ण हैं। क्रोमियम फेराइट को स्थिर कर सकता है, जबकि क्रोमियम कार्बाइड या अंतरधात्विक प्रावस्थाएँ आसपास के मैट्रिक्स से क्रोमियम हटा सकती हैं और स्थानीयकृत संक्षारण-प्रतिरोध को कम कर सकती हैं।

निकेल ऑस्टेनाइट को स्थिर करता है और सामान्यतः कठोरता में सुधार करता है, विशेषकर निम्न तापमान पर। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस इस्पातों में निकेल फलक-केंद्रित घनीय ऑस्टेनिटिक संरचना को बनाए रखने में सहायता करता है; मिश्रधातु इस्पातों में यह क्रोमियम या मोलिब्डेनम जैसी कार्बाइड-निर्माण प्रवृत्ति के बिना कठोरीकरण-क्षमता और कठोरता में योगदान देता है। इसलिए निकेल की मात्रा प्रावस्था-संतुलन, चुंबकीय प्रतिक्रिया, रूपांतरण-व्यवहार और संक्षारण-प्रदर्शन को प्रभावित करती है। अनेक ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस इस्पातों के लिए प्रचलित “18-8” विवरण लगभग क्रोमियम-निकेल परिवार का संकेत देता है, न कि ASTM A240 जैसे विनिर्देश या SSINA अथवा Outokumpu द्वारा सूचीबद्ध सटीक ग्रेड-सीमाओं का विकल्प।

मोलिब्डेनम कठोरीकरण-क्षमता बढ़ाता है और टेम्परिंग के दौरान मृदुकरण के प्रति प्रतिरोध सुधारता है। स्टेनलेस इस्पातों में यह विशेष रूप से क्लोराइड-युक्त वातावरण में पिटिंग और दरार-संक्षारण के प्रति प्रतिरोध को उल्लेखनीय रूप से बढ़ाता है। यह कार्बाइड और अंतरधात्विक प्रावस्था-निर्माण को भी प्रभावित करता है। मोलिब्डेनम वाले ग्रेड को इसके बिना किसी नाममात्र समान ग्रेड के समतुल्य नहीं माना जा सकता, भले ही हैंडबुक सारणी में तनन गुणधर्म लगभग समान दिखाई दें।

नाइट्रोजन एक शक्तिशाली ऑस्टेनाइट-स्थिरीकारक और ठोस-विलयन सुदृढ़क है। नियंत्रित मात्रा में मिलाने से कुछ स्टेनलेस इस्पातों में पराभव शक्ति बढ़ सकती है और पिटिंग-प्रतिरोध सुधर सकता है। प्रक्रिया या ग्रेड के लिए अत्यधिक नाइट्रोजन से रंध्रता, नाइट्राइड-निर्माण या प्रतिकूल प्रावस्था-संतुलन हो सकता है। डुप्लेक्स स्टेनलेस इस्पातों में नाइट्रोजन प्रसंस्करण के बाद इच्छित फेराइट-ऑस्टेनाइट अनुपात बनाए रखने में सहायता करता है; इसलिए सूचीबद्ध अधिकतम और न्यूनतम मान केवल औपचारिक रासायनिक मान नहीं, बल्कि कार्यात्मक आवश्यकताएँ हैं।

अवशिष्ट तत्व, सूक्ष्म-मिश्रधातुकरण और संतुलन आवश्यकताएँ

अवशिष्ट तत्व कच्चे माल, भट्ठी-प्रक्रिया, रिफ्रैक्टरी पदार्थों या मिश्रधातु मिलाने से उपस्थित होते हैं और हमेशा जानबूझकर मिलाए गए प्रमुख घटक नहीं होते। ताँबा, टिन, कोबाल्ट, एंटिमनी, सीसा और वैनेडियम सारणी में दिखाई दे सकते हैं, भले ही वे ग्रेड-विवरण के केंद्रीय तत्व न हों। ताँबा कुछ संरचनात्मक इस्पातों में वायुमंडलीय-संक्षारण प्रतिरोध सुधार सकता है, जबकि टिन और एंटिमनी ऊष्मा-भंगुरता या टेम्पर-भंगुरीकरण से संबंधित चिंताओं में योगदान दे सकते हैं। सीसा मशीननीयता सुधार सकता है, लेकिन इससे समावेशन-व्यवहार और वेल्डिंग संबंधी विचार बदल जाते हैं। प्रभाव सांद्रता, तापीय इतिहास और अन्य तत्वों के साथ अंतःक्रियाओं पर निर्भर करता है।

सूक्ष्म-मिश्रधातुकारी additions मात्रा में कम, लेकिन प्रभाव में महत्वपूर्ण होते हैं। नियोबियम, वैनेडियम और टाइटेनियम कार्बोनाइट्राइड बनाते हैं, जो ऑस्टेनाइट कण-वृद्धि को सीमित करते हैं, अवक्षेपी सुदृढ़ीकरण उत्पन्न करते हैं और नियंत्रित रोलिंग के दौरान पुनःक्रिस्टलीकरण को बदलते हैं। 0.03% Nb वाला इस्पात, समान नाममात्र शक्ति वाले केवल कार्बन और मैंगनीज युक्त इस्पात का रासायनिक विकल्प नहीं है। अंतिम कण-आकार, अवक्षेपों की विलयन-अवस्था, रोलिंग अनुसूची, शीतलन दर और बाद का ऊष्मा-उपचार यह निर्धारित करते हैं कि प्राप्त लाभ कितना होगा।

संतुलन आवश्यकताएँ भी उतनी ही महत्वपूर्ण हैं। स्टेनलेस-इस्पात सारणियाँ कार्बन को सीमित करते हुए ऑस्टेनिटिक, फेरिटिक या डुप्लेक्स प्रावस्था-स्थिरता बनाए रखने के लिए क्रोमियम, निकेल, मोलिब्डेनम या नाइट्रोजन को परिभाषित सीमाओं के भीतर रखने की आवश्यकता कर सकती हैं। मिश्रधातु-इस्पात विनिर्देशों में बोरॉन को केवल संकीर्ण सीमा के भीतर आवश्यक किया जा सकता है, क्योंकि अल्प मात्रा में मिलाने पर यह कठोरीकरण-क्षमता सुधार सकता है, जबकि अत्यधिक बोरॉन अवांछित यौगिक बनाता है। अवशिष्ट ताँबा, निकेल, क्रोमियम और मोलिब्डेनम भी कठोरीकरण-क्षमता को प्रभावित कर सकते हैं, भले ही उन्हें जानबूझकर न मिलाया गया हो।

Nickel Institute अपनी मिश्रधातु सारणियों में रासायनिक, यांत्रिक, भौतिक और विनिर्देश-संबंधी आँकड़ों को अलग-अलग रखता है; यह एक अच्छी प्रथा है। Handbook of Comparative World Steel Standards भी अंतरराष्ट्रीय पदनामों के बीच रासायनिक-संघटन तुलनाओं को यांत्रिक-गुणधर्म तुलनाओं से अलग रखता है। Eurocode 3, EN 1993-1-1 के अनुभाग 3.2.6 के अंतर्गत S235, S275, S355, S420, S450 और S460 के लिए अभिकल्प गुणधर्म सूचीबद्ध करता है, लेकिन वे अभिकल्प-मानक के मान हैं, न कि किसी रासायनिक सीमा के सार्वभौमिक परिणाम। उत्पाद का रूप, मोटाई, आपूर्ति-स्थिति, परीक्षण-दिशा और ऊष्मा-उपचार आवश्यक परिणाम को बदल सकते हैं। संघटन सारणी एक रासायनिक सीमा निर्धारित करती है। विनिर्देश के शेष भाग के बिना वह शक्ति, कठोरता, वेल्डनीयता, संक्षारण-प्रदर्शन या प्रावस्था-संतुलन को प्रमाणित नहीं करती।

रासायनिक संरचना अपने-आप यांत्रिक गुणों का निर्धारण क्यों नहीं करती

रासायनिक-संरचना तालिका यह बताती है कि कौन-कौन से तत्व उपस्थित हैं और किन सीमाओं के भीतर हैं। यह स्टील के संपूर्ण भौतिक इतिहास का विवरण नहीं देती। कार्बन, मैंगनीज, सिलिकॉन, क्रोमियम, निकेल, मोलिब्डेनम, वैनेडियम, नियोबियम, टाइटेनियम, फॉस्फोरस, सल्फर और अन्य तत्व कठोरीकरण-क्षमता, प्रावस्था-स्थिरता, ठोस-विलयन सुदृढ़ीकरण, कार्बाइड निर्माण और रूपांतरण-व्यवहार को प्रभावित करते हैं, लेकिन उनके प्रभाव तापमान, विरूपण, शीतलन और अनुप्रस्थ काट के आकार पर निर्भर करते हैं।

यह अंतर ASM Metals Handbook में कार्बन और मिश्रधातु स्टीलों के विवेचन का केंद्रीय विषय है। ASM के अनुसार, इनके गुण रासायनिक संरचना, प्रसंस्करण और सूक्ष्मसंरचना के संयुक्त प्रभावों से उत्पन्न होते हैं। इसलिए किसी ग्रेड का पदनाम किसी विनिर्देशन के भीतर नियंत्रित सीमा की पहचान करता है, न कि तन्य शक्ति, उपज शक्ति, बढ़ाव, कठोरता और दृढ़ता के लिए एक सार्वभौमिक मान-समुच्चय की।

ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties, इस बिंदु को सीधे प्रदर्शित करता है। इसमें दी गई सारणीबद्ध मार्गदर्शिका स्टील बार का चयन करते समय ग्रेड, रासायनिक संरचना, प्रसंस्करण-अवस्था, अनुप्रस्थ काट के आकार और वांछित न्यूनतम उपज शक्ति पर विचार करती है। केवल संरचना की एक प्रविष्टि इन कार्यों को पूरा नहीं कर सकती। इसी प्रकार ASTM के उत्पाद-विनिर्देश कार्बन, संरचनात्मक, स्टेनलेस, फेरिटिक, ऑस्टेनिटिक और मिश्रधातु स्टीलों के लिए रासायनिक, यांत्रिक, धातुकर्मीय तथा अन्य पदार्थ-संबंधी आवश्यकताओं को अलग-अलग निर्दिष्ट करते हैं। AISC भी संरचनात्मक उत्पादों के लिए यही अंतर स्पष्ट करता है: स्टील आकृतियों और प्लेटों के ASTM विनिर्देशों में सामान्यतः रासायनिक-संरचना तथा यांत्रिक-गुण, दोनों की आवश्यकताएँ होती हैं।

प्रसंस्करण इतिहास और ताप-यांत्रिक उपचार

विभिन्न विनिर्माण मार्गों से गुज़रने के बाद समान स्थूल संरचना से पर्याप्त रूप से भिन्न गुण उत्पन्न हो सकते हैं। रोलिंग केवल बिलेट को प्लेट, बार या आकृति में बदलने की विधि नहीं है। गरम रोलिंग ऑस्टेनाइट को विरूपित करती है, ढली हुई संरचना को तोड़ती है, समावेशन की आकृति-विज्ञान को बदलती है और, जब अंतिम तापमान तथा अपचयन-अनुसूची नियंत्रित हों, तब कणों को सूक्ष्म बना सकती है। पारंपरिक अंतिम-रोलिंग तापमान से कम तापमान पर नियंत्रित रोलिंग, शीतलन के बाद सूक्ष्म फेराइट के निर्माण को बढ़ावा दे सकती है। इसका परिणाम यह हो सकता है कि समान रासायनिक संरचना वाले, लेकिन कम नियंत्रित अनुसूची से प्रसंस्कृत पदार्थ की तुलना में उपज शक्ति अधिक और दृढ़ता बेहतर हो।

फोर्जिंग भी आंतरिक संरचना को बदलती है। बड़े ढले हुए कणों और पृथक्करण-पट्टियों को विरूपण द्वारा विच्छिन्न किया जा सकता है, जबकि फोर्जिंग तापमान और अपचयन पुनःस्फटीकरण तथा कण-सूक्ष्मीकरण को निर्धारित करते हैं। समान लैडल-विश्लेषण वाले दो फोर्जिंगों के गुण समान होना आवश्यक नहीं है, यदि उनमें से एक को अधिक अपचयन या अलग अंतिम फोर्जिंग तापमान प्राप्त हुआ हो।

ऊष्मा-उपचार से इससे भी बड़े अंतर उत्पन्न होते हैं। सामान्यीकरण में स्टील को ऑस्टेनाइट रूपांतरण-सीमा से ऊपर गर्म करके फिर वायु में ठंडा किया जाता है, जिससे अनेक कार्बन और निम्न-मिश्रधातु स्टीलों में अपेक्षाकृत सूक्ष्म फेराइट-पर्लाइट संरचना बनती है। तापानुशीतन में सामान्यतः अधिक धीमी शीतलन अपनाई जाती है, जिससे मोटे पर्लाइट और कम कठोरता वाली अपेक्षाकृत नरम संरचना बनती है। शमन विसरणीय रूपांतरण को दबाता है और मार्टेंसाइट नामक कठोर अतिसंतृप्त प्रावस्था बना सकता है। भंगुरता कम करने तथा शक्ति, कठोरता, तन्यता और दृढ़ता को समायोजित करने के लिए शमन किए गए स्टील को सामान्यतः टेम्पर किया जाता है। टेम्परिंग तापमान और समय महत्वपूर्ण होते हैं; निम्न-तापमान टेम्परिंग और उच्च-तापमान टेम्परिंग से गुणों का समान संतुलन प्राप्त नहीं होता।

कठोरीकरण-क्षमताकठोरीकरण-क्षमता शीतलन के दौरान इस्पात में एक निश्चित गहराई तक कठोर रूपांतरण-उत्पाद विकसित करने की क्षमता; यह एक स्थान पर मापी गई कठोरता से भिन्न होती है।

शीतलन दर केवल भट्ठी की अनुसूची से प्रभावित नहीं होती। अनुप्रस्थ काट की मोटाई ऊष्मा-निकासी को नियंत्रित करती है, इसलिए मोटे बार की सतह उसके केंद्र की तुलना में बहुत तेज़ी से ठंडी हो सकती है। पतली प्लेट लगभग पूरी तरह फेराइट और पर्लाइट में रूपांतरित हो सकती है, जबकि समान संरचना वाले भारी अनुप्रस्थ काट का केंद्र, यदि उसकी शीतलन दर पर्याप्त अधिक हो, तो बेनाइट, मार्टेंसाइट या मिश्रित रूपांतरण-उत्पाद बना सकता है। कठोरीकरण-क्षमता किसी अनुप्रस्थ काट के आर-पार कठोर रूपांतरण-उत्पाद बनाने की स्टील की क्षमता को दर्शाती है; यह किसी एक परीक्षण-नमूने की कठोरता के समान नहीं है।

ताप-यांत्रिक प्रसंस्करण ऐसे गुण भी उत्पन्न कर सकता है जिन्हें अंतिम रासायनिक-संरचना तालिका प्रकट नहीं कर सकती। स्टील को नियोबियम, वैनेडियम या टाइटेनियम से सूक्ष्म-मिश्रित किया जा सकता है, फिर भी इन तत्वों का सुदृढ़ीकरण में योगदान इस बात पर निर्भर करता है कि वे विलयन में बने रहते हैं, पुनःतापन के दौरान कार्बोनाइट्राइड बनाते हैं या नियंत्रित शीतलन के दौरान अवक्षेपित होते हैं। प्रसंस्करण इतिहास पदार्थ की पहचान का हिस्सा है।

रासायनिक संरचना और गुणों के बीच कड़ी के रूप में सूक्ष्मसंरचना

यांत्रिक परीक्षण अलग-अलग आवर्त-सारणी संरचना की नहीं, बल्कि परिणामी सूक्ष्मसंरचना की प्रतिक्रिया को मापता है। उपज शक्ति विस्थापन की गति के प्रति प्रतिरोध को दर्शाती है। तन्य शक्ति उन तंत्रों पर निर्भर करती है जो प्लास्टिक प्रवाह के दौरान विरूपण का प्रतिरोध जारी रखते हैं, तथा गर्दन बनने की शुरुआत पर भी निर्भर करती है। बढ़ाव इस बात पर निर्भर करता है कि टूटने से पहले पदार्थ कितनी समान रूप से विरूपित हो सकता है। कठोरता स्थानीयकृत प्लास्टिक विरूपण के प्रति प्रतिरोध को दर्शाती है। दृढ़ता दरार के आरंभ और प्रसार पर निर्भर करती है, जिसमें परीक्षण का तापमान, भारण दर, नॉच की स्थिति और परीक्षण की दिशा भी शामिल हैं।

सूक्ष्मसंरचना इन प्रतिक्रियाओं को रासायनिक संरचना से जोड़ती है। ठोस विलयन में मौजूद कार्बन फेराइट को सुदृढ़ करता है, लेकिन अतिरिक्त कार्बन तापीय मार्ग के आधार पर पर्लाइट, सीमेंटाइट या मार्टेंसाइट भी बना सकता है। मैंगनीज और निकेल रूपांतरण-व्यवहार को बदलते हैं तथा कठोरीकरण-क्षमता में सुधार या ऑस्टेनाइट को स्थिर कर सकते हैं। क्रोमियम और मोलिब्डेनम कठोरीकरण-क्षमता तथा कार्बाइड निर्माण को प्रभावित करते हैं। सिलिकॉन फेराइट को सुदृढ़ करता है और ऑक्सीहरण को प्रभावित करता है। ये प्रभाव परिस्थितिनिर्भर होते हैं; ये ऐसे योगात्मक स्थिरांक नहीं हैं जिन्हें सीधे संरचना तालिका से पढ़ा जा सके।

उदाहरण के लिए, ऑस्टेनाइट से धीरे-धीरे ठंडा किया गया निम्न-कार्बन स्टील फेराइट और पर्लाइट से बना हो सकता है तथा उपयोगी तन्यता के साथ मध्यम शक्ति प्रदर्शित कर सकता है। कठोरीकरण-क्षमता अनुमति दे तो उसी नाममात्र कार्बन-स्तर वाले स्टील को शमन करने के बाद उसमें मार्टेंसाइट या बेनाइट हो सकता है और वह बहुत अधिक कठोरता तथा शक्ति प्रदर्शित कर सकता है, सामान्यतः बिना टेम्पर किए हुए अवस्था में कम दृढ़ता के साथ। टेम्परिंग कार्बन के पुनर्वितरण और कार्बाइड अवक्षेपण की अनुमति देकर मार्टेंसाइट को फिर से बदलती है। अंतिम गुण पूरे क्रम पर निर्भर करते हैं, जिसमें ऑस्टेनाइटीकरण तापमान, धारण-समय, शमन-माध्यम, अनुप्रस्थ काट का आकार और टेम्परिंग अनुसूची शामिल हैं।

एक ही घटक के भीतर भी रूपांतरण-उत्पाद भिन्न हो सकते हैं। सतही क्षेत्र केंद्र की तुलना में अधिक कठोर हो सकते हैं, और वेल्ड के ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र ऐसी सूक्ष्मसंरचनाएँ विकसित कर सकते हैं जो मूल प्लेट या वेल्ड धातु, दोनों से भिन्न हों। किसी एक स्थान से प्राप्त तन्य मान स्वतः ही प्रत्येक स्थान या दिशा का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकता।

कण आकार, प्रावस्था-संतुलन और अवक्षेप

कण आकार इस बात का प्रत्यक्ष कारण है कि रासायनिक संरचना स्वतंत्र रूप से शक्ति या दृढ़ता प्रदान नहीं कर सकती। सूक्ष्म फेराइट कण सामान्यतः कण-सीमा सुदृढ़ीकरण के माध्यम से उपज शक्ति बढ़ाते हैं और विदलन-भंग के प्रति प्रतिरोध सुधार सकते हैं। मोटे कण प्रायः निम्न-तापमान आघात-दृढ़ता को कम करते हैं, हालांकि मापा गया परिणाम प्रावस्था-वितरण, समावेशन और परीक्षण-अभिविन्यास पर भी निर्भर करता है। कण-सूक्ष्मीकरण नियंत्रित रोलिंग, सामान्यीकरण या सूक्ष्म-मिश्रधातु अवक्षेपण से हो सकता है, जो ऑस्टेनाइट कण-वृद्धि को सीमित करता है।

