ASTM F594 مشخصات مهره‌های استنلس در سیستم اینچی است و زوج طبیعی پیچ‌های ASTM F593 به‌شمار می‌رود. مثل F593، گرید با شماره‌ی آلیاژ مشخص می‌شود نه با عدد استحکام.
ASTM F594 الزامات شیمیایی و مکانیکی مهره‌های فولادی ضدزنگ را در قطرهای مختلف از 1/4 ″ تا 1-1 / 2 ″ شامل و برای استفاده با اتصال دهنده‌های مطابق با ASTM F593 پوشش می‌دهد. این مهره‌ها برای مصارف عمومی است و در هفت گروه آلیاژی موجود است. در زیر خلاصه ای از گریدهای رایج در مشخصات ASTM F594 آورده شده‌است. تعداد دیگری از گریدهای کمتر رایج ASTM F594 وجود دارد، اما در توضیحات زیر جزئیات آن ذکر نشده‌است. جدول مکانیکی در اینجا به گروه‌های آلیاژی 1 و 2 محدود می‌شود، زیرا آنها متداول‌ترین هستند و جدول شیمیایی فقط رایج‌ترین درجه‌های آلیاژ مورد استفاده برای گروه‌های آلیاژی مربوطه را نشان می‌دهد. اطلاعات دقیق‌تر را می‌توان در استاندارد ASTM F594 در وب سایت ASTM یافت.
F594 گروه‌های آلیاژی
| Alloy Group | Alloy Designation | Alloy Type |
|---|---|---|
| 1 | 303, 304, 304L, 305, 384, XM1, 18-9LW, 302HQ, 303Se | Austenitic |
| 2 | 316, 316L | Austenitic |
| 3 | 321, 347 | Austenitic |
| 4 | 430, 430F | Ferritic |
| 5 | 410, 416, 416Se | Martensitic |
| 6 | 431 | Martensitic |
| 7 | 630 (17-4) | Precipitation Hardening |
F594 شرایط و خواص مکانیکی
| Alloy Group | Condition | Marking | Diameter Range | Proof Stress, Hex Nuts, ksi | Proof Stress, Heavy Hex Nuts, ksi | Rockwell Hardness |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | AF | F594A | 1/4 to 1-1/2 | 70 | 76 | B85 max |
| A | F594B | 1/4 to 1-1/2 | 75 | 81 | B65 to 95 | |
| CW1 | F594C | 1/4 to 5/8 | 100 | 108 | B95 to C32 | |
| CW2 | F594D | 3/4 to 1-1/2 | 85 | 92 | B80 to C32 | |
| 2 | AF | F594E | 1/4 to 1-1/2 | 70 | 76 | B85 max |
| A | F594F | 1/4 to 1-1/2 | 75 | 81 | B65 to 95 | |
| CW1 | F594G | 1/4 to 5/8 | 100 | 108 | B95 to C32 | |
| CW2 | F594H | 3/4 to 1-1/2 | 85 | 92 | B80 to C32 |
F594 خواص شمیایی
| Element, max except as shown | Alloy Group 1, Type 304 | Alloy Group 2, Type 316 |
|---|---|---|
| Carbon | 0.08% | 0.08% |
| Manganese | 2.00% | 2.00% |
| Phosphorus | 0.045% | 0.045% |
| Sulfur | 0.030% | 0.030% |
| Silicon | 1.00% | 1.00% |
| Chromium | 18.0 to 20.0% | 16.0 to 18.0% |
| Nickel | 8.0 to 10.5% | 10.0 to 14.0% |
| Copper | 1.00% | |
| Molybdenum | 2.00 to 3.00% |
جدول ابعاد مهره سنگین استنلس
| قطر | رزوه | آچارخور | ارتفاع مهره | ||
|---|---|---|---|---|---|
| حداقل | حداکثر | حداقل | حداکثر | ||
| 1/2 | 13 UNC | 0.85 | 0.875 | 0.464 | 0.504 |
| 5/8 | 11 UNC | 1.031 | 1.062 | 0.587 | 0.631 |
| 3/4 | 10 UNC | 1.212 | 1.25 | 0.71 | 0.758 |
| 7/8 | 9 UNC | 1.394 | 1.438 | 0.833 | 0.885 |
| 1 | 8 UNC | 1.575 | 1.625 | 0.956 | 1.012 |
| 1-1/8 | 7 UNC | 1.756 | 1.812 | 1.079 | 1.139 |
| 1-1/4 | 7 UNC | 1.938 | 2 | 1.187 | 1.251 |
