มาตรฐานเหล็กอุตสาหกรรม คือ การกำหนด ขนาด รูปร่าง ส่วนผสม คุณสมบัติวัสดุ เพื่อทำให้ผู้ผลิตสามารถผลิตวัสดุชนิดเดียวกันให้ได้มาตรฐานเดียวกัน ซึ่งจะทำให้สามารถเลือกใช้วัสดุจากผู้ผลิตรายต่างๆ มาใช้ทดแทนกันได้โดยไม่มีความแตกต่างกัน มาตรฐานเหล็กจะมีประโยชน์อย่างมากในการควบคุมการทำงานในห้องปฏิบัติการ, กระบวนการผลิต และหลังการผลิต, การประมวลผล และการนำไปใช้งาน
โดยเหล็กสามารถจำแนกได้หลากหลายรูปแบบ ดังนี้
- ส่วนประกอบ เช่น คาร์บอน, อัลลอยด์ต่ำ หรือเหล็กกล้าไร้สนิม
- วิธีการผลิต เช่น โอเพนฮาร์ท, เบสิกออกซิเจน หรือวิธีอิเล็คตริกเฟอแนนซ์
- วิธีการรีดละเอียด เช่น รีดร้อน, รีดเย็น, การตกแต่งผิว และเทคนิคการชุบ
- รูปแบบผลิตภัณฑ์ เช่น สลัก, แผ่น, แผ่นบาง, ท่อ หรือรูปแบบโครงสร้าง
- การทำดีฮ๊อกซิเดชัน เช่น คึล, เซมิคีล
- โรงสร้างจุลภาค เช่น เฟอริติก, เพิร์ลไลท์ และมาร์เตนซิติก
- การอบร้อน เช่น การหล่อ, การชุบแข็ง และการคืนตัว
สำหรับมาตรฐานเหล็กอุตสาหกรรมที่เป็นที่นิยมใช้กันเป็นมาตรฐานสากลมีอยู่หลากหลายมาตรฐาน สามารถแยกได้ดังนี้ ระบบอเมริกา ระบบเยอรมัน ระบบญี่ปุ่น และระบบของสมอ. หรือ มอก. นอกจากนี้ยังมีระบบยุโรปที่ใช้เป็นมาตรฐานสากลอีกระบบหนึ่งด้วย ซึ่งการกำหนดมาตรฐานจะขึ้นอยู่กับแต่ละประเทศที่เป็นผู้กำหนด
1. มาตรฐานเหล็กระบบอเมริกัน AISI (American Iron and Steel Institute)
มาตรฐานของสถาบันเหล็กและเหล็กกล้าของอเมริกา (AISI) และของสมาคมวิศวกรรมยานยนต์ของอเมริกา (SAE) ได้ กำเนิดมาตรฐานเหล็กเป็นอักษรย่อของสถาบันหรือสมาคมนำหน้าตามด้วยตัวอักษร และตามด้วยตัวเลข 4 หรือ 5 ตัว สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน และเหล็กกล้าผสมสำหรับเหล็กสเตนเลส หรือเหล็กกล้าผสมต่ำความแข็งแรงสูง บางครั้งอาจจะมีอักษรอยู่ระหว่างกลางตัวเลข ดังตัวอย่างต่อไปนี้
- อักษรบอกกรรมวิธีการผลิตและการใช้งานของเหล็ก ยกตัวอย่างเช่น A = เหล้ากล้าที่ผลิตด้วยเตาเบสเซอมเมอร์ (Bessesmer) ชนิดด่าง, E = เหล็กที่ผลิตได้จากเตาไฟฟ้า เป้นต้น
- ตัวเลขบอกชนิดของเหล็กกล้าตามมาตรฐาน เช่น เหล็กล้าคาร์บอน จะใช้ตัวเลข 1 เป็นสัญลักษณ์ แบ่งกลุ่มได้ ดังนี้ 10XX,11XX,12XX,15XX และในส่วนของเหล็กกล้าผสมจะใช้ตัวเลขที่นอกเหนือจากเหล็กกล้าคาร์บอน
- ตัวเลขบอกปริมาณธาตุผสม ซึ่งจะเป็นตัวเลขตัวที่ 2 ตามสัญลักษณ์ เช่น AISI 25XX หมายถึง เหล็กกล้านิกเกิล มีปริมาณของนิกเกิลผสมอยู่ 5%
- ตัวอักษรบอกธาตุที่เติมเฉพาะ จะมีสัญลักษณ์ของธาตุที่ผสมรวมอยู่ในสัญลักษณ์ของเหล็ก เช่น XXXBXX หมายถึง เหล็กกล้าโบรอน เป็นต้น