प्रावस्था-संतुलन भी उतना ही महत्वपूर्ण है। फेराइट अपेक्षाकृत नरम और तन्य होता है; पर्लाइट अधिक मजबूत, लेकिन कम तन्य होता है; बेनाइट और मार्टेंसाइट उच्च शक्ति प्रदान कर सकते हैं, जबकि उनकी दृढ़ता उनकी आकृति-विज्ञान और टेम्परिंग से निर्धारित होती है। अवशिष्ट ऑस्टेनाइट सेवा या परीक्षण के दौरान रूपांतरित हो सकता है, जिससे आयामी स्थिरता और विरूपण-व्यवहार बदल जाता है। रासायनिक-संरचना तालिका कार्बन और मिश्रधातु तत्वों की सीमाएँ बता सकती है, लेकिन प्रसंस्करण और धातुवैज्ञानिक जानकारी के बिना यह नहीं बता सकती कि तैयार स्टील में 20% पर्लाइट, बेनाइटिक मैट्रिक्स या टेम्पर्ड मार्टेंसाइट है।

अवक्षेप एक और चर जोड़ते हैं। सूक्ष्म नियोबियम, वैनेडियम या टाइटेनियम कार्बोनाइट्राइड ऑस्टेनाइट कण-सीमाओं को पिन कर सकते हैं और रूपांतरण के बाद फेराइट को सुदृढ़ कर सकते हैं। उनका आकार, संख्या-घनत्व, संरचना और वितरण पुनःतापन, विरूपण और शीतलन पर निर्भर करते हैं। मोटे अवक्षेप शक्ति में बहुत कम योगदान दे सकते हैं, जबकि दरार के आरंभ-स्थल के रूप में कार्य कर सकते हैं। स्टेनलेस स्टीलों में कण-सीमाओं पर क्रोमियम कार्बाइड स्थानीय संक्षारण-प्रतिरोध को कम कर सकते हैं, भले ही स्थूल क्रोमियम विश्लेषण ग्रेड की सीमा के अनुरूप हो।

इसी कारण SSINA की सारणियाँ ASTM उत्पाद-विनिर्देशों के अंतर्गत आने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस-स्टील ग्रेडों के लिए भार-प्रतिशत संरचना को निर्दिष्ट यांत्रिक गुणों के साथ प्रस्तुत करती हैं, न कि एक तालिका को दूसरी का विकल्प मानती हैं। Nickel Institute भी रासायनिक, यांत्रिक, भौतिक और विनिर्देशन-संबंधी आँकड़ों को अलग-अलग गुण-वर्गों के रूप में प्रस्तुत करता है। Eurocode 3, EN 1993-1-1 के खंड 3.2.6 के अंतर्गत S235, S275, S355, S420, S450 और S460 के लिए डिज़ाइन गुण सूचीबद्ध करता है; ये मान एक नियंत्रक डिज़ाइन मानक, उत्पाद-श्रेणी, मोटाई और डिज़ाइन-उपयोग से संबद्ध होते हैं।

Handbook of Comparative World Steel Standards में दी गई तुलनात्मक सारणियों सहित ऐसी सारणियाँ अंतरराष्ट्रीय पदनामों के बीच अनुमानित संबंध दिखा सकती हैं, लेकिन वे समतुल्यता स्थापित नहीं करतीं। Engineering ToolBox द्वारा प्रकाशित प्रतिनिधि संरचना-तुलनाएँ सामान्य अभिमुखीकरण के लिए उपयोगी हैं, जबकि नियंत्रक सीमाएँ और यांत्रिक आवश्यकताएँ संबंधित उत्पाद-विनिर्देशन से ही प्राप्त होनी चाहिए। नियंत्रक मानक, उत्पाद-रूप, मोटाई, ऊष्मा-उपचार, परीक्षण-दिशा और परीक्षण-विधि यह निर्धारित करते हैं कि किसी रिपोर्ट किए गए मान का अर्थ क्या है। रासायनिक संरचना व्याख्या की शुरुआत करती है। वह इसे पूरा नहीं करती।

यांत्रिक-गुणधर्म सारणियाँ: स्तम्भों का अर्थ

यांत्रिक-गुणधर्म सारणी, रासायनिक-संरचना सारणी का दूसरा संस्करण नहीं होती। इसमें बताया जाता है कि किसी निर्दिष्ट उत्पाद से किसी निर्धारित परीक्षण में किस प्रकार का व्यवहार अपेक्षित है या किस व्यवहार की आवश्यकता है। परिणाम इस्पात के ग्रेड-निर्देशन, उत्पाद के रूप, ऊष्मा-उपचार, अनुप्रस्थ काट के आकार, मोटाई, नमूना लेने के स्थान, परीक्षण-दिशा, तापमान और लागू मानक पर निर्भर करता है।

यह भेद महत्वपूर्ण है, क्योंकि किसी ग्रेड का नाम अपने-आप में पदार्थ की पूर्ण पहचान नहीं होता। ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties, बार-इस्पात से संबंधित जानकारी को ग्रेड, संरचना, प्रसंस्करण-अवस्था, अनुप्रस्थ काट के आकार और वांछित न्यूनतम yield strength के आधार पर व्यवस्थित करता है। इसलिए, जब उत्पाद का रूप या आयाम बदलता है, तो वही नाममात्र ग्रेड अलग-अलग गुण-आवश्यकताओं के साथ दिखाई दे सकता है। किसी ग्रेड के सामने उत्पाद-विनिर्देशन बताए बिना एक strength value देने वाली सारणी सामान्य अभिमुखीकरण के लिए उपयोगी हो सकती है, लेकिन वह नियंत्रक विनिर्देशन नहीं होती।

ASTM के इस्पात मानक carbon, structural, stainless, ferritic, austenitic और alloy steels के लिए रासायनिक, यांत्रिक, धातुकर्मीय तथा अन्य पदार्थ-संबंधी आवश्यकताओं को शामिल करते हैं। AISC भी स्पष्ट करता है कि structural-steel shapes और plates के विनिर्देशों में सामान्यतः रासायनिक-संरचना तथा यांत्रिक-गुणधर्म—दोनों की आवश्यकताएँ होती हैं। इन दोनों प्रकार के स्तम्भ अलग-अलग प्रश्नों का उत्तर देते हैं: रासायनिक संरचना यह सीमित करती है कि कौन-से तत्व उपस्थित हो सकते हैं, जबकि यांत्रिक परीक्षण आपूर्ति किए गए उत्पाद की प्रतिक्रिया की पुष्टि करता है।

Yield strength और tensile strength

Yield strength वह stress है जिस पर परीक्षण specimen निर्दिष्ट स्थायी plastic deformation से गुजरना आरम्भ करता है। कुछ steels के लिए stress–strain curve में स्पष्ट upper और lower yield point दिखाई देते हैं। अन्य steels के लिए मानक proof stress का उपयोग करता है—आमतौर पर वह stress जो 0.2% permanent strain उत्पन्न करता है और जिसे अनेक यूरोपीय मानकों में $R_{p0.2}$ के रूप में लिखा जाता है या लागू ASTM विधि के अनुसार yield strength के रूप में रिपोर्ट किया जाता है। सटीक परिभाषा परीक्षण मानक और उत्पाद-विनिर्देशन से ली जानी चाहिए।

सारणी में दिया गया minimum yield strength एक आवश्यकता है, न कि इस्पात के प्रत्येक टुकड़े के व्यवहार का पूर्वानुमान। यदि ASTM A572/A572M किसी निर्दिष्ट grade, thickness range और product form के लिए न्यूनतम yield strength निर्धारित करता है, तो अनुरूप परीक्षण-परिणाम को निर्दिष्ट प्रक्रिया के अंतर्गत उस value के बराबर या उससे अधिक होना चाहिए। वास्तविक मापी गई yield strength इससे अधिक हो सकती है। इसमें heat, thickness, rolling reduction, cooling rate, sampling position और test direction के कारण भिन्नता आ सकती है। न्यूनतम value को मापे गए गुण के रूप में प्रस्तुत करने से यह महत्वपूर्ण भेद समाप्त हो जाता है।

Tensile strength, जिसे ultimate tensile strength भी कहा जाता है, tensile test के दौरान प्राप्त अधिकतम engineering stress है। इसकी गणना specimen पर लगाए गए अधिकतम load को उसके मूल cross-sectional area से विभाजित करके की जाती है। अधिकतम load के बाद स्थानीय necking हो सकती है और engineering stress घट सकता है, भले ही fracture तक पदार्थ का deformation जारी रहे।

Ultimate tensile strength, design resistance के समान नहीं होती। Structural design value को लागू design code के माध्यम से निर्धारित किया जाता है। इसमें resistance factors, partial factors, buckling rules, connection provisions और thickness-dependent limits लागू हो सकते हैं। Eurocode 3, EN 1993-1-1 Section 3.2.6, S235, S275, S355, S420, S450 और S460 के लिए design material properties सूचीबद्ध करता है। ये values एक design framework का हिस्सा हैं; इन्हें सामान्य “tensile strength” स्तम्भ में सीधे नहीं डालना चाहिए और न ही इन्हें प्रत्यक्ष test results मानना चाहिए।

परीक्षण स्वयं भी कुछ शर्तें निर्धारित करता है। ASTM E8/E8M और ISO 6892-1 specimen geometry, gauge length, loading rate, strain measurement और calculation जैसे विवरण निर्दिष्ट करते हैं। Plate, bar, tube और forging के लिए specimen के अनुमत स्थान और अभिविन्यास अलग-अलग हो सकते हैं। Longitudinal और transverse results को एक-दूसरे के स्थान पर नहीं रखा जा सकता, विशेषकर rolled products में, जहाँ inclusions, texture और banded microstructures दिशात्मक भिन्नताएँ उत्पन्न करते हैं।

केवल chemistry से परिणाम निर्धारित नहीं किया जा सकता। ASM International की Metals Handbook के अनुसार carbon- और alloy-steel properties, chemical composition, processing और microstructure के संयुक्त प्रभावों का परिणाम होती हैं। Carbon, manganese, chromium, nickel, molybdenum और अन्य elements hardenability तथा phase formation को प्रभावित करते हैं, लेकिन rolling, quenching, tempering, normalizing, precipitation और cooling history यह निर्धारित करते हैं कि यह संभाव्यता वास्तव में किस प्रकार व्यक्त होगी।

Elongation, reduction of area और ductility

Elongation fracture से पहले होने वाले plastic extension को मापता है। इसे सामान्यतः प्रतिशत के रूप में रिपोर्ट किया जाता है:

$$A=\frac{L_f-L_0}{L_0}\times 100$$

माप-लंबाईमाप-लंबाई तनन-परीक्षण नमूने की चिह्नित प्रारंभिक लंबाई, जिस पर elongation मापी जाती है।

जहाँ $L_0$ मूल gauge length है और $L_f$ fracture के बाद की gauge length है; इसके लिए टूटे हुए टुकड़ों को सावधानीपूर्वक फिर से ठीक स्थिति में मिलाया जाता है। यह संख्या gauge length और specimen type के साथ ही सार्थक होती है। रिपोर्ट किया गया “20% elongation” यह नहीं बताता कि परिणाम में proportional gauge length, 50 mm gauge length, subsize specimen या कोई अन्य configuration उपयोग की गई थी।

इसी कारण अलग-अलग मानकों से प्राप्त elongation values कभी-कभी असंगत दिखाई दे सकती हैं, भले ही steels समान हों। छोटी gauge lengths स्थानीय necking के योगदान को अधिक मात्रा में दर्ज करती हैं और लंबी gauge lengths की तुलना में अधिक प्रतिशत दे सकती हैं। Product thickness उपलब्ध specimen geometry को प्रभावित करती है और कभी-कभी निर्दिष्ट minimum elongation को भी प्रभावित करती है। इसलिए सारणियों में elongation को सार्वभौमिक grade constant के रूप में प्रस्तुत करने के बजाय test designation और gauge length को बनाए रखना चाहिए।

Reduction of area fracture location पर cross-sectional area में हुई कमी को मापता है:

$$Z=\frac{A_0-A_f}{A_0}\times 100$$

जहाँ $A_0$ मूल area है और $A_f$ सबसे छोटा अंतिम area है। यह स्थानीय plastic deformation के प्रति विशेष रूप से संवेदनशील होता है और elongation से अलग जानकारी देता है। किसी steel में reduction of area पर्याप्त हो सकता है, जबकि उसका elongation अलग हो, क्योंकि दोनों measurements uniform strain, necking, specimen geometry और fracture location के प्रति अलग-अलग प्रतिक्रिया देते हैं।

दोनों measures ductility के संकेतक हैं, लेकिन ductility कोई एकल material constant नहीं है। इसमें किसी विशेष stress state, temperature, strain rate और geometry के अंतर्गत cracking के बिना plastic strain बनाए रखने की क्षमता शामिल होती है। Tensile elongation result से hydrogen cracking, bend cracking, weld heat-affected-zone cracking या notch के नीचे fracture के प्रति resistance स्थापित नहीं की जा सकती। इसी प्रकार, high elongation का अर्थ अपने-आप high toughness नहीं होता।

SSINA की austenitic stainless-steel grades संबंधी सारणियाँ उचित प्रारूप का उदाहरण प्रस्तुत करती हैं: weight-percent composition को संबंधित ASTM product specifications के अंतर्गत निर्दिष्ट mechanical properties से अलग दिखाया जाता है। Nickel Institute भी chemical composition, mechanical properties, physical properties और specification data को अलग-अलग रखता है। Comparative table इन categories को आस-पास के पृष्ठों पर रख सकती है, लेकिन केवल साथ-साथ होने से वे interchangeable नहीं बन जातीं।

Hardness, impact toughness और fatigue-related data

Hardness स्थानीय plastic deformation के प्रति resistance है, जिसे सामान्यतः Brinell, Rockwell, Vickers या Knoop methods से मापा जाता है। HBW 190, 90 HRB या 210 HV जैसी value scale, indenter, applied force और test standard के बिना अधूरी होती है। Surface condition, curvature, decarburization, coating और स्थानीय microstructure reading को बदल सकते हैं।

Hardness-to-tensile-strength conversions correlations होती हैं, physical laws नहीं। इन्हें सामान्यतः विशेष steel families और hardness ranges के लिए विकसित किया जाता है। कोई conversion austenitic stainless steel, heavily alloyed tool steel, case-hardened material, weld metal या strong hardness gradient वाले product के लिए अनुपयुक्त हो सकता है। जब tensile strength acceptance या design को नियंत्रित करती हो, तब ASTM conversion tables को specified tensile test का स्थान नहीं लेना चाहिए।

Impact energy notch किए गए specimen द्वारा अचानक fracture के दौरान absorb की गई energy को मापती है। इसे सामान्यतः ASTM E23 या equivalent standard के अंतर्गत Charpy V-notch test से मापा जाता है। Reported value specimen orientation, notch geometry, temperature, dimensions और test procedure पर निर्भर करती है। −20 °C पर 27 J जैसा Charpy result उस test condition का वर्णन करता है; यह कोई सार्वभौमिक toughness constant नहीं है।

Impact energy को fracture toughness से भी अलग समझना चाहिए। Fracture toughness, जिसे अक्सर $K_{\mathrm{IC}}$, $J_{\mathrm{IC}}$ या संबंधित parameter के रूप में रिपोर्ट किया जाता है, निर्दिष्ट specimen geometry, thickness, loading mode और constraint condition के अंतर्गत crack-tip resistance को दर्शाती है। Charpy energy material screening और quality control में सहायक हो सकती है, लेकिन इसे plane-strain fracture-toughness value के सीधे विकल्प के रूप में इस्तेमाल नहीं किया जा सकता।

Fatigue data repeated या fluctuating stress के अंतर्गत व्यवहार का वर्णन करते हैं। S–N curve stress amplitude और failure तक cycles के बीच संबंध बताती है, जबकि crack-growth curve सामान्यतः $\mathrm{da}/\mathrm{dN}$ और stress-intensity-factor range $\Delta K$ के बीच संबंध बताती है, जैसा कि ASTM E647 में है। Results stress ratio, frequency, surface finish, residual stress, environment, specimen size, notch condition और failure की definition पर निर्भर करते हैं। इसलिए सारणी में दी गई एकल fatigue strength तब तक अर्थहीन है, जब तक ये conditions भी उसके साथ न दी जाएँ।

Handbook of Comparative World Steel Standards इसी कारण chemical-composition comparisons को mechanical-property comparisons से अलग रखता है। Cross-standard grade matches समान intended chemistry का संकेत दे सकते हैं, लेकिन वे identical yield strength, impact performance, fatigue behavior या acceptance requirements सिद्ध नहीं करते। एक जिम्मेदार सारणी में governing standard, product form, thickness या section range, test method, direction, temperature और यह जानकारी स्पष्ट होनी चाहिए कि प्रत्येक value minimum requirement, measured result, typical value या design parameter है।

अनुभाग का आकार, मोटाई, उत्पाद का रूप और परीक्षण की दिशा

किसी स्टील ग्रेड का नाम यांत्रिक गुणों के एक निश्चित समूह की पहचान नहीं करता। अपेक्षित यील्ड स्ट्रेंथ, तनन स्ट्रेंथ, प्रत्यास्थता-वृद्धि, आघात ऊर्जा, कठोरता और अनुमत विचलन मोटाई, अनुप्रस्थ-काट आकार, उत्पाद के रूप, ऊष्मा उपचार और परीक्षण की दिशा पर निर्भर कर सकते हैं। इसलिए ऐसी तालिका, जिसमें इन योग्यताओं के बिना “AISI 4140” या “S355” दिया गया हो, अपूर्ण है, भले ही उसका रासायनिक विश्लेषण लगभग सही हो।

मोटाई-निर्भर स्ट्रेंथ आवश्यकताएँ

मोटाई स्टील उत्पाद के तापीय इतिहास को बदल देती है। रोलिंग या नॉर्मलाइज़िंग के बाद पतली प्लेट तेजी से ठंडी होती है; भारी फोर्जिंग या मोटी प्लेट अधिक धीरे ठंडी होती है, जिससे अलग-अलग फेज़ रूपांतरण, ग्रेन वृद्धि और सेग्रिगेशन प्रभाव संभव होते हैं। परिणामी माइक्रोस्ट्रक्चर स्ट्रेंथ और टफनेस को बदल सकता है, भले ही लैडल विश्लेषण उसी संघटन-सीमा के भीतर बना रहे। ASM International के अनुसार, कार्बन- और अलॉय-स्टील के गुण रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण और माइक्रोस्ट्रक्चर के संयुक्त परिणाम होते हैं। रसायन-विश्लेषण विनिर्देशन का केवल एक भाग है।

इसी कारण अनेक उत्पाद मानक मोटाई बढ़ने पर निर्दिष्ट न्यूनतम यील्ड स्ट्रेंथ को कम कर देते हैं। इसका कारण केवल ज्यामितीय नहीं है। मोटे सेक्शन को समान रूप से ठंडा करना अधिक कठिन होता है, और उसके केंद्र को सतह के समान रिफाइनमेंट या रूपांतरण प्राप्त नहीं हो सकता। इसलिए ऐसी तालिका, जो हर मोटाई के लिए एक ही यील्ड-स्ट्रेंथ मान निर्धारित करती है, भारी सामग्री के लिए आवश्यकता को बढ़ा-चढ़ाकर दिखा सकती है या आकार-श्रेणियों के बीच के अंतर को कम करके दिखा सकती है।

16 mm तक की नाममात्र पराभव सामर्थ्य (MPa)16 mm से अधिक और 40 mm तक की पराभव सामर्थ्य (MPa)

Eurocode 3, EN 1993-1-1 के अनुभाग 3.2.6 में S235, S275, S355, S420, S450 और S460 के लिए अपनी डिज़ाइन-प्रॉपर्टी तालिका के माध्यम से इस बिंदु को स्पष्ट करता है। तालिका में दी गई नाममात्र यील्ड स्ट्रेंथ नाममात्र मोटाई से संबद्ध है और मोटाई बढ़ने पर कम मान लागू होते हैं। इसलिए “S355” का अर्थ यह नहीं है कि प्रत्येक उत्पाद और प्रत्येक मोटाई की डिज़ाइन यील्ड स्ट्रेंथ 355 MPa होगी। यह पदनाम किसी लागू यूरोपीय मानक के अंतर्गत एक वर्ग की पहचान करता है; लागू होने वाला मान मोटाई निर्धारित करती है।

यही सावधानी ASTM उत्पादों पर भी लागू होती है। ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties, ग्रेड, रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण अवस्था, सेक्शन आकार और वांछित न्यूनतम यील्ड स्ट्रेंथ के आधार पर बार-चयन संबंधी मार्गदर्शन प्रस्तुत करता है। यह संरचना महत्वपूर्ण है। इससे स्पष्ट होता है कि ग्रेड-प्रविष्टि पूर्ण सामग्री-विनिर्देशन नहीं होती, जब तक पाठक यह भी न जानता हो कि बार को एनील्ड, नॉर्मलाइज़्ड, क्वेंच्ड और टेम्पर्ड अवस्था में या किसी अन्य सूचीबद्ध अवस्था में आपूर्ति किया गया था, तथा उसका संबंधित व्यास या समतुल्य सेक्शन आकार क्या था।