| 1-3/8 | 6 UNC | 2.119 | 2.188 | 1.31 | 1.378 |
| 1-1/2 | 6 UNC | 2.3 | 2.375 | 1.433 | 1.505 |
گروه‌های آلیاژی استنلس
در استانداردهای استنلس اینچی، گرید با شماره‌ی آلیاژ مشخص می‌شود و هر آلیاژ خانواده‌ی متالورژیکی خودش را دارد:
| آلیاژ | خانواده | ویژگی شاخص |
|---|---|---|
| 304 و 304L | آستنیتی | متداول‌ترین استنلس؛ نسخه L کربن کم برای جوشکاری |
| 316 و 316L | آستنیتی | دارای مولیبدن؛ مقاوم به کلراید و محیط دریایی |
| 321 و 347 | آستنیتی پایدارشده | پایدارشده با تیتانیم یا نیوبیم برای دمای بالا |
| 430 | فریتی | مغناطیسی، مقاومت خوردگی کمتر، اقتصادی‌تر |
| 410 و 431 | مارتنزیتی | قابل عملیات حرارتی، استحکام بالاتر، مقاومت خوردگی کمتر |
| 630 (17-4 PH) | رسوب‌سخت‌شونده | ترکیب استحکام بالا با مقاومت خوردگی |
گالینگ: مشکل همیشگی اتصالات استنلس
رایج‌ترین مشکل اجرایی پیچ و مهره استنلس، جوش سرد یا گالینگ است: پیچ در حین بستن ناگهان قفل می‌شود و نه جلو می‌رود نه برمی‌گردد. در موارد شدید باید برید.
علتش این است که لایه‌ی اکسید محافظ روی استنلس در اثر فشار و لغزش رزوه‌ها کنده می‌شود و فلز تازه‌ی دو سطح مستقیماً به هم می‌چسبند. برخلاف فولاد کربنی، استنلس این لایه را سریع بازسازی می‌کند اما زیر فشار رزوه فرصت ندارد.
راه‌های کاهش:
- روانکار ضدگالینگ پیش از بستن — مؤثرترین اقدام.
- سرعت پایین هنگام بستن؛ بکس ضربه‌ای پرسرعت احتمال گالینگ را زیاد می‌کند.
- رزوه تمیز — ذرات ساینده بین رزوه‌ها شروع‌کننده‌اند.
- ترکیب آلیاژهای متفاوت برای پیچ و مهره، چون سختی نابرابر احتمال چسبیدن را کم می‌کند.
هماهنگی پیچ و مهره
سه قاعده در انتخاب مهره استنلس:
- هم‌خانواده بودن آلیاژ. مهره ۳۱۶ برای پیچ ۳۱۶. ترکیب ۳۰۴ و ۳۱۶ در محیط کلرایدی، ضعیف‌ترین جزء را تعیین‌کننده می‌کند.
- کفایت مقاومت. مهره باید بار پیچ را تحمل کند؛ در حالت کارسرد پیچ، مهره نباید در حالت آنیل ضعیف باشد.
- یکنواختی واشر. واشر هم باید استنلس هم‌خانواده باشد.
چرا استنلس با کلاس ۸٫۸ رده‌بندی نمی‌شود
پرسش پرتکراری که در خرید پیش می‌آید: «پیچ استنلس کلاس ۱۰٫۹ دارید؟» پاسخ نه است، و دلیلش یک تفاوت متالورژیکی است نه یک کمبود بازار.
استحکام پیچ فولادی از عملیات حرارتی می‌آید — آب‌دادن و بازپخت. استنلس آستنیتی به این روش سخت نمی‌شود؛ ساختارش با گرم و سرد کردن تغییر فاز مفیدی نمی‌دهد. تنها راه بالابردن استحکامش کارسختی است: تغییر شکل سرد در حین تولید.
و کارسختی دو پیامد دارد که نظام رده‌بندی را عوض می‌کند:
- وابسته به سایز است. در مقطع بزرگ‌تر، رساندن کل مقطع به همان درجه‌ی کار سرد سخت‌تر می‌شود؛ به همین دلیل مقادیر تضمین‌شده در سایزهای بزرگ کاهش می‌یابد — چیزی که در فولاد عملیات‌حرارتی‌شده به این شکل دیده نمی‌شود.
- با حرارت برگشت‌پذیر است. جوشکاری یا کار در دمای بالا می‌تواند اثر کارسختی را در ناحیه‌ی متأثر از بین ببرد.
قاعده‌ی جفت‌شدن مهره و پیچ استنلس
در اتصال استنلس، انتخاب مهره سه قید هم‌زمان دارد:
- هم‌گروه بودن آلیاژ. مهره‌ی پایه‌ی ۳۰۴ روی پیچ پایه‌ی ۳۱۶ در محیط کلریدی، حلقه‌ی ضعیف اتصال می‌شود — و چون هر دو «استنلس»اند، این خطا به چشم نمی‌آید.