- ตัวเลขบอกปริมาณเปอร์เซ็นต์ของธาตุคาร์บอน ที่มีคาร์บอนผสมอยู่ เช่น AISI 1060 หมายถึง เหล็กกล้าคาร์บอนที่มีคาร์บอนผสมอยู่ 0.6% (60/100) เป็นต้น
ตัวอย่าง AISI E 3310
หมายความว่าเป็นมาตรฐานของเหล็กระบบอเมริกันที่เป็นเหล็กกล้าผสมนิเกิลและโครเมียม (เลข “3” ตัวแรก) มีนิเกิลผสมอยู่ 3% มีโครเมี่ยมผสมอยู่เล็กน้อย (เลข “3” ตัวถัดมา) มีคาร์บอนผสมอยู่ 0.1% (เลข “10”) และเป็นเหล็กกล้าที่ผลิตจากเตาไฟฟ้า (ตัวอักษร E)
มาตรฐานเหล็กของ AISI (American Iron and Steel Institute) ได้รับการใช้งานมาเป็นระยะเวลานานในสหรัฐอเมริการวมถึงประเทศอื่นๆ แต่มาตรฐานชนิดนี้ไม่ได้รับการปรับปรุงมาเป็นระยะเวลานาน จึงถูกแทนที่ด้วย SAE, ASTM และมาตรฐานอื่นๆ
มาตรฐานเหล็ก SAE สำหรับยานยนต์, เครื่องบิน และอื่นๆ; ASME สำหรับถังความดัน และอุปกรณ์ใช้งานอื่นๆ; AWS สำหรับการเชื่อมเครื่องอุปโภคบริโภค และวัสดุอื่นๆที่เกี่ยวข้อง ส่วนข้อกำหนดในการสร้างเรือจะใช้ของ American ABS, British Lloyds, Italian RINA และอื่นๆ
มาตรฐานเหล็ก ASTM สมาคมการทดสอบและวัสดุอเมริกัน ASTM (American Society for Testing and Materials) ก่อตั้งขึ้นในปี 1898 สำหรับมาตรฐานเหล็ก ASTM เป็นมาตรฐานของสมาคมวิชาชีพ ทางด้านวิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยี ที่กำหนดมาตรฐานซึ่งเป็นที่นิยมใช้ และเป็นที่ยอมรับกันทั่วโลก ค่ามาตรฐานเหล็กของ ASTM นั้นจะขึ้นต้นด้วยตัวอักษร A แล้วตามด้วยตัวเลข ที่เริ่มตั้งแต่ 1- 1106 โดยตัวเลขแทนค่าชนิดของเหล็ก เช่น ASTM A572 เป็นเหล็กกล้าผสมต่ำ
2. มาตรฐานเหล็กระบบเยอรมัน DIN (Deutsch Institute Norms)
ได้กำหนดมาตรฐานเป็นตัวอักษรและตัวเลขดังตัวอย่างต่อไปนี้
จากตัวอย่างสัญลักษณ์ของเหล็กตามมาตรฐาน DIN สามารถอธิบายได้ดังนี้
- ตัวอักษรบอกชนิดเหล็ก กรรมวิธีการผลิต และคุณสมบัติพิเศษ ตัวอย่างการแบ่งตามชนิดเหล็ก เช่น G = งานหล่อทั่วไป, St = เหล็กกล้า เป็นต้น
- ตัวเลขบอกเปอร์เซ็นต์คาร์บอนที่ผสมอยู่ในเหล็ก ซึ่งต้องหารด้วย 100 หรือค่าความต้านทานแรงดึงต่ำสุด ซึ่งมีหน่วย เป็นกิโลกรัมต่อตารางมิลลิเมตร ตัวอย่างเช่น St.37 หมายถึง เหล็กกล้ามีความต้านทานแรงดึงต่ำสุด 37 กก./มม. 2
- ตัวอักษรสัญลักษณ์ของธาตุที่ผสมในเหล็ก ตัวอย่างเช่น 42 CrMo หมายถึง เหล็กกล้าที่มีคาร์บอนผสมอยู่ 0.42% (41/100) ผสมธาตุโครเมียมและโมลิบดินัม
- ตัวเลขบอกเปอร์เซ็นต์ของธาตุผสม จะมีตัวเลข 1-3 หลัก ซึ่งจะบอกปริมาณของธาตุที่ผสมในเหล็ก ซึ่งจะต้องหาร ด้วยตัวเลข 4, 10, 100 ส่วนธาตุสังกะสี, ดีบุก, แมกนีเซียม และเหล็กไม่ต้องมีตัวเลขหาร