इसलिए यांत्रिक-गुणों की तालिका में स्रोत मानक में मुद्रित मोटाई या आकार-अंतराल को बनाए रखना चाहिए। कई अंतरालों को एक “विशिष्ट” मान से बदलने पर तालिका पढ़ने में आसान हो जाती है, लेकिन वह विनिर्देशन के प्रति कम विश्वसनीय रहती है।

बार, प्लेट, शेप, फोर्जिंग और शीट

उत्पाद का रूप केवल दिखावटी लेबल नहीं है। यह एक अलग विनिर्माण मार्ग की पहचान करता है, और वही मार्ग ग्रेन-फ्लो, सतह की अवस्था, अवशिष्ट तनाव, इनक्लूज़न वितरण तथा प्राप्त की जा सकने वाली यांत्रिक विशेषताओं को नियंत्रित करता है।

बार सामान्यतः हॉट-रोलिंग, कोल्ड-फिनिशिंग या बड़े रोल्ड स्टॉक से मशीनिंग द्वारा बनाए जाते हैं। उनकी आवश्यकताएँ व्यास, चौड़ाई या अनुप्रस्थ-काट क्षेत्रफल के आधार पर व्यवस्थित हो सकती हैं। ASTM A400 इस संदर्भ में विशेष रूप से उपयोगी है, क्योंकि यह बार ग्रेड को अलग-थलग रासायनिक नामों के रूप में प्रस्तुत नहीं करता; यह संघटन और न्यूनतम यील्ड-स्ट्रेंथ संबंधी मार्गदर्शन को प्रसंस्करण अवस्था तथा सेक्शन आकार से जोड़ता है। एनील्ड अवस्था वाले 4140 बार को केवल इसलिए क्वेंच्ड-एंड-टेम्पर्ड 4140 बार के समान स्ट्रेंथ मान नहीं दिए जा सकते कि दोनों में क्रोमियम, मोलिब्डेनम, कार्बन और मैंगनीज़ की नाममात्र मात्राएँ समान हैं।

प्लेट और स्ट्रक्चरल शेप अलग-अलग रोलिंग प्रक्रियाओं का पालन करते हैं। AISC के अनुसार, स्ट्रक्चरल स्टील शेप और प्लेट के लिए ASTM विनिर्देशों में सामान्यतः रासायनिक-संघटन तथा यांत्रिक-गुण, दोनों की आवश्यकताएँ शामिल होती हैं। उदाहरण के लिए, ASTM A572/A572M प्लेट, शेप और बार जैसे उत्पादों में प्रयुक्त हाई-स्ट्रेंथ लो-अलॉय स्ट्रक्चरल स्टील को नियंत्रित करता है, लेकिन लागू आवश्यकताएँ फिर भी खरीद-विनिर्देशन में लिखे उत्पाद और ग्रेड-पदनाम पर निर्भर करती हैं। किसी रोल्ड स्ट्रक्चरल शेप के लिए सूचीबद्ध मान को उसी नाममात्र ग्रेड की मोटी प्लेट पर स्वतः लागू नहीं किया जाना चाहिए।

शीट की अपनी फॉर्मिंग और सतह-संबंधी आवश्यकताएँ होती हैं। कोल्ड-रिड्यूस्ड शीट के यांत्रिक गुण टेम्पर, फॉर्मिंग क्वालिटी या बेक-हार्डनिंग अवस्था द्वारा नियंत्रित हो सकते हैं, जबकि हॉट-रोल्ड शीट के लिए अलग विनिर्देशन और मोटाई-सीमा हो सकती है। इसी प्रकार, “Stainless steel 304” अपने आप में पर्याप्त पहचान नहीं है: ASTM A240/A240M में प्लेट, शीट और स्ट्रिप के लिए दी गई आवश्यकताएँ ASTM A276/A276M बार आवश्यकताओं या ASTM A182/A182M फोर्ज्ड घटकों की आवश्यकताओं के साथ परस्पर विनिमेय नहीं हैं। SSINA की तालिकाएँ ASTM उत्पाद-विनिर्देशों के अंतर्गत आने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस ग्रेड के लिए भार-प्रतिशत संघटन को निर्दिष्ट यांत्रिक गुणों के साथ प्रस्तुत करती हैं, लेकिन वे गुण संबंधित उत्पाद मानक से ही जुड़े रहते हैं।

फोर्जिंग एक और अंतर प्रस्तुत करती है। फोर्जिंग-विकृति ग्रेन को रिफाइन कर सकती है और दिशात्मक फ्लो उत्पन्न कर सकती है, जबकि अंतिम ऊष्मा उपचार प्लेट या बार के लिए प्रयुक्त उपचार से अलग निर्दिष्ट किया जा सकता है। फास्टनर में और भी शर्तें जुड़ती हैं, जिनमें कोल्ड हेडिंग, थ्रेड ज्यामिति, प्रूफ लोड और ऊष्मा उपचार शामिल हैं। कार्बन या अलॉय स्टील की रासायनिक-संघटन तालिका किसी संभावित मिलान को दिखा सकती है, फिर भी फास्टनर विनिर्देशन ऐसे यांत्रिक मानदंड निर्धारित कर सकता है जो सामान्य बार मानक में अनुपस्थित हों।

इसी कारण तुलनात्मक संदर्भों को सावधानी से पढ़ना आवश्यक है। Handbook of Comparative World Steel Standards अंतरराष्ट्रीय पदनाम प्रणालियों में रासायनिक-संघटन तुलनाओं को यांत्रिक-गुण तुलनाओं से अलग रखता है। दो पदनामों के बीच रासायनिक मिलान इस बात का प्रमाण नहीं है कि उनके उत्पाद मानक, मोटाई-सीमाएँ, ऊष्मा उपचार या परीक्षण आवश्यकताएँ समतुल्य हैं।

अनुदैर्ध्य, अनुप्रस्थ और मोटाई-पार व्यवहार

रोलिंग ग्रेन को खींचती है, इनक्लूज़न को संरेखित करती है और सेग्रिगेशन को पुनर्वितरित करती है। परिणामस्वरूप, कोई प्लेट या बार अपनी लंबाई के साथ, अपनी चौड़ाई के आर-पार और अपनी मोटाई के माध्यम से अलग-अलग गुण दिखा सकता है। अनुदैर्ध्य दिशा सामान्यतः मुख्य रोलिंग या एक्सट्रूज़न दिशा के समानांतर होती है; अनुप्रस्थ दिशा उत्पाद के तल में उसके लंबवत होती है; और मोटाई-पार परीक्षण शॉर्ट-ट्रांसवर्स दिशा का नमूना लेता है।

दिशाओं के बीच तनन स्ट्रेंथ में मामूली अंतर हो सकता है, लेकिन प्रत्यास्थता-वृद्धि, क्षेत्रफल में कमी, आघात टफनेस और फ्रैक्चर का स्वरूप अधिक स्पष्ट रूप से भिन्न हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, लंबी खिंची हुई मैंगनीज़ सल्फाइड इनक्लूज़न शॉर्ट-ट्रांसवर्स दिशा में कमजोर मार्ग के रूप में कार्य कर सकती हैं। मोटी प्लेट में सेंटरलाइन सेग्रिगेशन या लैमेलर-टियरिंग के प्रति कम प्रतिरोध भी हो सकता है; यह विफलता का ऐसा प्रकार है जो प्लेट की मोटाई के आर-पार तनन विकृति से संबद्ध होता है।

अनुदैर्ध्य तनन परिणाम को इस प्रकार रिपोर्ट नहीं किया जाना चाहिए मानो वह अनुप्रस्थ डक्टिलिटी की गारंटी देता हो। इसी तरह, किसी एक अभिविन्यास पर मापे गए Charpy आघात मान को मानक के नमूना-ग्रहण और नॉच-अभिविन्यास नियमों की जाँच किए बिना दूसरे अभिविन्यास पर लागू नहीं करना चाहिए। उत्पाद मानक अक्सर यह निर्दिष्ट करते हैं कि नमूने अनुदैर्ध्य होंगे या अनुप्रस्थ, उन्हें कहाँ से निकाला जाएगा और मोटाई अनुमत अभिविन्यास को किस प्रकार प्रभावित करती है। ये विवरण रिपोर्ट की गई प्रत्यास्थता-वृद्धि, टफनेस और एनीसोट्रॉपी को बदल सकते हैं।

व्यावहारिक नियम सीधा है: ग्रेड, लागू मानक, उत्पाद का रूप, मोटाई या सेक्शन आकार, प्रसंस्करण अवस्था और परीक्षण की दिशा—इन सभी को एक साथ दर्ज करें। पहचान की इस श्रृंखला के बिना, कोई संघटन तालिका रासायनिक रूप से उपयोगी हो सकती है, जबकि उसके साथ दिया गया यांत्रिक-गुण मान किसी भिन्न स्टील उत्पाद से संबंधित हो सकता है।

तुलनात्मक सारणियों में कार्बन और मिश्रधातु इस्पात

इस्पात की एक सारणी कई अलग-अलग प्रश्नों का उत्तर दे सकती है, लेकिन एक ही स्तंभ से नहीं। रासायनिक-संरचना सारणी कार्बन, मैंगनीज, सिलिकॉन, क्रोमियम, निकेल, मोलिब्डेनम, फॉस्फोरस और सल्फर जैसे तत्त्वों की सीमाएँ या परास बताती है। कठोरणीयता सारणी यह वर्णित करती है कि शमन की गई सतह के नीचे इस्पात कितनी गहराई तक कठोरता विकसित कर सकता है। यांत्रिक-गुणधर्म सारणी निर्दिष्ट या परीक्षण से प्राप्त पराभव सामर्थ्य, तनन सामर्थ्य, बढ़ाव, कठोरता, आघात ऊर्जा या थकान-संबंधी आँकड़े देती है। इन कार्यों को आपस में भ्रमित करना उन सामान्य कारणों में से एक है, जिनकी वजह से ग्रेड-तुलना वाले पृष्ठ गलत सीमाएँ प्रस्तुत करते हैं।

केवल ग्रेड-पदनाम से यह विषय निर्धारित नहीं हो जाता। ASTM A400, इस्पात छड़ों के लिए मानक अभ्यास: चयन मार्गदर्शिका, संघटन और यांत्रिक गुणधर्म, छड़ वाले इस्पातों को ग्रेड, रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण अवस्था, अनुप्रस्थ काट के आकार और वांछित न्यूनतम पराभव सामर्थ्य के आधार पर व्यवस्थित करता है। यह संरचना इस बात के विरुद्ध चेतावनी देती है कि ग्रेड-नाम को पूर्ण पदार्थ-पहचान मान लिया जाए। कोई सारणी रासायनिक संघटन की सही तुलना कर सकती है, फिर भी गलत सामर्थ्य निर्दिष्ट कर सकती है, क्योंकि दिया गया मान किसी भिन्न उत्पाद-रूप, ऊष्मा-उपचार, व्यास या मोटाई पर लागू हो सकता है।

कार्बन-इस्पात की संघटन-परास

कार्बन इस्पातों को सामान्यतः कार्बन की मात्रा और अन्य मिश्रधातु तत्त्वों की अपेक्षाकृत कम मात्राओं के आधार पर व्यवस्थित किया जाता है। तुलना-सारणी में निम्न-कार्बन ग्रेड लगभग 0.05–0.25 भार-% C, मध्यम-कार्बन ग्रेड लगभग 0.25–0.60 भार-% C और उच्च-कार्बन ग्रेड लगभग 0.60 भार-% C से अधिक दिखाई दे सकता है। ये वर्गीकरण-परास हैं, सार्वभौमिक विनिर्देशन-सीमाएँ नहीं। सीमा-मूल्य तकनीकी संदर्भों, राष्ट्रीय प्रणालियों, उत्पाद मानकों और ऐतिहासिक उपयोग के अनुसार अलग-अलग होते हैं।

Engineering ToolBox की तुलनात्मक सारणी भार-प्रतिशत कार्बन, क्रोमियम, मैंगनीज, मोलिब्डेनम, निकेल, फॉस्फोरस, सल्फर और सिलिकॉन का उपयोग करके प्रतिनिधि इस्पात ग्रेडों को एक-दूसरे के साथ रखती है। यह व्यापक रासायनिक संबंधों को समझने के लिए उपयोगी है: साधारण कार्बन इस्पात में सामान्यतः जानबूझकर मिलाया गया क्रोमियम, निकेल या मोलिब्डेनम बहुत कम होता है, जबकि निम्न-मिश्रधातु इस्पात में इनमें से एक या अधिक तत्त्व नियंत्रित मात्रा में मिलाए जाते हैं। इसे क्रय-विनिर्देशन या हीट प्रमाणपत्र के लिए नियंत्रक रासायनिक संघटन के रूप में सीधे कॉपी नहीं करना चाहिए। प्रतिनिधि मान किसी सामान्य ग्रेड-परिवार को दर्शाते हैं; कोई मानक अनुमत परास, अधिकतम, न्यूनतम या अवशिष्ट-तत्त्व की सीमा निर्दिष्ट करता है।

“कार्बन इस्पात” का अर्थ यह भी नहीं है कि केवल कार्बन ही नियंत्रित तत्त्व है। मैंगनीज सामर्थ्य और कठोरणीयता को प्रभावित करता है, सिलिकॉन का उपयोग ऑक्सीहरण और सामर्थ्य-वृद्धि के लिए किया जा सकता है, तथा फॉस्फोरस और सल्फर को सामान्यतः सीमित किया जाता है, क्योंकि इनकी अधिक मात्रा दृढ़ता, तन्यता, वेल्डनीयता या उष्ण-कार्य व्यवहार को प्रभावित कर सकती है। लागू ASTM, EN, JIS या किसी अन्य उत्पाद-विनिर्देशन से यह तय होता है कि कौन-सी सीमाएँ लागू होंगी। ASTM के इस्पात मानक कार्बन, संरचनात्मक, स्टेनलेस, फेरिटिक, ऑस्टेनिटिक और मिश्रधातु इस्पातों के लिए रासायनिक, यांत्रिक, धातुकर्मीय और पदार्थ-संबंधी आवश्यकताओं को समेटते हैं; इसलिए पदनाम का अर्थ केवल उसके नियंत्रक मानक और उत्पाद-श्रेणी के संदर्भ में ही होता है।

कार्बन की मात्रा को सीधे किसी सुनिश्चित तनन सामर्थ्य में परिवर्तित नहीं किया जा सकता। समान नाममात्र रासायनिक संघटन से भी गर्म रोलिंग, सामान्यीकरण, शमन और टेम्परिंग, एनीलिंग या शीत-परिष्करण के बाद अलग-अलग गुणधर्म प्राप्त हो सकते हैं। ASM International कार्बन और मिश्रधातु इस्पातों के गुणधर्मों को रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण और सूक्ष्मसंरचना के संयुक्त परिणाम के रूप में वर्णित करता है। दाने का आकार, पर्लाइट का अंतराल, मार्टेंसाइट का अंश, कार्बाइड का वितरण, अवशिष्ट प्रतिबल और टेम्परिंग की अवस्था, ग्रेड-पदनाम बदले बिना मापे गए परिणाम को बदल सकते हैं।

निम्न-मिश्रधातु सामर्थ्य-वृद्धि और कठोरणीयता

निम्न-मिश्रधातु इस्पातों में कार्बन–मैंगनीज आधार से आगे नियंत्रित मात्रा में तत्त्व मिलाए जाते हैं, ताकि सामर्थ्य, कठोरणीयता, दृढ़ता, टेम्परिंग-प्रतिरोध, घिसाव-प्रतिक्रिया या उच्च-तापमान व्यवहार में परिवर्तन किया जा सके। “निम्न-मिश्रधातु” एक वर्गीकरण-विवरण है, किसी विशेष सामर्थ्य-स्तर का आश्वासन नहीं। 0.30% C वाला क्रोमियम-मोलिब्डेनम इस्पात और सामान्यीकृत संरचनात्मक इस्पात दोनों किसी मिश्रधातु-सारणी में दिखाई दे सकते हैं, फिर भी उनका विनिर्देशन और परीक्षण अलग-अलग उद्देश्यों के लिए किया जाता है।

सामर्थ्य कई तंत्रों के माध्यम से बढ़ सकती है। मिश्रधातु तत्त्व दाने के आकार को सूक्ष्म कर सकते हैं, ठोस-विलयन सामर्थ्य-वृद्धि कर सकते हैं, कार्बाइड या नाइट्राइड बना सकते हैं, अथवा शीतलन के बाद मार्टेंसाइट की अधिक मात्रा बनने में सहायता कर सकते हैं। प्रसंस्करण यह निर्धारित करता है कि ये तंत्र वास्तव में किस सीमा तक विकसित होंगे। शमन और टेम्परिंग की गई 4140-प्रकार की इस्पात में उसी रासायनिक संघटन की एनील्ड अवस्था की तुलना में कहीं अधिक सामर्थ्य और कठोरता हो सकती है, जबकि सामान्यीकृत अवस्था तन्यता और दृढ़ता का अलग संतुलन प्रदान कर सकती है।

कठोरणीयता और कठोरता एक ही नहीं हैं। कठोरता किसी स्थान या परीक्षण-सतह पर मापे जाने वाले प्रतिरोध को कहते हैं। कठोरणीयता शीतलन के दौरान किसी निश्चित गहराई तक कठोर रूपांतरण-उत्पाद बनाने की इस्पात की क्षमता है। Metallus की धातुकर्मविदों के लिए व्यावहारिक आँकड़े नामक पुस्तक मानक इस्पातों को रासायनिक संघटन, कठोरणीयता-सूचना और विमीय सहनशीलताओं के साथ प्रस्तुत करती है, जिससे स्पष्ट होता है कि इन आँकड़ों को सारणी के अलग-अलग क्षेत्रों में क्यों रखा जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, Jominy अंतिम-शमन वक्र शमन किए गए सिरे से दूरी के अनुसार कठोरता दर्शाता है; यह अपने-आप किसी तैयार छड़ की पराभव सामर्थ्य को प्रमाणित नहीं करता।

अनुप्रस्थ काट का आकार महत्त्वपूर्ण है, क्योंकि मोटी छड़ का केंद्र उसकी सतह की तुलना में अधिक धीरे ठंडा होता है। 25 mm अनुप्रस्थ काट के लिए पर्याप्त कठोरणीयता वाला इस्पात 100 mm अनुप्रस्थ काट में उसी रूपांतरित सूक्ष्मसंरचना को प्राप्त नहीं कर सकता। शमन माध्यम, हलचल, भट्ठी-प्रक्रिया, पूर्ववर्ती ऑस्टेनाइट-दाने का आकार और टेम्परिंग भी परिणाम को प्रभावित करते हैं। इसलिए ऐसी सारणी, जिसमें अवस्था, अनुप्रस्थ काट का आकार और परीक्षण-स्थान बताए बिना “विशिष्ट कठोरता” दी गई हो, तुलना-संबंधी आँकड़े तो देती है, लेकिन किसी सुनिश्चित गुणधर्म की गारंटी नहीं देती।

यांत्रिक-गुणधर्म की आवश्यकताओं को उत्पाद-विनिर्देशन नियंत्रित करता है। AISC बताता है कि संरचनात्मक आकारों और प्लेटों के लिए ASTM विनिर्देशों में सामान्यतः रासायनिक-संघटन तथा यांत्रिक-गुणधर्म, दोनों की आवश्यकताएँ होती हैं। इन आवश्यकताओं में न्यूनतम पराभव सामर्थ्य, तनन सामर्थ्य, बढ़ाव और कभी-कभी आघात-दृढ़ता शामिल हो सकती है। आवश्यक मान मोटाई के अनुसार बदल सकता है। Eurocode 3, EN 1993-1-1 की धारा 3.2.6, S235, S275, S355, S420, S450 और S460 के लिए अभिकल्पित पदार्थ-गुणधर्म सूचीबद्ध करता है; ये संबंधित संरचनात्मक पदनाम से जुड़े अभिकल्प-मान हैं, न कि कहीं और समान संख्या वाले प्रत्येक इस्पात के सार्वभौमिक गुणधर्म।

क्रोमियम, निकेल, मोलिब्डेनम और मैंगनीज की भूमिका

क्रोमियम कठोरणीयता बढ़ाता है और कार्बाइड-निर्माण, घिसाव-प्रतिरोध, ऑक्सीकरण-प्रतिरोध तथा संक्षारण-प्रतिरोध में योगदान दे सकता है। इसकी मात्रा और धातुकर्मीय अवस्था महत्त्वपूर्ण होती है। निम्न-मिश्रधातु, शमन और टेम्परिंग किए गए इस्पात में थोड़ी मात्रा में क्रोमियम मिलाने से वह स्टेनलेस ग्रेड के समतुल्य नहीं हो जाता। स्टेनलेस वर्गीकरण के लिए पर्याप्त क्रोमियम के साथ लागू कार्बन और अन्य तत्त्वों की सीमाएँ भी आवश्यक होती हैं, ताकि निर्दिष्ट संक्षारण-प्रतिरोधी संरचना बनी रहे।[5][5] Properties of Some Metals and Alloys. Nickel Institute. Nickel Institute technical guide.