- ظرفیت متناسب. مهره باید بتواند بار پیچ را تحمل کند؛ رده‌ی مقاومتی مهره باید با رده‌ی پیچ بخواند.
- پرهیز از جفت هم‌سختی. و اینجا یک تنش وجود دارد: از نظر خوردگی هم‌جنسی مطلوب است، ولی از نظر گیرپاژ، دو قطعه‌ی هم‌جنس و هم‌سختی بدترین ترکیب‌اند.
چرا مهره‌ی استنلس اغلب بلندتر است
در بسیاری از کاربردهای استنلس، مهره‌ی بلندتر از حالت متعارف استفاده می‌شود و دو دلیل دارد:
- جبران استحکام کمتر. رزوه‌ی استنلس ظرفیت کمتری از رزوه‌ی فولاد آلیاژی دارد؛ دندانه‌های بیشتر، بار را روی سطح بیشتری پخش می‌کند.
- کاهش ریسک گیرپاژ. درگیری بیشتر یعنی فشار موضعی کمتر روی هر دندانه.
در نظام اینچی، مهره‌ی سری سنگین همین نقش را بازی می‌کند و در اتصالات استنلس رایج است.
آزمون و پذیرش مهره‌ی استنلس
در مهره، برخلاف پیچ، آزمون کشش مستقیم روی خود قطعه ممکن نیست. معیارهای پذیرش متفاوتی به کار می‌رود:
- آزمون بار گواه. مهره روی یک پیچ آزمون سخت‌تر بسته می‌شود و بار معینی اعمال می‌گردد؛ مهره باید بدون بریده‌شدن رزوه تحمل کند و پس از برداشتن بار، با دست باز شود. جزئیات روش در صفحه‌ی آزمون بار گواه.
- سختی‌سنجی. صافی اولیه‌ی سریع و ارزان.
- آزمون ترکیب شیمیایی یا شناسایی مثبت مواد. تنها راه تفکیک گروه آلیاژی — و در محیط کلریدی، همین تفکیک تعیین‌کننده است.
مهره‌ی ۳۰۴ روی پیچ ۳۱۶ چه اشکالی دارد؟
در محیط کلریدی، مهره حلقه‌ی ضعیف اتصال می‌شود. چون هر دو «استنلس»اند، این خطا به چشم نمی‌آید.
هم‌جنس بودن پیچ و مهره گیرپاژ را بیشتر نمی‌کند؟
چرا، ولی راه‌حل تغییر جنس نیست. هم‌گروه بودن را برای خوردگی حفظ کنید و گیرپاژ را با ضدگیرپاژ و بستن آرام حل کنید.
چرا مهره‌ی استنلس بلندتر است؟
برای جبران ظرفیت کمتر رزوه‌ی استنلس و کاهش فشار موضعی روی هر دندانه — که ریسک گیرپاژ را هم کم می‌کند.
در سفارش چه چیزی را نباید فراموش کرد؟
سری مهره (معمولی یا سنگین). در یک سایز، آچارخور و ارتفاع این دو فرق دارد — یعنی هم ابزار و هم ظرفیت متفاوت است.
جمع‌بندی
در اتصال استنلس اینچی، سه چیز را نگه دارید: گروه آلیاژی مهره باید با پیچ یکی باشد، وگرنه مهره حلقه‌ی ضعیف اتصال در محیط کلریدی می‌شود؛ استنلس با عملیات حرارتی سخت نمی‌شود، پس نظام رده‌بندی‌اش و ظرفیتش با فولاد آلیاژی قابل مقایسه‌ی مستقیم نیست؛ و گیرپاژ را با ضدگیرپاژ و بستن آرام حل کنید، نه با تغییر جنس مهره — با این یادآوری که روانکار، عدد گشتاور را جابه‌جا می‌کند.
سوالات متداول
ASTM F594 چیست؟
مشخصات مهره‌های استنلس اینچی؛ زوج طبیعی پیچ‌های ASTM F593.
مهره ۳۰۴ روی پیچ ۳۱۶ اشکالی دارد؟
در محیط کلرایدی بله؛ مهره ۳۰۴ ضعیف‌ترین جزء مجموعه می‌شود.
چرا مهره استنلس گیر می‌کند؟
گالینگ یا جوش سرد. روانکار ضدگالینگ و بستن آهسته لازم است.
آیا مهره استنلس مغناطیسی است؟
بستگی به آلیاژ دارد؛ ۳۰۴ و ۳۱۶ عملاً غیرمغناطیسی و ۴۳۰ و ۴۱۰ مغناطیسی‌اند.
رزوه بالای یک اینچ چیست؟
سری 8UN با هشت دور ثابت در اینچ.