निकेल कठोरणीयता और दृढ़ता बढ़ाता है, विशेषकर निम्न तापमान पर, और उपयुक्त संघटनों में ऑस्टेनिटिक संरचनाओं को स्थिर रखने में सहायता करता है। यह निकेल-मिश्रित निम्न-तापमान इस्पातों और ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस इस्पातों में महत्त्वपूर्ण है, लेकिन केवल इसकी उपस्थिति से इनमें से किसी एक श्रेणी की स्थापना नहीं होती। Nickel Institute अपने सारणीबद्ध संदर्भ में रासायनिक संघटन, यांत्रिक गुणधर्म, भौतिक गुणधर्म और विनिर्देशों को अलग-अलग रखता है; यह इन प्रमाण-प्रकारों को अलग बनाए रखने का उपयोगी नमूना है।

मोलिब्डेनम कठोरणीयता बढ़ाता है और टेम्परिंग के दौरान सामर्थ्य बनाए रखने में सहायता करता है। यह कुछ प्रकार के टेम्पर-भंगुरता जोखिमों को कम कर सकता है और उच्च-तापमान प्रदर्शन में सहायक हो सकता है। क्रोमियम-मोलिब्डेनम इस्पातों में इसका प्रभाव तुलना-सारणी में मुद्रित किसी एक प्रतिशत पर निर्भर नहीं करता, बल्कि कार्बन-स्तर, क्रोमियम-सामग्री, ऊष्मा-उपचार और अनुप्रस्थ काट के आकार पर निर्भर करता है।

कार्बन और निम्न-मिश्रधातु इस्पातों में मैंगनीज सामान्य तत्त्व है। यह ठोस-विलयन सामर्थ्य-वृद्धि में योगदान देता है, हानिकारक लौह-सल्फाइड प्रभावों को कम करने के लिए सल्फर के साथ संयोजित होता है और कठोरणीयता बढ़ाता है। हालांकि, इसकी अत्यधिक मात्रा वेल्डनीयता और रूपांतरण-व्यवहार को प्रभावित कर सकती है। इसलिए इसकी निर्दिष्ट परास को कार्बन, सल्फर, सिलिकॉन और प्रसंस्करण-अवस्था के साथ पढ़ना आवश्यक है।

विश्व इस्पात मानकों की तुलनात्मक पुस्तिका अंतरराष्ट्रीय पदनाम प्रणालियों में रासायनिक संघटन की तुलनात्मक सारणियों को यांत्रिक गुणधर्मों की सारणियों से अलग रखती है। यह पृथक्करण आवश्यक है। समान पदनाम उपयोगी संघटनात्मक तुलना का संकेत दे सकता है, लेकिन इससे पराभव सामर्थ्य, दृढ़ता, कठोरणीयता या ऊष्मा-उपचार प्रतिक्रिया की समतुल्यता सिद्ध नहीं होती। नियंत्रक मानक, उत्पाद-रूप, मोटाई, आपूर्ति-अवस्था, परीक्षण-दिशा और निर्दिष्ट परीक्षण-विधि ही यह निर्धारित करते हैं कि रिपोर्ट किए गए अंक का क्या अर्थ है।

स्टेनलेस-स्टील की संरचना और गुण-सारणी

स्टेनलेस-स्टील की कोई सारणी तभी उपयोगी होती है, जब उसका क्षेत्र स्पष्ट हो। उदाहरण के लिए, “304 स्टेनलेस स्टील” सामान्य रूप से पहचाने जाने वाले मिश्रधातु-परिवार की पहचान करता है, लेकिन इससे यह स्वतः स्पष्ट नहीं होता कि सामग्री शीट, प्लेट, बार, ट्यूब, फोर्जिंग या ASTM A240, ASTM A276, ASTM A479, ASTM A213 अथवा किसी अन्य विनिर्देशन के अंतर्गत आपूर्ति किया गया उत्पाद है। इन मानकों में अलग-अलग उत्पाद आवश्यकताएँ, ऊष्मा-उपचार नियम, आयाम, परीक्षण प्रावधान और यांत्रिक-गुण सीमाएँ निर्धारित हो सकती हैं।

यह अंतर संरचना-सारणी और गुण-सारणी को अलग करता है। संरचना-सारणी क्रोमियम, निकेल, कार्बन, मैंगनीज, सिलिकॉन, मोलिब्डेनम, फॉस्फोरस, सल्फर और नाइट्रोजन जैसे तत्वों के अनुमत भार-प्रतिशत परास बताती है। यांत्रिक-गुण सारणी किसी निर्दिष्ट उत्पाद और अवस्था के लिए न्यूनतम तन्य शक्ति, पराभव शक्ति, बढ़ाव या कठोरता जैसे मान प्रस्तुत करती है। ASTM A400 स्टील बार के संदर्भ में व्यापक सिद्धांत स्पष्ट करता है: चयन ग्रेड, रासायनिक संरचना, प्रसंस्करण-अवस्था, सेक्शन आकार और आवश्यक न्यूनतम पराभव शक्ति पर निर्भर करता है। इसलिए ग्रेड का नाम पहचान का संकेत है, पूर्ण सामग्री-विनिर्देशन नहीं।

SSINA, ASTM के उत्पाद-विनिर्देशों के अंतर्गत आने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस ग्रेडों के लिए संरचना-सारणी और निर्दिष्ट यांत्रिक गुण प्रकाशित करता है। Outokumpu की Stainless Steel Handbook भी ग्रेड की रासायनिक संरचना को यांत्रिक और भौतिक आँकड़ों से अलग रखती है। ये संदर्भ इसलिए मूल्यवान हैं क्योंकि वे सारणी-आधारित तुलना की सीमाएँ दिखाते हैं: रासायनिक संरचना किसी मिश्रधातु-परिवार की पहचान कर सकती है, जबकि गुण-संबंधी आवश्यकता किसी विशिष्ट उत्पाद मानक और आपूर्ति-अवस्था से संबंधित होती है।

ऑस्टेनिटिक, फेरिटिक, मार्टेंसिटिक और अन्य स्टेनलेस परिवार

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील, जिनमें 304, 304L, 316, 316L, 321, 347 और 310S शामिल हैं, सामान्यतः क्रोमियम-निकेल या क्रोमियम-निकेल-मोलिब्डेनम संरचनाओं तथा कमरे के तापमान पर ऑस्टेनिटिक सूक्ष्मसंरचना से पहचाने जाते हैं। इन्हें सामान्यतः मार्टेंसिटिक ग्रेडों की तरह शमन द्वारा कठोर नहीं किया जाता। फिर भी, विशेषकर शीट और पट्टी में, ठंडे कार्य के कारण उनकी शक्ति में पर्याप्त परिवर्तन हो सकता है।

430 और 409 जैसे फेरिटिक ग्रेड मुख्यतः ऐसे क्रोमियम स्टील होते हैं जिनमें बहुत कम या कोई जानबूझकर मिलाया गया निकेल नहीं होता। उनकी देह-केंद्रित घनीय फेरिटिक संरचना चुंबकीय प्रतिक्रिया, वेल्डेबिलिटी, दृढ़ता और रूपण-व्यवहार को प्रभावित करती है। 410, 420 और 440C सहित मार्टेंसिटिक ग्रेडों में ऑस्टेनिटाइजिंग और शमन के प्रति प्रतिक्रिया देने के लिए पर्याप्त कार्बन और मिश्रधातु-योग होते हैं। उनकी कठोरता और शक्ति ऊष्मा-उपचार पर बहुत अधिक निर्भर करती है; इसलिए केवल नाममात्र की रासायनिक संरचना दिखाने वाली सारणी आपूर्ति की गई सामग्री का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकती।

अन्य परिवारों में 17-4 PH जैसे अवक्षेपण-कठोरीकरण ग्रेड, 2205 जैसे डुप्लेक्स ग्रेड और 2507 जैसे सुपरडुप्लेक्स ग्रेड शामिल हैं। डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील फेरिटिक और ऑस्टेनिटिक चरणों को संयोजित करते हैं; चरण-संतुलन रासायनिक संरचना, विलयन-एनीलिंग, शीतलन और उत्पाद की मोटाई पर निर्भर करता है। इसलिए ऐसी “2205” सारणी, जिसमें नियंत्रक उत्पाद-विनिर्देशन और ऊष्मा-उपचार का उल्लेख न हो, एक महत्वपूर्ण धातुकर्मीय आवश्यकता को छिपा सकती है।

पदनाम-प्रणालियाँ स्वयं भी भिन्न होती हैं। ASTM और UNS संदर्भों में सामान्यतः 304 को UNS S30400 और 316 को UNS S31600 के रूप में पहचाना जाता है, जबकि निम्न-कार्बन रूपांतर 304L, UNS S30403 और 316L, UNS S31603 होते हैं। X5CrNi18-10 और X2CrNiMo17-12-2 जैसे यूरोपीय पदनाम संबंधित हैं, लेकिन वे प्रत्येक ASTM उत्पाद-पदनाम के साथ स्वतः विनिमेय नहीं होते। Handbook of Comparative World Steel Standards इसी कारण तुलनात्मक रासायनिक संरचना और यांत्रिक-गुण सारणियों को अलग रखती है। समान नाम समान सीमाओं की पुष्टि नहीं करते।

क्रोमियम, निकेल, मोलिब्डेनम, कार्बन और नाइट्रोजन

क्रोमियम स्टेनलेस-स्टील का प्रमुख मिश्रधातु-योग है, क्योंकि यह क्रोमियम-समृद्ध पतली निष्क्रिय परत के निर्माण में सहायक होता है। संरचना-सारणी न्यूनतम क्रोमियम मात्रा दिखा सकती है, लेकिन संक्षारण-प्रदर्शन सतह की अवस्था, पर्यावरण, ऊष्मा-उपचार, समावेशन, वेल्ड क्षेत्रों तथा क्लोराइड या अम्लों के संपर्क पर भी निर्भर करता है। संक्षारण-प्रतिरोध, पराभव शक्ति या बढ़ाव जैसी किसी एक यांत्रिक संपत्ति के समान नहीं है और परीक्षण-विधि तथा संपर्क-अवस्था के बिना इसे तन्य शक्ति वाले उसी कॉलम में प्रस्तुत नहीं किया जाना चाहिए।

निकेल ऑस्टेनाइट को स्थिर करता है और चरण-संतुलन, दृढ़ता, तन्यता तथा कार्य-कठोरीकरण व्यवहार को प्रभावित करता है। नाममात्र रूप से समान दो ऑस्टेनिटिक ग्रेडों में निकेल की सीमाएँ अलग हो सकती हैं, जिससे रूपण या वेल्डिंग के दौरान उनकी स्थिरता अलग-अलग हो सकती है। मोलिब्डेनम अनेक क्लोराइड-युक्त पर्यावरणों में स्थानीयकृत संक्षारण के प्रति प्रतिरोध बढ़ाता है। इसलिए 316 और 304 केवल इस आधार पर विनिमेय नहीं हैं कि दोनों ऑस्टेनिटिक क्रोमियम-निकेल स्टेनलेस स्टील हैं; 316 में नियंत्रित मोलिब्डेनम-योग शामिल होता है, जबकि 304 में मोलिब्डेनम की ऐसी ही आवश्यकता नहीं होती।

कार्बन का महत्व रासायनिक और धातुकर्मीय दोनों दृष्टियों से है। 304L और 316L जैसे “L” ग्रेड अपने मानक-कार्बन समकक्षों की तुलना में अधिकतम कार्बन को सीमित करते हैं। कम कार्बन वेल्डिंग और उसके बाद होने वाले अंतरकणीय संक्षारण के दौरान क्रोमियम-कार्बाइड अवक्षेपण के जोखिम को घटाता है, हालांकि अंतिम परिणाम वेल्डिंग-प्रक्रिया, सेक्शन की मोटाई, तापीय इतिहास और वेल्डोत्तर उपचार पर भी निर्भर करता है। स्थिरीकृत ग्रेड एक और अंतर प्रस्तुत करते हैं: 321 कार्बन को बाँधने और निर्दिष्ट परिस्थितियों में संवेदीकरण के जोखिम को घटाने के लिए टाइटेनियम का उपयोग करता है, जबकि 347 कोलंबियम (नायोबियम) का उपयोग करता है।

नाइट्रोजन को आकस्मिक अशुद्धता मानने के बजाय जानबूझकर नियंत्रित किया जा सकता है। यह ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील को मजबूत करता है और डुप्लेक्स ग्रेडों में संक्षारण-प्रतिरोध तथा चरण-संतुलन में योगदान देता है। केवल क्रोमियम और निकेल की तुलना करने वाली सारणी दो ग्रेडों के बीच के महत्वपूर्ण अंतर को छोड़ सकती है। कार्बन, नाइट्रोजन, मोलिब्डेनम और स्थिरीकरणकारी मिश्रधातु-योग यह कारण हो सकते हैं कि समान दिखने वाले पदनामों में शक्ति, वेल्डेबिलिटी या संक्षारण-परीक्षण आवश्यकताएँ अलग हों।

Engineering ToolBox द्वारा प्रकाशित प्रतिनिधि तुलना-सारणियाँ कार्बन, क्रोमियम, मैंगनीज, मोलिब्डेनम, निकेल, फॉस्फोरस, सल्फर और सिलिकॉन में व्यापक प्रवृत्तियाँ दिखाने में सहायक हो सकती हैं। वे नियंत्रक विनिर्देशन का स्थान नहीं लेतीं। ASTM A240 में अनुमत परास ASTM A276 या समकक्ष EN उत्पाद मानक में दिए गए परास से भिन्न हो सकता है।

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस ग्रेडों के विनिर्देशन की आवश्यकताएँ

किसी ऑस्टेनिटिक ग्रेड की पूर्ण सारणी में कम-से-कम मानक, उत्पाद-रूप, ग्रेड, ऊष्मा-उपचार अवस्था, मोटाई या सेक्शन परास, परीक्षण-दिशा और लागू परीक्षण-विधि का उल्लेख होना चाहिए। ASTM A240 दाब-पात्रों और सामान्य अनुप्रयोगों के लिए क्रोमियम तथा क्रोमियम-निकेल स्टेनलेस-स्टील प्लेट, शीट और पट्टी को शामिल करता है; ASTM A276 स्टेनलेस-स्टील बार और आकारित प्रोफाइल को शामिल करता है; ASTM A479 दाब-पात्रों और सामान्य अनुप्रयोगों के लिए बार और आकारित प्रोफाइल को शामिल करता है; तथा ASTM A213 सीमलेस फेरिटिक और ऑस्टेनिटिक मिश्रधातु-स्टील बॉयलर, सुपरहीटर, हीट-एक्सचेंजर और कंडेंसर ट्यूबों को शामिल करता है। इन दस्तावेजों में एक ही ग्रेड-पदनाम दिखाई देने का अर्थ यह नहीं है कि प्रत्येक यांत्रिक आवश्यकता समान है।

ऑस्टेनिटिक विनिर्देशों में सामान्यतः न्यूनतम तन्य शक्ति, न्यूनतम पराभव शक्ति और न्यूनतम बढ़ाव निर्धारित किए जाते हैं, लेकिन ये मान निर्दिष्ट उत्पाद और मोटाई से संबंधित होते हैं। विकृति के कारण कोल्ड-रोल्ड पट्टी की शक्ति एनील्ड प्लेट से अधिक हो सकती है। बार के गुण व्यास और ऊष्मा-उपचार के अनुसार बदल सकते हैं। जहाँ रोलिंग या ड्रॉइंग से विषमदैशिकता उत्पन्न होती है, वहाँ परीक्षण-दिशा महत्वपूर्ण हो सकती है। कठोरता सीमाएँ तन्य परीक्षण का स्थान लेने के बजाय उसका पूरक हो सकती हैं।

ASTM के उत्पाद मानक रासायनिक संरचना और तन्य परीक्षण से आगे की आवश्यकताएँ भी निर्धारित करते हैं, जिनमें विलयन-एनीलिंग, शमन, दाने का आकार, अंतरकणीय-संक्षारण परीक्षण, जलस्थैतिक या अविनाशी परीक्षण तथा जहाँ लागू हो, आयामी सहनशीलताएँ शामिल हैं। AISC उल्लेख करता है कि ASTM के संरचनात्मक-स्टील विनिर्देशों में सामान्यतः रासायनिक-संरचना और यांत्रिक-गुण दोनों संबंधी आवश्यकताएँ होती हैं; यही सिद्धांत स्टेनलेस उत्पादों पर भी लागू होता है, हालांकि अलग-अलग आवश्यकताएँ उत्पाद-विनिर्देशन पर निर्भर करती हैं।

Nickel Institute मिश्रधातु संदर्भों को अलग-अलग रासायनिक, यांत्रिक, भौतिक और विनिर्देशन सारणियों में व्यवस्थित करता है। किसी ग्रेड को एक सार्वभौमिक तन्य शक्ति या संक्षारण-रेटिंग प्रदान करने की तुलना में यह व्यवस्था अधिक विश्वसनीय है। ASTM, SSINA और Outokumpu के आँकड़ों को विनिर्देशन-संबद्ध जानकारी के रूप में पढ़ा जाना चाहिए: रासायनिक संरचना अनुमत मिश्रधातु को परिभाषित करती है, जबकि प्रसंस्करण और सूक्ष्मसंरचना आपूर्ति की गई सामग्री के व्यवहार का बड़ा हिस्सा निर्धारित करते हैं। इन संबंधों को छोड़ देने वाली सारणी सुव्यवस्थित दिख सकती है, लेकिन वह पर्याप्त सामग्री-अभिलेख नहीं है।

संरचनात्मक-इस्पात सारणियाँ और अभिकल्प मान

संरचनात्मक-इस्पात की सारणियाँ अक्सर S235, S275, S355, S420, S450 और S460 को सामर्थ्य की एक सुव्यवस्थित क्रमिक श्रेणी में रखती हैं। यह प्रस्तुति उपयोगी है, लेकिन अपूर्ण है। यह पदनाम मानकों की किसी प्रणाली के अंतर्गत संरचनात्मक इस्पात के एक वर्ग की पहचान करता है; अपने-आप में यह सार्वभौमिक रासायनिक विश्लेषण, उत्पाद का रूप, ऊष्मा-उपचार, मोटाई-सीमा या प्रमाणित परीक्षण-परिणाम निर्धारित नहीं करता।

Eurocode 3 की सामग्री-सारणी क्रय या रसायन-विज्ञान सारणी नहीं, बल्कि अभिकल्प-सामग्री संदर्भ है। इसके मान EN 1993-1-1, Section 3.2.6 से संबद्ध हैं और इन्हें संबंधित उत्पाद-मानक के साथ पढ़ना आवश्यक है। प्लेट, हॉट-रोल्ड सेक्शन, खोखला सेक्शन, फोर्ज्ड घटक और फास्टनर संबंधित पदनाम धारण कर सकते हैं, जबकि उन पर अलग-अलग आवश्यकताएँ लागू हो सकती हैं।

S235, S275, S355, S420, S450 और S460

इन यूरोपीय पदनामों में “S” का अर्थ संरचनात्मक इस्पात है, जबकि इसके बाद आने वाली संख्या सामान्यतः निर्दिष्ट संदर्भ-मोटाई के लिए मेगापास्कल में नाममात्र न्यूनतम उपज सामर्थ्य को दर्शाती है; यह संदर्भ-मोटाई सामान्यतः 16 mm तक की सामग्री के लिए होती है। इस प्रकार, इस परंपरा के अनुसार S235 का अर्थ 235 MPa, S275 का अर्थ 275 MPa और S355 का अर्थ 355 MPa है। इसी प्रकार S420, S450 और S460 क्रमशः 420, 450 और 460 MPa के नाममात्र उपज-सामर्थ्य स्तर दर्शाते हैं।

ये संख्याएँ सभी मोटाइयों में स्थिर नहीं रहतीं। मोटाई बढ़ने पर निर्दिष्ट न्यूनतम उपज सामर्थ्य घट सकता है, क्योंकि विनिर्माण के दौरान मोटे उत्पाद अलग प्रकार से ठंडे होते हैं और उनकी मोटाई-दिशा में कम अनुकूल गुण विकसित हो सकते हैं। EN 1993-1-1 की अभिकल्प-सारणी में 16 mm तक की सामग्री के लिए नाममात्र मान क्रमशः 235, 275, 355, 420, 450 और 460 MPa हैं। अधिक मोटाई-श्रेणियों में अनुमत अभिकल्प मान घट जाता है। उदाहरण के लिए, 16 mm से अधिक और 40 mm तक की मोटाई के लिए सामान्यतः प्रयुक्त मान S235 के लिए लगभग 225 MPa, S275 के लिए 265 MPa, S355 के लिए 345 MPa, S420 के लिए 400 MPa, S450 के लिए 430 MPa और S460 के लिए 440 MPa हैं। सटीक मान लागू सारणी और सामग्री-मानक से लिया जाना चाहिए; उसे अंतर्वेशन द्वारा निर्धारित नहीं किया जाना चाहिए।

तनन सामर्थ्य एक अलग आवश्यकता है। इन ग्रेडों से संबद्ध प्रतिनिधि न्यूनतम-से-अधिकतम परासों में उत्पाद-प्रकार, मोटाई और आपूर्ति-अवस्था के अधीन लगभग S235 के लिए 360–510 MPa, S275 के लिए 370–530 MPa, S355 के लिए 470–630 MPa, S420 के लिए 520–680 MPa, S450 के लिए 550–720 MPa और S460 के लिए 540–720 MPa शामिल हैं। ये परास एक-दूसरे पर आच्छादित होते हैं। S460 की परिभाषा केवल यह नहीं है कि उसका तनन सामर्थ्य S355 से 105 MPa अधिक हो, और S355 की परास के ऊपरी सिरे के निकट प्राप्त परीक्षण-परिणाम उस सामग्री को S460 नहीं बना देता।

प्रत्यय भी जानकारी देते हैं। S355JR, S355J0 और S355J2 जैसे पदनाम परीक्षण-तापमान और अवशोषित ऊर्जा से संबद्ध आघात-कठोरता आवश्यकताओं को शामिल करते हैं। S355N या S355M जैसे पदनाम EN 10025 परिवार के अंतर्गत आपूर्ति-अवस्थाओं की पहचान करते हैं। इसलिए, प्रत्यय के बिना दिया गया पदनाम आघात-कठोरता, प्रसंस्करण-विधि और विनिर्देश-अनुपालन में अंतर करने के लिए आवश्यक जानकारी को छोड़ सकता है।

रासायनिक संघटन अभी भी महत्वपूर्ण है, लेकिन वह पूरी सारणी की व्याख्या नहीं करता। ASTM A400, इस्पात छड़ों के चयन, संघटन और यांत्रिक गुणों के लिए मानक प्रथा, ग्रेड, रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण-अवस्था, सेक्शन-आकार और वांछित न्यूनतम उपज सामर्थ्य के आधार पर चयन को व्यवस्थित करता है। यह संरचना मुख्य बिंदु को स्पष्ट करती है: संघटन और सामर्थ्य परस्पर संबंधित हैं, लेकिन वे एक-दूसरे के स्थानापन्न क्षेत्र नहीं हैं। ASM International के अनुसार, कार्बन और मिश्रधातु-इस्पात के गुण रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण और सूक्ष्मसंरचना के संयुक्त प्रभावों से उत्पन्न होते हैं। कार्बन की मात्रा, मैंगनीज, सिलिकॉन, मिश्रधातु-योजक, कण-परिष्करण, रोलिंग का इतिहास, शीतलन और वेल्डिंग के ऊष्मीय चक्र—सभी रिपोर्ट किए गए परिणाम को प्रभावित कर सकते हैं।

सामग्री-गुण बनाम अभिकल्प प्रतिरोध

सामग्री-गुण इस्पात की वह विशेषता है जिसे मापा या निर्दिष्ट किया जाता है। उपज सामर्थ्य, परम तनन सामर्थ्य, दीर्घीकरण, आघात-ऊर्जा और रासायनिक सीमाएँ इसी श्रेणी में आते हैं। अभिकल्प प्रतिरोध इन गुणों से गणना किया जाता है, जिसके बाद अभिकल्प मानक सुरक्षा-गुणांक, सेक्शन-नियम, बकलिंग मॉडल, स्थायित्व-सीमाएँ और अन्य शर्तें लागू करता है।

तनाव में किसी अनुप्रस्थ काट के लिए, सरलीकृत Eurocode व्यंजक उपज-प्रतिरोध का उपयोग कर सकता है:

$$N_{\mathrm{pl},\mathrm{Rd}}=\frac{A{f}_y}{{\gamma }_{M0}},$$

जहाँ $A$ प्रासंगिक क्षेत्रफल है, $f_y$ मोटाई-निर्भर उपज सामर्थ्य है और ${\gamma }_{M0}$ National Annex द्वारा निर्दिष्ट आंशिक गुणांक है। यह तनन-परीक्षण का परिणाम नहीं है। यह किसी विशिष्ट अभिकल्प कोड के अंतर्गत किसी विशिष्ट विफलता-मॉडल के लिए निर्धारित प्रतिरोध है।

संपीड़न और बंकन के लिए अतिरिक्त जाँच आवश्यक होती है। स्थानीय प्लेट-स्लिमनेस के कारण पूरा सकल क्षेत्र प्लास्टिक प्रतिरोध तक नहीं पहुँच सकता। सदस्य बकलिंग में स्लेंडरनेस और बकलिंग-वक्र पर आधारित अपचयन गुणांक शामिल होता है। पार्श्व-मरोड़ बकलिंग किसी बीम को नियंत्रित कर सकती है, भले ही इस्पात का उपज सामर्थ्य अधिक हो। वेल्डेड जोड़ों के लिए वेल्ड धातु, ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्रों, नेट सेक्शनों और निष्पादन-गुणवत्ता की अलग-अलग जाँच आवश्यक हो सकती है।

यह अंतर यह भी स्पष्ट करता है कि उच्चतर ग्रेड हर अभिकल्प क्षमता में स्वतः समानुपाती वृद्धि की अनुमति नहीं देता। Euler-प्रकार के बकलिंग से नियंत्रित स्तंभ को S355 से S460 पर जाने से बहुत कम लाभ मिल सकता है, यदि उसकी ज्यामितीय स्लेंडरनेस ही नियंत्रक बनी रहे। बोल्ट-छिद्र के नेट क्षेत्रफल या ब्लॉक-टियरिंग से नियंत्रित कनेक्शन को उतना लाभ नहीं मिल सकता जितना किसी उपज प्राप्त करने वाले सकल सेक्शन को मिलता है। अभिकल्प प्रतिरोध सदस्य और विफलता-विधा से संबंधित होता है, केवल ग्रेड-पदनाम से नहीं।

EN 1993-1-1 और उत्पाद-मानक का संदर्भ

EN 1993-1-1 इस्पात संरचनाओं के अभिकल्प के लिए सामान्य नियम प्रदान करता है और Section 3.2.6 में सामान्यतः प्रयुक्त संरचनात्मक ग्रेडों के नाममात्र सामग्री-गुण देता है। यह उस उत्पाद-मानक का स्थान नहीं लेता जो विनिर्माण, रासायनिक संघटन, सहनशीलताओं, परीक्षण, आपूर्ति-अवस्था और प्रमाणन को नियंत्रित करता है।

संरचनात्मक उत्पादों के लिए EN 10025 श्रृंखला केंद्रीय महत्व रखती है। EN 10025-2 गैर-मिश्रधातु संरचनात्मक इस्पातों को कवर करता है; EN 10025-3 सामान्यीकृत या सामान्यीकृत-रोल्ड, वेल्ड-योग्य सूक्ष्म-कण संरचनात्मक इस्पातों को कवर करता है; EN 10025-4 ताप-यांत्रिक रूप से रोल किए गए, वेल्ड-योग्य सूक्ष्म-कण इस्पातों को कवर करता है; तथा अन्य उत्पाद-मानक खोखले सेक्शनों, शीत-निर्मित उत्पादों और स्टेनलेस संरचनात्मक उत्पादों को नियंत्रित करते हैं। पदनाम को उत्पाद के रूप और मानक के साथ पढ़ा जाना चाहिए। SteelConstruction.info यूरोपीय संरचनात्मक-इस्पात ग्रेडों को उनके रासायनिक और यांत्रिक आवश्यकताओं को नियंत्रित करने वाले मानकों से जोड़कर इसी व्यवस्था को दर्शाता है।

इसलिए कार्बन, मैंगनीज, फॉस्फोरस, सल्फर, सिलिकॉन, क्रोमियम, निकेल या मोलिब्डेनम दर्शाने वाली रसायन-विज्ञान सारणी यांत्रिक-गुण सारणी का विकल्प नहीं है। इसी प्रकार, यांत्रिक-गुण सारणी भी पूर्ण क्रय-विनिर्देश नहीं है। AISC अपने ASTM संरचनात्मक-इस्पात विनिर्देशों के विवेचन में यही अंतर करता है: सेक्शनों और प्लेटों की आवश्यकताओं में सामान्यतः रासायनिक-संघटन तथा यांत्रिक-गुण—दोनों के प्रावधान होते हैं। ASTM मानक भी कार्बन, संरचनात्मक, स्टेनलेस, फेरिटिक, ऑस्टेनिटिक और मिश्रधातु इस्पातों को अलग-अलग परीक्षण और स्वीकृति-नियमों वाले विनिर्देशों में विभाजित करते हैं।

Nickel Institute, SSINA, Engineering ToolBox और तुलनात्मक इस्पात-मानक पुस्तिकाओं की संदर्भ-सारणियाँ विभिन्न प्रणालियों के ग्रेडों को व्यवस्थित करने में सहायक हो सकती हैं, लेकिन उनके प्रविष्टियाँ नियंत्रक सीमाओं के बजाय प्रतिनिधि, संक्षिप्त या तुलनात्मक हो सकती हैं। नियंत्रक दस्तावेज़ उद्धृत संस्करण में, उद्धृत उत्पाद और मोटाई के लिए दिया गया उद्धृत उत्पाद-मानक है। यही वह स्तर है जिस पर S355 अपने विनिर्माण और अभिकल्प-संदर्भ से अलग किसी मात्र लेबल के बजाय एक निर्दिष्ट सामग्री बनता है।

चयन और व्याख्या के मॉडल के रूप में ASTM A400

ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties, एक उपयोगी मॉडल है, क्योंकि यह इस्पात ग्रेड को अपने-आप में पूर्ण सामग्री-पहचान के रूप में नहीं देखता। इसकी सारणियाँ कई ऐसी स्थितियों को जोड़ती हैं, जिन्हें लोकप्रिय इस्पात चार्टों में अक्सर अलग-अलग रखा जाता है या छोड़ दिया जाता है: ग्रेड अभिहितीकरण, रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण अवस्था, अनुप्रस्थ काट का आकार, और वांछित न्यूनतम यील्ड स्ट्रेंथ।

यह संरचना महत्वपूर्ण है। रासायनिक-संघटन सारणी एक प्रश्न का उत्तर देती है: ग्रेड के लिए कौन-से तत्व और किन सीमाओं के भीतर निर्दिष्ट हैं? यांत्रिक-गुणधर्म सारणी दूसरे प्रश्न का उत्तर देती है: निर्दिष्ट परीक्षण और उत्पाद परिस्थितियों में कितनी स्ट्रेंथ, कठोरता, तन्यता या दृढ़ता आवश्यक है? ASTM A400 इन प्रश्नों को चयन की समस्या के साथ रखता है, लेकिन इनके बीच के भेदों को समाप्त नहीं करता।

AISI या ASTM ग्रेड नाम किसी आपूर्ति किए गए बार पर लागू प्रत्येक आवश्यकता की पहचान किए बिना विकल्पों का क्षेत्र सीमित कर सकते हैं। लागू उत्पाद विनिर्देश का ही नियंत्रण रहता है। इसी प्रकार निर्दिष्ट आकार-सीमा, ऊष्मा-उपचार, फिनिश, नमूना-स्थान, परीक्षण-दिशा और स्वीकृति मानदंड भी नियंत्रक होते हैं। इसलिए उत्पाद-रूप या अनुप्रस्थ काट का आकार बदलने पर समान नाममात्र ग्रेड भिन्न अनुमेय गुणों के साथ दिखाई दे सकता है।

आवश्यक यील्ड स्ट्रेंथ के आधार पर ग्रेड चयन

यील्ड स्ट्रेंथ को किसी सामान्य ग्रेड चार्ट से नकल की गई संख्या के रूप में नहीं, बल्कि चयन के एक इनपुट के रूप में देखा जाना चाहिए। ASTM A400 उम्मीदवार इस्पात बारों को वांछित न्यूनतम यील्ड स्ट्रेंथ के अनुसार व्यवस्थित करता है और साथ ही इन उम्मीदवारों से संबंधित रसायन तथा प्रसंस्करण मार्ग भी दर्शाता है। यह ग्रेडों को “कम स्ट्रेंथ” से “अधिक स्ट्रेंथ” तक क्रमबद्ध करने की तुलना में अधिक जानकारी देता है, जब तक यह न बताया जाए कि मान कैसे प्राप्त किए गए।

आवश्यक न्यूनतम यील्ड स्ट्रेंथ सबसे पहले प्रदर्शन की एक सीमा निर्धारित करती है। यह अपने-आप ग्रेड निर्धारित नहीं करती। कई ग्रेड उस सीमा को पूरा कर सकते हैं, लेकिन उनमें कार्बन, मैंगनीज, क्रोमियम, निकेल, मोलिब्डेनम या अन्य मिश्रधातु तत्वों की मात्रा अलग-अलग हो सकती है। ये अंतर कठोरीकरण-क्षमता, वेल्डेबिलिटी, ऊष्मा-उपचार की प्रतिक्रिया, अनुप्रस्थ काट के आकार की क्षमता और कभी-कभी दृढ़ता को प्रभावित करते हैं। ASM International की Metals Handbook कार्बन-इस्पात और मिश्रधातु-इस्पात के गुणों को रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण और सूक्ष्मसंरचना के संयुक्त प्रभावों से संबंधित बताती है। रसायन गुणों का एक कारण है, गुण-आवश्यकता का विकल्प नहीं।

यह भेद संरचनात्मक इस्पात संदर्भों में स्पष्ट दिखाई देता है। Eurocode 3 की डिजाइन सारणियाँ EN 1993-1-1, Section 3.2.6 के अंतर्गत S235, S275, S355, S420, S450 और S460 के लिए डिजाइन सामग्री-गुणधर्म पहचानती हैं। ये डिजाइन मान उसी डिजाइन-ढाँचे से संबंधित हैं; इन्हें केवल इसलिए किसी ASTM बार ग्रेड पर स्वतः लागू नहीं किया जाना चाहिए कि किसी चार्ट में समान यील्ड-स्ट्रेंथ संख्याएँ दिखाई देती हैं। “S355” एक विशिष्ट उत्पाद और मानक संदर्भ वाला EN अभिहितीकरण है। यह प्रत्येक निकटवर्ती सूचीबद्ध इस्पात के समतुल्य कोई सार्वभौमिक रासायनिक या यांत्रिक पहचान नहीं है।

चयन सारणी यील्ड स्ट्रेंथ और अन्य आवश्यकताओं के बीच समझौते को स्पष्ट कर सकती है। मिश्रधातुकरण या ऊष्मा-उपचार द्वारा स्ट्रेंथ बढ़ाने से बढ़ाव, मशीनिंग-क्षमता, वेल्डिंग-प्रक्रिया की आवश्यकताएँ या निम्न-तापमान प्रदर्शन बदल सकते हैं। छोटे क्वेंच्ड-एंड-टेम्पर्ड बार में 690 MPa की न्यूनतम यील्ड-स्ट्रेंथ आवश्यकता पूरी करने वाला ग्रेड बहुत बड़े अनुप्रस्थ काट में वही मान प्रदान न करे; साथ ही वह समान नाममात्र अभिहितीकरण वाले नॉर्मलाइज्ड उत्पाद के साथ विनिमेय भी न हो।

रिपोर्ट किए गए यील्ड मान का परीक्षण-आधार भी आवश्यक है। मानक के आधार पर निर्दिष्ट न्यूनतम यील्ड स्ट्रेंथ का निर्धारण यील्ड पॉइंट या निर्दिष्ट ऑफसेट विधि से किया जा सकता है। गेज लंबाई, नमूने का अभिविन्यास और नमूना-स्थान रिपोर्ट किए गए परिणाम को प्रभावित कर सकते हैं। इन विवरणों के बिना “यील्ड स्ट्रेंथ” देने वाली सारणी अधूरी है, भले ही उसमें दी गई संख्यात्मक प्रविष्टि सही ढंग से नकल की गई हो।

प्रसंस्करण अवस्था और अनुप्रस्थ काट का आकार

प्रसंस्करण, रसायन और यांत्रिक गुणों के बीच की कड़ी है। हॉट रोलिंग, नॉर्मलाइजिंग, एनीलिंग, क्वेंचिंग और टेम्परिंग, कोल्ड फिनिशिंग तथा स्ट्रेस-रिलीविंग एक ही पिघल के रासायनिक संघटन से अलग-अलग सूक्ष्मसंरचनाएँ उत्पन्न करते हैं। शीतलन दर भी महत्वपूर्ण है। छोटा बार बड़े बार की तुलना में अधिक तेजी से ऊष्मा खोता है, इसलिए शीतलन के दौरान उसमें अलग रूपांतरण-संरचना विकसित हो सकती है। भारी अनुप्रस्थ काट का केंद्र इतनी धीमी गति से ठंडा हो सकता है कि वह अपनी सतह की तुलना में अधिक नरम बना रहे या उसके लिए अलग ऊष्मा-उपचार अनुसूची आवश्यक हो।

ASTM A400 चयन को पूरे ग्रेड के लिए एक ही स्ट्रेंथ मान प्रस्तुत करने के बजाय प्रसंस्करण अवस्था और अनुप्रस्थ काट के आकार से जोड़कर इस बात को व्यावहारिक रूप देता है। किसी बार की सारणी हॉट-रोल्ड सामग्री को क्वेंच्ड-एंड-टेम्पर्ड सामग्री से अलग कर सकती है या न्यूनतम यील्ड मान निर्धारित करने से पहले व्यास की सीमाओं को अलग-अलग दिखा सकती है। इसका कारण धातुकर्मीय है, संपादकीय नहीं। कार्बन और मिश्रधातु तत्वों की मात्रा कठोरीकरण-क्षमता को प्रभावित करती है, लेकिन कठोरीकरण-क्षमता का अर्थ यह नहीं है कि प्रत्येक अनुप्रस्थ काट में प्रत्येक स्थान समान कठोरता या स्ट्रेंथ तक पहुँचेगा।

मोटाई और व्यास नियंत्रक न्यूनतम मान को भी बदल सकते हैं। उत्पाद विनिर्देश अक्सर आकार के अनुसार यांत्रिक आवश्यकताओं को विभाजित करते हैं, क्योंकि बड़े अनुप्रस्थ काटों में समान रूप से रूपांतरण करना अधिक कठिन होता है और उनके केंद्रों पर गुण कम हो सकते हैं। रासायनिक-संघटन सारणी इस सीमा को प्रकट नहीं कर सकती। न ही आकार वाले कॉलम की अनदेखी करने पर यांत्रिक सारणी को सही ढंग से पढ़ा जा सकता है।

वास्तविक स्वीकृति आवश्यकता उत्पाद विनिर्देश द्वारा नियंत्रित होती है। ASTM A400 एक चयन-प्रथा है, जबकि ASTM का उत्पाद विनिर्देश किसी विशेष उत्पाद के लिए आवश्यकताएँ निर्धारित करता है। ASTM मानक कार्बन, संरचनात्मक, स्टेनलेस, फेरिटिक, ऑस्टेनिटिक और मिश्रधातु इस्पातों के लिए रासायनिक, यांत्रिक, धातुकर्मीय तथा अन्य सामग्री आवश्यकताओं को कवर करते हैं। AISC भी स्पष्ट करता है कि संरचनात्मक इस्पात के आकारों और प्लेटों के लिए ASTM विनिर्देशों में सामान्यतः रासायनिक-संघटन और यांत्रिक-गुणधर्म, दोनों प्रकार की आवश्यकताएँ होती हैं। इसलिए इंजीनियरिंग निर्णयों में प्रयुक्त किसी भी सारणी प्रविष्टि के साथ सटीक विनिर्देश, संशोधन, पूरक आवश्यकताएँ और खरीद अभिहितीकरण भी होना चाहिए।

स्टेनलेस संदर्भों में भी यही विभाजन दिखाई देता है। SSINA की सारणियाँ ASTM उत्पाद विनिर्देशों के अंतर्गत आने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस ग्रेडों के लिए भार-प्रतिशत संघटन और निर्दिष्ट यांत्रिक गुण देती हैं। Nickel Institute रासायनिक, यांत्रिक, भौतिक और विनिर्देश-संबंधी आँकड़ों को अलग-अलग सूचना-वर्गों के रूप में प्रस्तुत करता है। ये प्रारूप इसलिए उपयोगी हैं क्योंकि वे यह संकेत नहीं देते कि केवल निकेल, क्रोमियम या कार्बन का प्रतिशत ही सेवा-व्यवहार का पूर्ण पूर्वानुमान लगा सकता है।

चयन मार्गदर्शिका का उपयोग, बिना उसका दुरुपयोग किए

चयन मार्गदर्शिका उम्मीदवारों को व्यवस्थित कर सकती है, यह बता सकती है कि दो ग्रेड विनिमेय क्यों नहीं हैं, और यह दिखा सकती है कि स्ट्रेंथ प्रसंस्करण या अनुप्रस्थ काट के आकार पर कहाँ निर्भर करती है। यह इंजीनियर को आवश्यक न्यूनतम यील्ड स्ट्रेंथ से संभावित ग्रेडों की एक संक्षिप्त सूची तक पहुँचने और फिर रसायन, कठोरीकरण-क्षमता, तन्यता तथा उपचार-अवस्था की तुलना करने में सहायता कर सकती है। यह झूठी समतुल्यता के विरुद्ध चेतावनी भी देती है। Handbook of Comparative World Steel Standards इसी कारण तुलनात्मक रासायनिक-संघटन सारणियों को तुलनात्मक यांत्रिक-गुणधर्म सारणियों से अलग रखती है: अभिहितीकरणों का अनुरूप होना विनिर्देशों की समतुल्यता सिद्ध नहीं करता।

मार्गदर्शिका नियंत्रक उत्पाद विनिर्देश का स्थान नहीं ले सकती। यह किसी हीट को प्रमाणित नहीं कर सकती, मिल टेस्ट रिपोर्ट की पुष्टि नहीं कर सकती, बिना परीक्षण किए गए भाग के वास्तविक गुण निर्धारित नहीं कर सकती, और अपने स्रोत में निर्दिष्ट आकार, अवस्था, अभिविन्यास, तापमान तथा परीक्षण-विधि से बाहर के प्रदर्शन की गारंटी नहीं दे सकती। Engineering ToolBox की कार्बन, क्रोमियम, मैंगनीज, मोलिब्डेनम, निकेल, फॉस्फोरस, सल्फर और सिलिकॉन की सूचियों जैसी प्रतिनिधि तुलना सारणियाँ प्रारंभिक मार्गदर्शन के लिए उपयोगी हैं, लेकिन वे नियंत्रक सीमाओं का स्थान नहीं लेतीं। यही सावधानी हैंडबुकों, आपूर्तिकर्ता चार्टों और विभिन्न मानकों के ग्रेड-क्रॉस-रेफरेंसों पर भी लागू होती है।

इसलिए सही क्रम सरल, लेकिन कठोर है: उत्पाद-रूप और मानक को परिभाषित करें, आवश्यक न्यूनतम गुण निर्दिष्ट करें, अनुमत आकार और प्रसंस्करण अवस्था की पहचान करें, रासायनिक संघटन तथा पूरक आवश्यकताओं की जाँच करें, और फिर लागू प्रमाणन तथा परीक्षणों के आधार पर आपूर्ति की गई सामग्री का सत्यापन करें। ASTM A400 चयन चरण में सहायता करता है। यह उपयोगकर्ता की ओर से विनिर्देशन, विनिर्माण या स्वीकृति के चरणों को पूरा नहीं करता।

ASTM, EN और अन्य प्रणालियों में ग्रेड की तुलना कैसे करें

किसी ग्रेड का नाम केवल एक प्रारंभिक संकेत होता है, सामग्री की पहचान नहीं। ASTM, EN, JIS, GB, ISO और अन्य प्रणालियाँ अलग-अलग उत्पाद मानकों के अंतर्गत पदनाम निर्धारित करती हैं, और ये मानक रासायनिक संघटन, सामर्थ्य, कठोरता, ताप-उपचार, आयाम, परीक्षण तथा अनुमत विनिर्माण प्रक्रियाओं को नियंत्रित कर सकते हैं। इसलिए केवल इस आधार पर कि किसी संदर्भ-सारणी में “S355,” “A572 Grade 50” और “AISI 1045” एक ही पंक्ति में दिए गए हैं, उन्हें परस्पर विनिमेय लेबल नहीं माना जा सकता।

Handbook of Comparative World Steel Standards इस भेद को व्यावहारिक रूप देता है: इसके कुटित और ढलवाँ मिश्रधातु इस्पातों के लिए दिए गए तुलनात्मक सारणी-समूह रासायनिक संघटन को यांत्रिक गुणों से अलग रखते हैं। यह अलगाव केवल संपादकीय विकल्प नहीं है। रासायनिक संघटन कार्बन, मैंगनीज़, क्रोमियम, निकेल, फॉस्फोरस और सल्फर जैसे तत्वों की सीमाओं का वर्णन करता है; जबकि यांत्रिक सारणी निर्दिष्ट प्रसंस्करण और परीक्षण परिस्थितियों के अंतर्गत प्राप्त परिणाम प्रस्तुत करती है। ये संबंधित डेटा-समुच्चय हैं, लेकिन एक-दूसरे के विकल्प नहीं हैं।

दो पदनामों के बीच समान रासायनिक संरचना से समान उत्पाद मानक, प्रसंस्करण नियम, दृढ़ता आवश्यकताएँ या यांत्रिक न्यूनतम सिद्ध नहीं होते। Strong evidence

रासायनिक समानता विनिर्देशन-समानता नहीं है

रासायनिक संघटन की सारणी यह दिखा सकती है कि दो ग्रेड समान संघटनात्मक सीमा में आते हैं। लेकिन वह अपने-आप यह सिद्ध नहीं कर सकती कि दोनों ग्रेड एक ही उत्पाद विनिर्देशन को पूरा करते हैं या सेवा में समान प्रदर्शन करेंगे।

कार्बन और निम्न-मिश्रधातु संरचनात्मक इस्पातों पर विचार करें। ASTM A572/A572M Grade 50 और EN 10025-2 S355 की अक्सर तुलना की जाती है, क्योंकि कुछ उत्पाद-रूपों और मोटाई-वर्गों में उनकी नाममात्र न्यूनतम यील्ड स्ट्रेंथ समान सीमा में होती है। फिर भी, उनके विनिर्देशन तंत्रों में रासायनिक सीमाएँ, उत्पाद-वर्ग, कठोरता-पदनाम, आपूर्ति-आवश्यकताएँ, आयामी नियम और परीक्षण प्रावधान अलग-अलग होते हैं। केवल कार्बन, मैंगनीज़, फॉस्फोरस और सल्फर दर्शाने वाली सारणी इन अंतरों को छिपा देती है।

यही समस्या स्टेनलेस स्टील में भी दिखाई देती है। “304” किसी AISI पदनाम, किसी विशेष उत्पाद-विनिर्देशन के अंतर्गत Type 304 जैसे ASTM उत्पाद ग्रेड, या X5CrNi18-10 से संबद्ध यूरोपीय पदनाम 1.4301 को संदर्भित कर सकता है। सामान्य उपयोग में ये संदर्भ एक-दूसरे से मिलते-जुलते हैं, लेकिन लागू आवश्यकताएँ उत्पाद मानक पर निर्भर करती हैं। ASTM उत्पाद विनिर्देशों के अंतर्गत आने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस-स्टील ग्रेडों के लिए SSINA भार-प्रतिशत संघटन सारणियों को निर्दिष्ट यांत्रिक गुणों से अलग प्रस्तुत करता है। यह प्रारूप सही ढंग से रोकता है कि संघटनात्मक सीमा को पूर्ण आपूर्ति-आवश्यकता न समझ लिया जाए।

ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties, सरल ग्रेड-सारणियों के विरुद्ध एक उपयोगी चेतावनी है। इसमें ग्रेड, संघटन, प्रसंस्करण अवस्था, सेक्शन आकार और वांछित न्यूनतम यील्ड स्ट्रेंथ के आधार पर चयन संबंधी मार्गदर्शन दिया गया है। इन साथ आने वाले चर के बिना किसी बार का पदनाम समान अर्थ नहीं रखता। कोल्ड ड्रॉइंग, एनीलिंग, नॉर्मलाइज़िंग, क्वेंचिंग और टेम्परिंग, अथवा हॉट रोलिंग, निकट-संबंधित रासायनिक संघटन से भी सामर्थ्य और तन्यता में पर्याप्त रूप से अलग परिणाम उत्पन्न कर सकते हैं।

ASM द्वारा कार्बन और मिश्रधातु इस्पातों के विवेचन में इसका धातुकर्मीय कारण बताया गया है: गुण रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण और सूक्ष्मसंरचना के संयुक्त प्रभावों से उत्पन्न होते हैं। कार्बन की मात्रा कठोरता और हार्डनेबिलिटी को प्रभावित कर सकती है, लेकिन वह यील्ड स्ट्रेंथ, आघात-कठोरता, थकान-प्रतिरोध, दीर्घीकरण या अवशिष्ट प्रतिबल को विशिष्ट रूप से निर्धारित नहीं करती। दाने का आकार, शीतलन दर, रूपांतरण-उत्पाद, टेम्परिंग, समावेशन की मात्रा और पूर्व विकृति भी महत्वपूर्ण होते हैं।

रासायनिक तुलनाएँ फिर भी उपयोगी रहती हैं। वे स्पष्ट असंगतियों की पहचान कर सकती हैं, यह बता सकती हैं कि कोई ग्रेड निम्न-कार्बन है या उसमें क्रोमियम मौजूद है, और वेल्डेबिलिटी या संक्षारण-प्रतिरोध को प्रभावित करने वाले तत्वों की प्रारंभिक जाँच कर सकती हैं। हालांकि, उन्हें रासायनिक-संघटन सारणी में ही रखा जाना चाहिए और प्रत्येक ग्रेड के साथ लागू उत्पाद मानक तथा उसका संस्करण भी दर्शाया जाना चाहिए। Engineering ToolBox द्वारा प्रकाशित प्रतिनिधि तुलना जैसी सारणी, नियंत्रक विनिर्देशन सीमा नहीं होती।

समान परिस्थितियों में यांत्रिक गुणों की तुलना

यांत्रिक मान तभी तुलनीय बनते हैं जब परीक्षण और आपूर्ति की परिस्थितियों को समान रूप से निर्धारित किया गया हो। कम-से-कम उत्पाद-रूप, लागू मानक और उसका संस्करण, आपूर्ति-अवस्था, मोटाई या सेक्शन आकार, परीक्षण-दिशा, परीक्षण-तापमान, परीक्षण-विधि और अपेक्षित गुण-प्रकार दर्ज किए जाने चाहिए।

सबसे पहले उत्पाद-रूप आता है। प्लेट, हॉट-रोल्ड बार, तार, ट्यूब, फोर्जिंग और संरचनात्मक सेक्शन के लिए अलग-अलग मानक लागू हो सकते हैं, भले ही उनका पदनाम समान दिखाई दे। कार्बन संरचनात्मक इस्पात के लिए ASTM A36/A36M, हॉट-व्रॉट मिश्रधातु और कार्बन स्टील बार के लिए ASTM A29/A29M, तथा स्टेनलेस स्टील बार के लिए ASTM A276/A276M परस्पर विनिमेय दस्तावेज़ नहीं हैं। उनकी यांत्रिक सारणियाँ अलग-अलग उत्पादों से संबंधित होती हैं और उनमें नमूना-ग्रहण या ताप-उपचार की अलग-अलग परिस्थितियाँ निर्दिष्ट हो सकती हैं।

मोटाई और सेक्शन आकार आवश्यक न्यूनतम मान को बदल सकते हैं। EN संरचनात्मक-इस्पात सारणियों में S235, S275, S355, S420, S450 और S460 जैसे ग्रेडों के लिए यील्ड स्ट्रेंथ की आवश्यकता लागू उत्पाद तथा डिजाइन प्रावधानों के अंतर्गत मोटाई-सीमाओं से जुड़ी होती है। इसके बाद Eurocode 3, EN 1993-1-1, Section 3.2.6, संरचनात्मक इस्पात के लिए डिजाइन सामग्री-गुण प्रदान करता है; ये डिजाइन मान सामान्य ग्रेड-सारणी से सीधे नकल किए गए तनन-परीक्षण परिणाम नहीं होते। कमरे के तापमान पर अनुदैर्ध्य दिशा में परीक्षण की गई प्लेट की तुलना स्वचालित रूप से अनुप्रस्थ दिशा में परीक्षण किए गए मोटे सेक्शन या उच्च तापमान डिजाइन के लिए समायोजित मान से नहीं की जा सकती।

आपूर्ति-अवस्था भी स्पष्ट रूप से बताई जानी चाहिए। “नॉर्मलाइज़्ड,” “थर्मोमैकेनिकली रोल्ड,” “क्वेंच्ड एंड टेम्पर्ड,” “एनील्ड” और “ऐज़-रोल्ड” अलग-अलग धातुकर्मीय अवस्थाओं का वर्णन करते हैं। ASTM और EN मानक एक ही व्यापक ग्रेड-परिवार के लिए अलग प्रत्यय, वर्ग या अवस्था-संबंधी आवश्यकताएँ निर्धारित कर सकते हैं। क्वेंच्ड-एंड-टेम्पर्ड बार के लिए दी गई न्यूनतम तनन-सामर्थ्य का उपयोग एनील्ड बार का प्रतिनिधित्व करने के लिए नहीं किया जा सकता, भले ही दोनों में नाममात्र मिश्रधातु पदनाम समान हो।

परीक्षण-विधि रिपोर्ट किए गए मान को प्रभावित करती है। यील्ड स्ट्रेंथ का अर्थ स्पष्ट यील्ड-पॉइंट या 0.2% प्लास्टिक विकृति पर प्रूफ स्ट्रेस हो सकता है। दीर्घीकरण गेज लंबाई और नमूने की ज्यामिति पर निर्भर करता है। Charpy आघात-ऊर्जा नॉच की दिशा, परीक्षण-तापमान, नमूने के आकार और रिपोर्टिंग नियमों पर निर्भर करती है। कठोरता-रूपांतरण भी सशर्त होता है; लागू रूपांतरण मानक पर विचार किए बिना परिवर्तित Rockwell, Brinell या Vickers मान को प्रत्यक्ष परीक्षण के समतुल्य नहीं माना जा सकता।

इसलिए एक विश्वसनीय तुलना-कार्यप्रवाह क्रमिक होना चाहिए:

1. उत्पाद-रूप और सटीक उत्पाद-विनिर्देशन की पहचान करें। 2. लागू मानक, संस्करण, ग्रेड, वर्ग, प्रकार और अनुपूरक आवश्यकताओं को दर्ज करें। 3. रासायनिक संघटन की सीमाएँ किसी सामान्य पदनाम-सारणी से नहीं, बल्कि उसी दस्तावेज़ से लें। 4. आपूर्ति-अवस्था, ताप-उपचार, मोटाई, व्यास, दीवार की मोटाई या सेक्शन आकार दर्ज करें। 5. परीक्षण-दिशा, नमूना-ज्यामिति, परीक्षण-तापमान और परीक्षण-विधि को समान करें। 6. एक ही यांत्रिक आवश्यकता की तुलना करें—यील्ड स्ट्रेंथ की यील्ड स्ट्रेंथ से, तनन-सामर्थ्य की तनन-सामर्थ्य से और आघात-ऊर्जा की आघात-ऊर्जा से। 7. वेल्डेबिलिटी, कठोरता, संक्षारण, थकान और आयामी आवश्यकताओं की अलग-अलग जाँच करें। 8. पुष्टि करें कि इच्छित डिजाइन कोड प्रस्तावित सामग्री को मान्यता देता है।

Nickel Institute की सारणियाँ इस अनुशासित संगठन का उदाहरण प्रस्तुत करती हैं, क्योंकि वे रासायनिक, यांत्रिक, भौतिक और विनिर्देशन संबंधी डेटा को अलग-अलग रखती हैं। इस्पात संदर्भों के लिए भी ऐसी ही संरचना अपनाई जानी चाहिए: रासायनिक संघटन एक सारणी में, यांत्रिक आवश्यकताएँ दूसरी सारणी में, और दोनों के साथ योग्यता-संबंधी टिप्पणियाँ।

क्रॉस-रेफरेंस सारणियों की सीमाएँ

क्रॉस-रेफरेंस सारणियाँ प्रारंभिक जाँच के उपकरण हैं। वे संभावित ग्रेड खोजने, समान मिश्रधातु-सामग्री वाले परिवारों की पहचान करने और आगे समीक्षा की आवश्यकता वाले मानकों का पता लगाने में उपयोगी होती हैं। वे एक-से-एक प्रतिस्थापन की अनुमति नहीं देतीं।

कोई सारणी कई संस्करणों को एक ही पंक्ति में समेट सकती है, उत्पाद-रूप को छोड़ सकती है, अधिकतम सीमा के बजाय सामान्य संघटन दे सकती है, या किसी अलग मोटाई-सीमा से लिया गया यांत्रिक मान प्रदर्शित कर सकती है। वह राष्ट्रीय पदनाम को उत्पाद मानक के साथ भी भ्रमित कर सकती है। उदाहरण के लिए, “AISI 1045” सामान्य रूप से पहचाने जाने वाले कार्बन-स्टील संघटन की पहचान करता है, लेकिन अपने-आप किसी विशेष बार, प्लेट, फोर्जिंग, ताप-उपचार अवस्था या डिजाइन अनुप्रयोग की आवश्यकताओं को परिभाषित नहीं करता।

क्रॉस-रेफरेंस से निकाला गया सही निष्कर्ष सशर्त होता है: सूचीबद्ध ग्रेड किसी नामित मानक और अवस्था के अंतर्गत तकनीकी समीक्षा के लिए एक उम्मीदवार हो सकता है। प्रतिस्थापन के लिए सामग्री-विनिर्देशन, निरीक्षण प्रमाणपत्र, डिजाइन कोड, निर्माण प्रक्रिया और सेवा-आवश्यकताओं के विरुद्ध सत्यापन आवश्यक है। समान रासायनिक संघटन निकटता का प्रमाण है, समतुल्यता का प्रमाण नहीं। न तो समान संख्या और न ही परिचित नाम उस सत्यापन का स्थान ले सकता है।

परीक्षण, नमूनाकरण और रिपोर्ट किए गए मान का अर्थ

इस्पात की कोई सारणी किसी गुण को अलग-थलग करके रिपोर्ट नहीं करती। वह निर्धारित रासायनिक विश्लेषण या यांत्रिक परीक्षण के परिणाम को रिपोर्ट करती है, जो चयनित नमूने पर, निर्दिष्ट परिस्थितियों में किया जाता है और स्वीकृति-नियम के आधार पर परखा जाता है। इनमें से किसी एक तत्व को हटा देने पर उस संख्या का अर्थ बदल सकता है।

इसीलिए किसी ग्रेड का संकेतक पूर्ण पदार्थ-पहचान के रूप में काम नहीं कर सकता। ASTM A400, इस्पात की छड़ों के लिए मानक प्रथा: चयन मार्गदर्शिका, संघटन और यांत्रिक गुण, ग्रेड, रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण अवस्था, अनुप्रस्थ काट के आकार और वांछित न्यूनतम पराभव शक्ति के आधार पर छड़ों से संबंधित जानकारी को व्यवस्थित करता है। इसकी संरचना इस सीमा को स्पष्ट करती है: जब उत्पाद का रूप, आकार, ऊष्मा-उपचार या लागू विनिर्देशन बदलता है, तब उसी नाममात्र ग्रेड की अलग व्याख्या आवश्यक हो सकती है।

हीट विश्लेषण और उत्पाद विश्लेषण

हीट, या लैडल, विश्लेषण किसी विशेष गलन द्वारा निरूपित पिघले हुए इस्पात के रासायनिक संघटन का वर्णन करता है। उत्पादक सामान्यतः इस्पात निर्माण के दौरान, पदार्थ को पिंडों या सतत-कास्ट उत्पादों में ढालने से पहले, नमूना लेता है। रिपोर्ट किए गए मानों का उद्देश्य उस पूरी हीट का प्रतिनिधित्व करना होता है। वे आवश्यक रूप से तैयार प्लेट, छड़, फोर्जिंग या नली का प्रत्यक्ष मापन नहीं होते।

उत्पाद विश्लेषण निर्मित उत्पाद से लिए गए पदार्थ पर किया जाता है। इसलिए इसमें नमूना लेने का स्थान, ठोसकरण के दौरान होने वाला पृथक्करण, सतह की अवस्था, मशीनिंग और स्थानीय रासायनिक भिन्नता परिलक्षित हो सकती है। उत्पाद-विश्लेषण की सीमा लैडल-विश्लेषण की सीमा से भिन्न हो सकती है, क्योंकि दोनों विश्लेषण अलग-अलग प्रश्नों का उत्तर देते हैं: भट्ठी में कौन-सा संघटन बनाया गया था, और नमूना लिए गए स्थान पर आपूर्ति किए गए उत्पाद में कौन-सा संघटन मौजूद है?

यह अंतर विशेष रूप से उन तत्वों के लिए महत्वपूर्ण है जिनकी सीमाएँ कड़ी होती हैं। कार्बन, सल्फर, फॉस्फोरस, नाइट्रोजन तथा क्रोमियम, निकेल, मोलिब्डेनम और वैनेडियम जैसे मिश्रधातु तत्वों को कई दशमलव स्थानों तक रिपोर्ट किया जा सकता है, लेकिन प्रदर्शित परिशुद्धता समान सटीकता की गारंटी नहीं देती। 0.018% सल्फर का परिणाम और 0.020% की सीमा अभी भी लागू मानक में निर्दिष्ट विश्लेषण-विधि, अंशांकन, नमूना-तैयारी और पूर्णांकन-नियम पर निर्भर करते हैं।

किसी संघटन-सारणी में 304 स्टेनलेस स्टील के लिए एक प्रतिनिधि मान, जैसे लगभग क्रोमियम या निकेल की मात्रा, दिखाई जा सकती है। इसके विपरीत, SSINA ASTM के उत्पाद-विनिर्देशों के अंतर्गत आने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस-स्टील ग्रेडों के लिए भार-प्रतिशत संघटन-सीमाएँ और निर्दिष्ट यांत्रिक गुण प्रस्तुत करता है। बाद वाले विनिर्देशन की आवश्यकताएँ हैं; पहले वाले उपयोगी तुलनात्मक मान हो सकते हैं। इन्हें परस्पर विनिमेय नहीं माना जाना चाहिए।

यही सावधानी उन तुलनात्मक सारणियों पर भी लागू होती है जिनमें UNS, EN, JIS और ASTM संकेतकों को आसन्न स्तंभों में रखा जाता है। Handbook of Comparative World Steel Standards रासायनिक संघटनों की तुलनात्मक सारणियों को यांत्रिक गुणों की तुलनात्मक सारणियों से अलग रखता है, क्योंकि रासायनिक समानता समान प्रसंस्करण आवश्यकताओं, उत्पाद-रूपों, परीक्षण-विधियों या स्वीकृति-मापदंडों को सिद्ध नहीं करती। “समतुल्य” प्रायः सीमित तुलना के लिए प्रयुक्त संक्षिप्त शब्द होता है, न कि इस बात का प्रमाण कि प्रत्येक मानक के अंतर्गत एक पदार्थ को दूसरे के स्थान पर रखा जा सकता है।

अधिकतम एक ऊपरी सीमा है। न्यूनतम एक निचली सीमा है। परास में दोनों सीमाएँ होती हैं। निर्दिष्ट नाममात्र या सामान्य संघटन अपेक्षित प्रथा का वर्णन कर सकता है, लेकिन स्वीकार्य स्वीकृति-अंतराल को परिभाषित नहीं करता। सारणी में इन श्रेणियों को अलग-अलग रखा जाना चाहिए।

तनन और कठोरता परीक्षण की परिस्थितियाँ

यांत्रिक गुण संघटन-मानों की अपेक्षा परीक्षण की परिभाषा पर और भी अधिक निर्भर होते हैं। तनन शक्ति, पराभव शक्ति, दीर्घन, क्षेत्रफल में कमी और कठोरता किसी विशेष प्रक्रिया के अंतर्गत किसी विशेष नमूने की प्रतिक्रिया का वर्णन करते हैं। ये प्रत्येक उस टुकड़े में मौजूद स्थिर नियतांक नहीं होते जिस पर समान ग्रेड संकेतक अंकित हो।

सबसे पहले नमूना लेने का स्थान आता है। नमूना सतह के नीचे निर्धारित दूरी से, छड़ के केंद्र से, प्लेट की मोटाई के आर-पार, या उत्पाद के निर्दिष्ट सिरे से लिया जा सकता है। सतह से लिए गए नमूने के गुण केंद्र से लिए गए नमूने से भिन्न हो सकते हैं, क्योंकि अनुप्रस्थ काट में शीतलन-दर, पृथक्करण, डीकार्बरीकरण और बाद का ऊष्मा-उपचार अलग-अलग होते हैं। रोल किए गए उत्पाद में परीक्षण का स्थान यह भी निर्धारित कर सकता है कि नमूना प्लेट या छड़ के अग्रभाग, मध्य भाग या अंतिम भाग का प्रतिनिधित्व करता है।

अभिविन्यास परिणाम को बदल देता है। अनुदैर्ध्य नमूना मुख्य रोलिंग या ड्रॉइंग दिशा के अनुरूप होता है; अनुप्रस्थ नमूना उसके आर-पार लिया जाता है। रोलिंग से कणिकाएँ और समावेशन लंबाई की दिशा में बढ़ते हैं, जबकि फोर्जिंग और ड्रॉइंग सूक्ष्मसंरचना को अन्य तरीकों से बदलते हैं। फलतः अनुदैर्ध्य दीर्घन, अनुप्रस्थ पराभव शक्ति और मोटाई-दिशा की तन्यता किसी एक सार्वभौमिक गुण के वैकल्पिक नाम नहीं हैं।

गेज लंबाई भी महत्वपूर्ण है। छोटी गेज लंबाई पर मापा गया दीर्घन, लंबी गेज लंबाई पर मापे गए दीर्घन से सीधे तुलनीय नहीं होता, भले ही दोनों मान प्रतिशत के रूप में रिपोर्ट किए गए हों। फ्रैक्चर के दौरान नेकिंग स्थानीयकृत होती है, इसलिए कुल दीर्घन में गेज लंबाई को दिए जाने वाले अनुपात में नमूने की ज्यामिति के साथ परिवर्तन होता है। जो सारणी नमूने के आयामों और परीक्षण-मानक के बिना केवल दीर्घन का मान कॉपी करती है, वह आवश्यक जानकारी को छोड़ देती है।

परीक्षण-तापमान एक अन्य सीमा-शर्त है। कमरे के तापमान और शून्य से नीचे या ऊँचे तापमान पर किए गए परीक्षण के बीच शक्ति और तन्यता में पर्याप्त परिवर्तन हो सकता है। भारण-दर, एक्सटेन्सोमीटर की विधि, पराभव-बिंदु की परिभाषा और गणना-पद्धति भी रिपोर्ट किए गए परिणाम को प्रभावित कर सकते हैं। लागू मानक के अनुसार “पराभव शक्ति” का अर्थ पराभव-बिंदु या निर्दिष्ट ऑफसेट पर प्रूफ स्ट्रेस हो सकता है।

कठोरता के मानों के लिए भी समान सावधानी आवश्यक है। Brinell, Rockwell और Vickers संख्याओं में अलग-अलग इंडेंटर, भार, ड्वेल परिस्थितियाँ और रूपांतरण-पद्धतियाँ प्रयुक्त होती हैं। Rockwell B के मान की Rockwell C के मान से बिना स्पष्ट उल्लेख के तुलना नहीं की जा सकती, और कठोरता-रूपांतरण सारणी परिवर्तित संख्या को प्रत्यक्ष मापन में नहीं बदलती। सतह की खुरदरापन, वक्रता, स्केल, नमूने की मोटाई और स्थानीय सूक्ष्मसंरचना इंडेंटेशन को प्रभावित कर सकते हैं।

American Institute of Steel Construction के अनुसार, संरचनात्मक इस्पात के आकारों और प्लेटों के लिए ASTM विनिर्देशों में सामान्यतः रासायनिक संघटन और यांत्रिक गुण—दोनों की आवश्यकताएँ होती हैं। ये दोनों आवश्यकता-समूह मिलकर काम करते हैं। रसायन संघटनात्मक सीमाओं की पहचान करता है; परीक्षण यह सत्यापित करता है कि निर्दिष्ट प्रसंस्करण के बाद आपूर्ति किया गया उत्पाद आवश्यक प्रदर्शन को पूरा करता है या नहीं।

स्वीकृति-मान, औसत और प्रसरण

निर्दिष्ट न्यूनतम वह सीमा है जिसे स्वीकृत परिणाम को पूरा करना या पार करना आवश्यक है। निर्दिष्ट अधिकतम वह ऊपरी सीमा है जिसे पार नहीं किया जाना चाहिए। निर्दिष्ट परास दोनों शर्तें लागू करता है। इनमें से कोई भी औसत नहीं है।

व्यक्तिगत परीक्षण-परिणाम किसी एक नमूने या किसी एक परीक्षण-स्थान से संबंधित होता है। औसत अनेक परिणामों को मिलाता है, लेकिन औसत निकालने का नियम उत्पाद-मानक द्वारा सीमित हो सकता है। कुछ मानक प्रत्येक व्यक्तिगत परिणाम के आधार पर निर्णय लेते हैं; अन्य निर्धारित परिस्थितियों में पुनःपरीक्षण, औसत निकालने या अमान्य नमूने के स्थान पर दूसरा नमूना लेने की अनुमति देते हैं। इसलिए किसी पदार्थ की औसत तनन शक्ति सूचीबद्ध न्यूनतम से अधिक हो सकती है, जबकि एक व्यक्तिगत परिणाम व्यक्तिगत-परिणाम संबंधी आवश्यकता में विफल हो।

प्रसरण अपने-आप में खराब पदार्थ का प्रमाण नहीं होता। यह सामान्य सूक्ष्मसंरचनात्मक भिन्नता, नमूने की स्थिति, मशीन की पुनरुत्पादकता, संचालक की तकनीक और मापन-अनिश्चितता से उत्पन्न हो सकता है। 500 MPa के रिपोर्ट किए गए परिणाम को सटीक भौतिक सीमा के रूप में नहीं पढ़ना चाहिए, क्योंकि परीक्षण-विधि और उपकरण की विभेदन-क्षमता सीमित होती है। अनिश्चितता स्वीकृति-सीमा को समाप्त नहीं करती, लेकिन यह स्पष्ट करती है कि उस सीमा के निकट के मानों के लिए सामान्य पूर्णांकन के बजाय मानक में निर्धारित निर्णय-नियम का उपयोग क्यों आवश्यक है।

यह अंतर डिज़ाइन सारणियों में दिखाई देता है। Eurocode 3, EN 1993-1-1 के खंड 3.2.6 के अंतर्गत S235, S275, S355, S420, S450 और S460 के लिए डिज़ाइन पदार्थ-गुण सूचीबद्ध करता है। ये उस लागू ढाँचे के अंतर्गत संरचनात्मक डिज़ाइन के लिए स्थापित मान हैं, न कि S संकेतक वाले प्रत्येक उत्पाद के सार्वभौमिक तनन-परीक्षण परिणाम। ASTM A400 इसी प्रकार न्यूनतम पराभव शक्ति को छड़ के आकार और प्रसंस्करण-अवस्था से जोड़ता है।

इसलिए किसी सारणी का मान उसकी विधि और स्वीकृति-नियम से अलग नहीं किया जा सकता। दो प्रविष्टियों की तुलना करने से पहले यह पहचानें कि प्रत्येक हीट विश्लेषण है या उत्पाद विश्लेषण, सामान्य मान है या विनिर्देशन-सीमा, औसत है या व्यक्तिगत परिणाम, और क्या तनन या कठोरता का मापन समान तापमान, अभिविन्यास, गेज लंबाई, नमूना-स्थान और उत्पाद-अवस्था में किया गया है। इस जानकारी के बिना संख्यात्मक परिशुद्धता तुलनीयता का भ्रामक आभास दे सकती है।

इस्पात के गुणधर्म-सारिणियों में सामान्य त्रुटियाँ

इस्पात की कोई सारिणी देखने में प्रामाणिक लग सकती है, जबकि उसमें अलग-अलग मानकों, उत्पाद-रूपों या परीक्षण-स्थितियों से संबंधित मानों को चुपचाप मिला दिया गया हो। पहला प्रश्न यह नहीं होना चाहिए कि “ग्रेड क्या है?”, बल्कि यह कि “यह संख्या किस दस्तावेज़ और किस अवस्था को दर्शाती है?” रासायनिक संघटन-सारिणियाँ तत्वों की सीमाएँ या परास बताती हैं, सामान्यतः द्रव्यमान प्रतिशत में। यांत्रिक गुणधर्म-सारिणियाँ उपज सामर्थ्य, तन्य सामर्थ्य, बढ़ाव, कठोरता, आघात ऊर्जा या थकान सामर्थ्य जैसी आवश्यकताओं या मापे गए परिणामों को दर्ज करती हैं। ये दोनों सारिणी-प्रकार परस्पर संबंधित हैं, लेकिन एक-दूसरे के स्थान पर प्रयुक्त नहीं किए जा सकते।

ASTM A400, इस्पात की छड़ों के चयन, संघटन और यांत्रिक गुणधर्मों के लिए मानक अभ्यास और मार्गदर्शिका, इस बात को सीधे स्पष्ट करता है: इस्पात की छड़ का चयन करते समय ग्रेड, रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण-अवस्था, अनुप्रस्थ काट का आकार और वांछित न्यूनतम उपज सामर्थ्य पर विचार करना होता है। इन स्पष्टताओं के बिना दिया गया ग्रेड-प्रविष्टि अधूरा है।

नाममात्र, विशिष्ट, न्यूनतम और अधिकतम मानों को मिलाना

सबसे सामान्य त्रुटि यह है कि भिन्न प्रकार के मानों को उनकी स्थिति बताए बिना आसन्न स्तंभों में रख दिया जाता है। “नाममात्र”, “विशिष्ट”, “न्यूनतम” और “अधिकतम” एक ही प्रकार की सूचना का वर्णन नहीं करते।

नाममात्र संघटन किसी लक्ष्य या पदनाम-मूल्य को दर्शाता है। किसी सारिणी में मध्यम-कार्बन इस्पात के लिए लगभग 0.40% कार्बन दर्शाया जा सकता है, लेकिन लागू उत्पाद-विनिर्देश 0.37–0.44% C जैसी सीमा की अनुमति दे सकता है और मैंगनीज़, फॉस्फोरस, सल्फर, सिलिकॉन या अवशिष्ट तत्वों पर अलग-अलग सीमाएँ लगा सकता है। अधिकतम मान अनुपालन की सीमा होता है; यह अपेक्षित विश्लेषण नहीं होता। इसी प्रकार, न्यूनतम तन्य सामर्थ्य भी एक सीमा है, न कि वह सामर्थ्य जो प्रत्येक टुकड़े में अवश्य दिखाई देगी।

विशिष्ट मान तब विशेष रूप से जोखिमपूर्ण होते हैं जब उनकी स्थिति छिपी हो। कोई निर्माता, पुस्तिका या प्रयोगशाला सामान्यीकृत पदार्थ के लिए प्रतिनिधि उपज सामर्थ्य बता सकती है, जबकि कोई मानक किसी निश्चित मोटाई और आपूर्ति-अवस्था के लिए केवल न्यूनतम मान निर्धारित करता है। प्रतिनिधि परिणाम तुलना के लिए उपयोगी हो सकता है, लेकिन वह स्वीकृति-आवश्यकता का स्थान नहीं ले सकता। यदि किसी सारिणी में एक ग्रेड के लिए “उपज सामर्थ्य: 355 MPa” लिखा हो, लेकिन यह न बताया गया हो कि 355 MPa न्यूनतम मान, नाममात्र डिज़ाइन मान या विशिष्ट परीक्षण-परिणाम है, तो इससे गलत निष्कर्ष निकल सकता है।

इकाइयाँ इसी समस्या का दूसरा रूप उत्पन्न करती हैं। “सामर्थ्य ksi” लिखना, बिना यह बताए कि मान उपज सामर्थ्य का है या तन्य सामर्थ्य का, त्रुटिपूर्ण है; “कठोरता 220” भी उतना ही अधूरा है, क्योंकि 220 HBW, 220 HV और 220 HRC के अर्थ बहुत भिन्न होते हैं। बढ़ाव के साथ गेज लंबाई बताना आवश्यक है, जो सामान्यतः 5.65√A या इंच-आधारित निर्दिष्ट गेज लंबाई होती है। Charpy आघात ऊर्जा के लिए परीक्षण तापमान, नमूने का अभिविन्यास, नमूने का आकार और अक्सर नमूनों की संख्या भी आवश्यक होती है। राउंडिंग से अनुपालन-सीमाएँ भी छिप सकती हैं। उदाहरण के लिए, रिपोर्ट किया गया 0.20% कार्बन 0.195%, 0.204% या व्यापक अनुमत परास को दर्शा सकता है; इसलिए राउंड किए गए तुलनात्मक मान को विनिर्देश-सीमा नहीं माना जाना चाहिए।

सारिणी में प्रत्येक प्रविष्टि के बारे में यह स्पष्ट होना चाहिए कि वह आवश्यक न्यूनतम, अनुमत अधिकतम, संघटन-परास, नाममात्र लक्ष्य या विशिष्ट मापा गया मान है। यदि ऐसा नहीं है, तो पाठक को यह मानना चाहिए कि वह संख्या स्वीकृति-संबंधी निर्णयों के लिए अनुपयुक्त है।

उत्पाद-मानकों के बीच मानों की प्रतिलिपि बनाना

कोई पदनाम विभिन्न मानकों में दोहराया जा सकता है, लेकिन इसका अर्थ यह नहीं है कि उनमें समान आवश्यकताएँ भी होंगी। ASTM A36 इस्पात की प्लेट, छड़ और संरचनात्मक आकृतियाँ केवल इसलिए एक ही साझा सारिणी द्वारा नियंत्रित नहीं मानी जा सकतीं कि पदनाम परिचित है। उत्पाद-विनिर्देशों में रासायनिक संघटन की अलग सीमाएँ, मोटाई संबंधी नियम, परीक्षण प्रावधान, आपूर्ति-अवस्थाएँ और यांत्रिक आवश्यकताएँ निर्धारित हो सकती हैं।

AISC स्पष्ट करता है कि संरचनात्मक इस्पात की आकृतियों और प्लेटों के ASTM विनिर्देशों में सामान्यतः रासायनिक संघटन संबंधी आवश्यकताएँ और यांत्रिक गुणधर्म संबंधी आवश्यकताएँ, दोनों शामिल होती हैं। ये आवश्यकताएँ संबंधित ASTM उत्पाद-विनिर्देश से जुड़ी होती हैं। एक दस्तावेज़ से रासायनिक संघटन की पंक्ति और दूसरे से सामर्थ्य की पंक्ति की प्रतिलिपि बनाने पर ऐसा पदार्थ तैयार हो सकता है जिसे वास्तव में कोई भी मानक परिभाषित नहीं करता।

मोटाई का छूट जाना एक सामान्य समस्या है। प्लेट या सेक्शन की मोटाई के अनुसार उपज और तन्य सामर्थ्य की आवश्यकताएँ बदल सकती हैं, क्योंकि आयाम बढ़ने पर शीतलन-दर, पृथक्करण और मोटाई-दिशा में सूक्ष्मसंरचना बदलती है। इसलिए S355 के लिए एक ही उपज-सामर्थ्य मान दर्शाने वाली सारिणी अधूरी है, जब तक उसमें लागू मानक और मोटाई-अंतराल का उल्लेख न हो। Eurocode 3, EN 1993-1-1 के अनुभाग 3.2.6 के अंतर्गत S235, S275, S355, S420, S450 और S460 के लिए डिज़ाइन-सामग्री गुणधर्म सूचीबद्ध करता है, लेकिन ये डिज़ाइन-मानक के मान हैं; इनका अर्थ यह नहीं है कि प्रत्येक मान को ASTM, JIS या मिल प्रमाणपत्र की सारिणी में ज्यों-का-त्यों कॉपी किया जा सकता है।

यही सावधानी स्टेनलेस इस्पात पर भी लागू होती है। SSINA, ASTM उत्पाद-विनिर्देशों के अंतर्गत आने वाले ऑस्टेनिटिक ग्रेडों के लिए भार-प्रतिशत संघटन और निर्दिष्ट यांत्रिक गुणधर्म प्रस्तुत करता है। रासायनिक संघटन और सामर्थ्य के मान संबंधित उत्पाद-रूप और ASTM दस्तावेज़ से जुड़े रहने चाहिए। शीट के लिए दी गई संघटन-पंक्ति स्वतः छड़, फोर्जिंग, तार या कास्टिंग पर लागू नहीं हो सकती।

विभिन्न मानकों के बीच तुलना के लिए इससे भी अधिक सावधानी आवश्यक है। विश्व इस्पात मानकों की तुलनात्मक पुस्तिका अंतरराष्ट्रीय पदनाम-प्रणालियों के अंतर्गत रासायनिक संघटन और यांत्रिक गुणधर्मों की तुलनात्मक सारिणियों को अलग-अलग प्रस्तुत करती है। यह विभाजन महत्वपूर्ण है: समान नाम संबंधित रासायनिक संघटन का संकेत दे सकते हैं, लेकिन इससे समान प्रसंस्करण, कठोरता, वेल्डेबिलिटी, आयामी परास या प्रमाणन-आवश्यकताएँ सिद्ध नहीं होतीं। Engineering ToolBox-शैली की प्रतिनिधि तुलनाएँ यह दिखाने में सहायक हो सकती हैं कि किसी एक ग्रेड में दूसरे की तुलना में अधिक क्रोमियम या निकेल है, लेकिन वे नियंत्रक सीमाएँ स्थापित नहीं करतीं।

किसी प्रतिलिपि किए गए मान को स्वीकार करने से पहले मानक संख्या, संस्करण, उत्पाद-रूप, आपूर्ति-अवस्था, मोटाई या व्यास-परास, परीक्षण-दिशा, परीक्षण-तापमान और इकाई-प्रणाली दर्ज करें। इनमें से कोई भी जानकारी अनुपस्थित हो, तो वह संख्या आगे जाँच करने का संकेत मात्र है, पुष्ट आवश्यकता नहीं।

ग्रेड-नामों को पूर्ण पदार्थ-विनिर्देश मानना

“304”, “A36”, “S355” और “4140” पदनाम हैं, इस्पात के किसी टुकड़े का पूर्ण विवरण नहीं। इनका अर्थ उस दस्तावेज़ पर निर्भर करता है जो इन्हें परिभाषित करता है और उस उत्पाद पर भी निर्भर करता है जिसकी आपूर्ति की जा रही है। एक ही पदनाम के अंतर्गत भी एनील्ड, सामान्यीकृत, क्वेंच्ड-एंड-टेम्पर्ड, शीत-कार्यित और ऐज़-रोल्ड अवस्थाएँ अलग-अलग गुणधर्म उत्पन्न कर सकती हैं।

ASM International के अनुसार, कार्बन और मिश्रधातु-इस्पात के गुणधर्म रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण और सूक्ष्मसंरचना के संयुक्त प्रभावों से उत्पन्न होते हैं। केवल रासायनिक संघटन के आधार पर किसी एक निश्चित उपज सामर्थ्य, कठोरता, आघात-मूल्य या बढ़ाव का पूर्वानुमान नहीं लगाया जा सकता। समान कार्बन और क्रोमियम मात्रा वाली दो हीटों में भी कण-आकार, टेम्परिंग तापमान, अपचयन अनुपात, अंतःस्थापन या शीतलन-इतिहास के कारण अंतर हो सकता है।

“4140: 0.40% C, 1.0% Cr, 1.0% Mn, 0.25% Mo” दर्शाने वाली सारिणी लगभग अनुमानित संघटन के रूप में उपयोगी हो सकती है, लेकिन इससे यह पता नहीं चलता कि पदार्थ एनील्ड है या क्वेंच्ड और टेम्पर्ड, और न ही यह कि वह छड़, प्लेट, ट्यूब या तैयार घटक है। इसी प्रकार, “304 स्टेनलेस स्टील” यह नहीं बताता कि प्रविष्टि ASTM A240 प्लेट, ASTM A276 छड़ या किसी अन्य उत्पाद-विनिर्देश से संबंधित है। नियंत्रक दस्तावेज़ में अलग यांत्रिक परीक्षण या अतिरिक्त आवश्यकताएँ निर्धारित हो सकती हैं।

पुराने संस्करण एक और जोखिम उत्पन्न करते हैं। मानक रासायनिक संघटन की सीमाओं, परीक्षण विधियों, नामकरण, मोटाई-विभाजनों और संदर्भित दस्तावेज़ों में संशोधन करते रहते हैं। कोई सुव्यवस्थित सारिणी पुराने संस्करण को बनाए रख सकती है और फिर भी अपने मानों को वर्तमान के रूप में प्रस्तुत कर सकती है। प्रत्येक सारिणी में मानक पदनाम, संस्करण या संशोधन तथा जाँच की तिथि दर्शाई जानी चाहिए। यह भी स्पष्ट होना चाहिए कि कोई मान विनिर्देश-आवश्यकता, डिज़ाइन-मान या पुस्तिका में दिया गया विशिष्ट गुणधर्म है।

Nickel Institute अपनी सारिणीबद्ध प्रस्तुतियों में रासायनिक, यांत्रिक, भौतिक और विनिर्देश-संबंधी आँकड़ों को अलग-अलग रखता है; यह एक उपयोगी आदर्श है। विश्वसनीय इस्पात-सारिणी इन श्रेणियों को अलग रखती है, सभी इकाइयों और परीक्षण-स्थितियों को बताती है, राउंड किए गए या प्रतिनिधि मानों को चिह्नित करती है और प्रत्येक आवश्यकता को उसके नियंत्रक मानक से जोड़ती है। इस संदर्भ के बिना, प्रारूप की सटीकता केवल त्रुटि का पता लगाना और कठिन बना देती है।

विश्वसनीय स्टील तालिकाओं के लिए संदर्भ-विकी प्रारूप

एक विश्वसनीय स्टील तालिका में उस दस्तावेज़ की पहचान होनी चाहिए जो किसी मान को प्रामाणिकता प्रदान करता है। केवल ग्रेड का पदनाम पर्याप्त नहीं है। “S355,” “304,” “AISI 4140,” या “ASTM A36” संबंधित सामग्री-परिवारों की ओर संकेत कर सकते हैं, लेकिन किसी विशेष तालिका में पदनाम का अर्थ लागू उत्पाद मानक, उत्पाद का रूप, आपूर्ति की स्थिति, आयाम और परीक्षण आवश्यकताएँ निर्धारित करते हैं।

ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties, इस समस्या को स्पष्ट रूप से दर्शाता है। इसमें दी गई सारणीबद्ध मार्गदर्शिका ग्रेड, रासायनिक संघटन, प्रसंस्करण स्थिति, सेक्शन आकार और वांछित न्यूनतम पराभव सामर्थ्य पर विचार करती है। बार की तालिका को प्लेट की तालिका में कॉपी करना केवल अपूर्णता नहीं है; इससे गलत उत्पाद पर गलत आवश्यकताएँ लागू हो सकती हैं। AISC भी स्पष्ट करता है कि संरचनात्मक स्टील के आकारों और प्लेटों के लिए ASTM विनिर्देशों में सामान्यतः रासायनिक संघटन संबंधी आवश्यकताएँ और यांत्रिक गुण संबंधी आवश्यकताएँ, दोनों शामिल होती हैं। इन दोनों समूहों की आवश्यकताओं को एक अविभाजित “स्टील गुण” तालिका में नहीं मिलाना चाहिए।

संघटन तालिकाओं के लिए आवश्यक फ़ील्ड

प्रत्येक संघटन तालिका की शुरुआत शासक दस्तावेज़ में लिखे गए सटीक ग्रेड पदनाम से होनी चाहिए, जिसके बाद उत्पाद का रूप दिया जाए। उदाहरणों में “ASTM A240 Type 304 plate,” “ASTM A276 Type 316 bar,” “EN 10025-2 S355JR plate,” या “SAE J403 4140” शामिल हैं। केवल “304 stainless steel” एक खोज-लेबल है, पूर्ण विनिर्देश नहीं।

शासक मानक को उसके अपने फ़ील्ड में दिखाया जाना चाहिए। जब आवश्यकता पर प्रभाव पड़ता हो, तब संस्करण या संशोधन भी शामिल करें, और बताएँ कि उद्धृत दस्तावेज़ सामग्री-विनिर्देश, पदनाम मानक, तुलनात्मक हैंडबुक या सूचनात्मक डेटा शीट है। ASTM A400 स्टील बार के लिए मार्गदर्शन है; इसे इस प्रकार प्रस्तुत नहीं किया जाना चाहिए मानो यह सूचीबद्ध ग्रेड से बने प्रत्येक उत्पाद को नियंत्रित करता हो। यूरोपीय संरचनात्मक स्टील के लिए EN 10025-2 और संबंधित अभिकल्प मानक की भूमिकाएँ अलग-अलग हैं। तुलनात्मक पदनाम सूची को नियंत्रक सूची के बजाय तुलनात्मक सूची के रूप में चिह्नित किया जाना चाहिए।

प्रत्येक रिपोर्ट किए गए तत्व को उसकी इकाई सहित सूचीबद्ध करें। भार प्रतिशत को wt.% या mass fraction के रूप में लिखना चाहिए; इसे अनुमान पर न छोड़ें। एक उपयोगी शीर्षक इस प्रकार हो सकता है: “C, wt.% maximum,” “Mn, wt.%,” “P, wt.% maximum,” “S, wt.% maximum,” “Cr, wt.%,” “Ni, wt.%,” “Mo, wt.%,” और “N, wt.% maximum।” अधिकतम, न्यूनतम, परास, अवशिष्ट और शेष—इनमें अंतर स्पष्ट करें। “Fe—balance” का अर्थ यह नहीं है कि सूचीबद्ध न किए गए सभी तत्व बिना किसी सीमा के अनुमत हैं।

तालिका में उत्पाद की स्थिति तथा रासायनिक आवश्यकता से संबंधित आकार या मोटाई का परास पहचाना जाना चाहिए। कुछ मानक सभी उत्पादों पर समान हीट विश्लेषण लागू करते हैं, जबकि अन्य हीट विश्लेषण और उत्पाद विश्लेषण में अंतर करते हैं। संपादकीय टिप्पणी में यह स्पष्ट होना चाहिए कि इनमें से कौन-सा दिखाया गया है। यदि कोई मानक किसी तत्व को केवल योगात्मक तत्व के रूप में अनुमत करता है या उसे अवशिष्ट के रूप में रिपोर्ट करता है, तो यह स्थिति उसके मान के साथ दी जानी चाहिए।

प्रतिनिधि तुलनाओं को विनिर्दिष्ट सीमाओं में परिवर्तित न करें। उदाहरण के लिए, Engineering ToolBox कार्बन, क्रोमियम, मैंगनीज़, मोलिब्डेनम, निकेल, फॉस्फोरस, सल्फर और सिलिकॉन के प्रतिनिधि भार-प्रतिशत मानों का उपयोग करके ग्रेडों की तुलना करता है। ऐसी तालिका व्यापक संघटनात्मक संबंध दिखा सकती है, लेकिन यह ASTM, EN, JIS, SAE या किसी अन्य उत्पाद मानक में दी गई नियंत्रक सीमाओं का स्थान नहीं ले सकती। Handbook of Comparative World Steel Standards भी विभिन्न पदनाम प्रणालियों में तुलनात्मक रासायनिक संघटन तालिकाओं और यांत्रिक-गुण तालिकाओं को अलग रखती है; इस विभाजन को बनाए रखना चाहिए।

इसलिए संघटन-तालिका रिकॉर्ड में ये फ़ील्ड आवश्यक हैं: ग्रेड पदनाम; उत्पाद का रूप; शासक मानक; संस्करण या संशोधन; हीट या उत्पाद विश्लेषण; रासायनिक तत्व; मान; इकाई; सीमा का प्रकार; स्थिति; आकार या मोटाई का परास; अनुमत योगात्मक तत्व या अवशिष्ट स्थिति; और स्रोत लिंक। यदि कोई मान संपादकीय तुलना है, तो उसे “प्रतिनिधि” चिह्नित करें, “विनिर्दिष्ट” नहीं।

यांत्रिक-गुण तालिकाओं के लिए आवश्यक फ़ील्ड

यांत्रिक गुणों के लिए संघटन की तुलना में अधिक संदर्भ आवश्यक होता है। तालिका में यह स्पष्ट होना चाहिए कि प्रत्येक संख्या विनिर्दिष्ट है—अर्थात मानक की आवश्यकता है—या विशिष्ट है—अर्थात प्रेक्षित या प्रकाशित प्रतिनिधि मान है। विनिर्दिष्ट न्यूनतम पराभव सामर्थ्य और विशिष्ट पराभव सामर्थ्य एक-दूसरे के स्थान पर उपयोग नहीं किए जा सकते, और इनमें से कोई भी स्वतः अभिकल्प प्रतिरोध नहीं होता।

गुण को सटीक रूप से परिभाषित करें। “सामर्थ्य” बहुत अस्पष्ट शब्द है। पराभव सामर्थ्य, प्रूफ स्ट्रेस, तनन सामर्थ्य, दीर्घीकरण, क्षेत्रफल में कमी, कठोरता, आघात ऊर्जा, थकान सामर्थ्य या भंगुरता दृढ़ता का उपयोग करें और जहाँ उपयोगी हो, संबंधित प्रतीक भी दें: $R_e$, $R_{p0.2}$, $R_m$, या $A$। बताएँ कि दीर्घीकरण 50 mm, 80 mm या किसी अन्य गेज लंबाई पर मापा गया है। कठोरता का पैमाना—HBW, HRC, HV—स्पष्ट रूप से दें और अलग-अलग पैमानों को बिना स्रोत वाली एकल रैंकिंग में न मिलाएँ।

उत्पाद का रूप और शासक मानक अब भी अनिवार्य हैं। ASTM A36 प्लेट की तालिका को बिना स्पष्ट सूचना के ASTM A36 बार पर लागू नहीं किया जा सकता, और EN 10025-2 S355JR का मान स्वतः S355J2 का मान नहीं होता। आपूर्ति की स्थिति शामिल करें, जैसे रोल्ड अवस्था में, सामान्यीकृत, सामान्यीकृत-रोल्ड, शमनित एवं टेम्पर्ड, एनील्ड, सॉल्यूशन-एनील्ड या कोल्ड-वर्क्ड। ऊष्मा उपचार से नाममात्र ग्रेड अपरिवर्तित रहते हुए भी सामर्थ्य और तन्यता बदल सकते हैं।

आवश्यकता से संबंधित आकार या मोटाई का अंतराल दर्ज करें। संरचनात्मक स्टील का पराभव सामर्थ्य सामान्यतः मोटाई के साथ बदलता है; इसी कारण S235, S275, S355, S420, S450 या S460 के पास एकल मान भ्रामक हो सकता है। Eurocode 3 की सामग्री-गुण तालिकाएँ EN 1993-1-1, Section 3.2.6 के अंतर्गत अभिकल्प गुणों की पहचान करती हैं; ये मान एक अभिकल्प ढाँचे से संबंधित हैं, सार्वभौमिक मिल-प्रमाणपत्र तालिका से नहीं।

परीक्षण दिशा स्पष्ट रूप से दें: अनुदैर्ध्य, अनुप्रस्थ, लघु-अनुप्रस्थ, मोटाई-दिशा या अनिर्दिष्ट। परीक्षण विधि और संस्करण भी जोड़ें, जैसे तनन के लिए ASTM E8/E8M, Charpy आघात परीक्षण के लिए ASTM E23, Rockwell कठोरता के लिए ASTM E18, या लागू EN विधि। जहाँ स्रोत में निर्दिष्ट हो, नमूने का अभिविन्यास, परीक्षण तापमान और नमूना लेने का स्थान भी शामिल करें। −20 °C पर प्राप्त Charpy मान की तुलना बिना शर्त वाले कमरे के तापमान के आघात मान से नहीं की जा सकती।

यांत्रिक डेटा को भौतिक गुणों से अलग रखें। Nickel Institute रासायनिक संघटन, यांत्रिक गुण, भौतिक गुण और विनिर्देशों को अलग-अलग डेटा वर्गों के रूप में व्यवस्थित करता है। यह व्यवस्था घनत्व, प्रत्यास्थता मापांक, तापीय प्रसार, विद्युत प्रतिरोधकता और तापीय चालकता को सामर्थ्य संबंधी आवश्यकताओं से भ्रमित होने से रोकती है। अभिकल्प मानों के लिए चौथी तालिका होनी चाहिए। वे शासक अभिकल्प मानक, सुरक्षा प्रारूप, संपर्क या पर्यावरण संबंधी मान्यताओं, बकलिंग नियमों और कभी-कभी तापमान पर निर्भर करते हैं।

यांत्रिक-गुण रिकॉर्ड में ये शामिल होने चाहिए: ग्रेड; उत्पाद का रूप; मानक और संस्करण; स्थिति; आकार या मोटाई; गुण की परिभाषा; मान और इकाई; विनिर्दिष्ट या विशिष्ट स्थिति; परीक्षण दिशा; परीक्षण तापमान; परीक्षण विधि और संस्करण; नमूने का विवरण; और स्रोत लिंक। जहाँ भी किसी मान को परिवर्तित, औसतित, राउंड किया गया हो या द्वितीयक स्रोत से लिया गया हो, वहाँ स्पष्ट सावधानी-सूचना जोड़ें।

उद्धरण, संशोधन और अनुरेखण की कार्यप्रणाली

प्रत्येक पंक्ति या निकटता से संबंधित पंक्तियों के समूह को केवल मुखपृष्ठ का उद्धरण देने के बजाय उसके स्रोत से लिंक करना चाहिए। दस्तावेज़ का शीर्षक, खंड या तालिका संख्या, संस्करण, अभिगम तिथि और पृष्ठ या अनुभाग लोकेटर दर्ज करें। किसी विकी संपादक को “S355, 355 MPa” को उस सटीक मोटाई-श्रेणी और खंड तक खोज पाने में सक्षम होना चाहिए, जिससे वह मान प्राप्त हुआ है।

संशोधन इतिहास को दृश्यमान रखें। जब ASTM, EN, JIS, SAE या किसी संगठन की हैंडबुक में परिवर्तन हो, तो पूर्व मान को उसके संस्करण सहित सुरक्षित रखें; बिना स्पष्टीकरण के उसे अधिलेखित न करें। यह चिह्नित करें कि स्रोत वर्तमान, प्रतिस्थापित, सूचनात्मक या द्वितीयक पुनरुत्पादन है। उदाहरण के लिए, SSINA की ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस-स्टील तालिकाएँ ASTM उत्पाद विनिर्देशों के अंतर्गत आने वाले ग्रेडों के लिए भार-प्रतिशत संघटन और विनिर्दिष्ट यांत्रिक गुण प्रदान करती हैं; फिर भी तालिका में यह पहचानना चाहिए कि प्रत्येक प्रविष्टि को कौन-सा ASTM विनिर्देश नियंत्रित करता है।

केवल रासायनिक संघटन के आधार पर सामर्थ्य का अनुमान न लगाएँ। ASM International बताता है कि कार्बन और मिश्रधातु-स्टील के गुण संघटन, प्रसंस्करण और सूक्ष्मसंरचना के संयुक्त प्रभावों से उत्पन्न होते हैं। किसी एक ऊष्मा उपचार के अंतर्गत अधिक कार्बन कठोरता बढ़ा सकता है, जबकि वेल्डनीयता या आघात दृढ़ता घटा सकता है; इसी प्रकार क्रोमियम और निकेल के प्रभाव भी प्रावस्था-संतुलन और प्रसंस्करण इतिहास पर निर्भर करते हैं।

दोहराए जा सकने वाले संपादकीय और अभियांत्रिकी प्रारूप का रूप यह है:

ग्रेड पदनाम | उत्पाद का रूप | शासक मानक और संस्करण | स्थिति | आकार या मोटाई का परास | रासायनिक संघटन या गुण वर्ग | तत्व या परिभाषित गुण | मान और इकाई | सीमा का प्रकार या विनिर्दिष्ट/विशिष्ट स्थिति | परीक्षण दिशा | परीक्षण विधि और संस्करण | तापमान या नमूना स्थिति | स्रोत, खंड और संशोधन टिप्पणी।

रासायनिक संघटन, यांत्रिक गुण, भौतिक गुण और अभिकल्प मानों के लिए अलग-अलग तालिकाएँ प्रकाशित करें। प्रत्येक तालिका के साथ स्रोत लिंक और स्पष्ट सावधानी-सूचनाएँ दें, तथा प्रत्येक अंतर-मानक तुलना को गैर-नियंत्रक के रूप में चिह्नित करें, जब तक कि उद्धृत मानक स्पष्ट रूप से उसे नियंत्रक न बनाता हो।

संदर्भ

1. [1]ASTM International. Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties. ASTM standard. https://store.astm.org/a0400-69r12.html
2. [2]ASM International. Mechanical Properties of Carbon and Alloy Steels. ASM Metals Handbook. https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/49/chapter-abstract/613530/Mechanical-Properties-of-Carbon-and-Alloy-Steels
3. [3]American Institute of Steel Construction. General Content and Format of ASTM Standard Specifications for Steel Products. AISC Engineering FAQ. https://www.aisc.org/aisc/solutions-center/engineering-faqs/10-general-content-and-format-of-astm-standard-specifications-for-steel-products/
4. [4]Specialty Steel Industry of North America. Composition and Properties. SSINA technical resources. https://www.ssina.com/education/technical-resources/composition-properties/
5. [5]Nickel Institute. Properties of Some Metals and Alloys. Nickel Institute technical guide. https://nickelinstitute.org/en/resources/technical-guides/properties-of-some-metals-and-alloys-297/