- ตัวอักษรบอกลักษณะกรรมวิธีผลิตและการใช้งาน เช่น A = ผ่านการอบคืนไฟ, B = สามารถตกแต่งด้วยเครื่องจักร, E = ผ่านการชุบผิวแข็ง เป็นต้น
ตัวอย่าง DIN 20 Mn Cr 54
หมายถึง เป็นเหล็กกล้าประสมต่ำที่มีปริมาณของคาร์บอนประสมอยู่ 0.2% (20/100)
มีแมงกานีสประสมอยู่ 1.2% (5/4) และมีโครเมียมประสมอยู่ 1% (4/4)
3. มาตรฐานเหล็กระบบญีปุ่น JIS (Japanese Industrial Standards)
การจำแนกประเภทของเหล็กตามมาตรฐานญี่ปุ่นซึ่งจัดวางระบบโดยสำนักงานมาตรฐาน อุตสาหกรรมญี่ปุ่น (Japaness Industrial Standards, JIS) จะแบ่งเหล็กตามลักษณะงานที่ใช้ โดยมาตรฐานจะเป็นตัวอักษรและตัวเลข หรือบางครั้งอาจจะ เป็นตัวอักษรเพียงอย่างเดียว ซึ่งตามหลังอักษร JIS ดังตัวอย่างต่อไปนี้
- ตัวอักษรบอกสัญลักษณ์ที่ใช้ในการจัดกลุ่มผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมต่างๆ
- ตัวเลขบอกถึงกลุ่มประเภทของเหล็ก
- ตัวเลขบอกถึงประเภทของวัสดุในกลุ่มนั้นๆ
- ตัวเลข 2 หลักที่เป็นตัวแยกชนิดของส่วนผสมที่มีอยู่ในวัสดุนั้นๆ
ตัวอย่าง JIS G 3101
หมายถึง โลหะประเภทเหล็กและโลหะวิทยา(G) จัดอยู่ในกลุ่มประเภทเหล็กคาร์บอน(3) วัสดุเป็นเหล็กกล้าประสมนิเกิล และโครเมียม(1) มีส่วนผสมเป็นเหล็กเครื่องมือ คาร์บอน(01)
4. ระบบมาตรฐานเหล็กระบบ TIS (Thai Industrial Standards Institute)
คือ “มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม” ที่สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม(สมอ.) ได้กำหนดขึ้นเพื่อเป็นแนวทางแก่ ผู้ผลิตในการผลิตสินค้าให้มีคุณภาพในระดับที่เหมาะสมกับการใช้งานมากที่สุด สำหรับมาตรฐานเหล็กก็มีแบ่งมาตรฐานมอก. ตามประเภทของเหล็ก เช่น มอก. 20-2559 คือ มาตรฐานเหล็กเส้นกลม มีชั้นคุณภาพคือ SR24 มอก. 24-2559 คือ มาตรฐานให้เหล็กข้ออ้อย มีชั้นคุณภาพ SD30, SD40, และ SD50
มอก.1228-2549 คือ มาตรฐานเหล็กตัวซี มีชั้นคุณภาพคือ SSC400
มอก. สำหรับอุตสาหกรรมเหล็ก สามารถจำแนกได้ 2 ประเภท
1. มาตรฐานแบบบังคับ จะต้องมีสัญลักษณ์ มอก แล้วมีวงกลมล้อมรอบ คือ เครื่องหมายที่แสดงบนผลิตภัณฑ์ที่มีกฏหมาย กำหนดให้ต้องเป็นไปตามมาตรฐาน ผู้ประกอบการที่จะต้องผลิต นำเข้า และจำหน่ายผลิตภัณฑ์ที่เป็นไปตามมาตรฐานเท่านั้นเพื่อความปลอดภัยของผู้บริโภค และป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดต่อเศรษฐกิจและสังคมได้
ยกตัวอย่างมาตรฐานบังคับ
เหล็กตัวซี หรือ เหล็กโครงสร้างรูปพรรณขึ้นรูปเย็น มอก. 1228-2561
เป็นมาตรฐานบังคับ ซึ่งจะต้องมีกระบวนการผลิตที่ได้รับมาตรฐาน มีการตรวจสอบอย่างเข้มข้น เพราะเหล็กตัวซี จะนำไปใช้กับงานโครงสร้างบ้าน หรืออาคารที่จำเป็นต้องใช้เหล็กที่มีคุณภาพ ผ่านการรับรองอย่างถูกต้อง เพื่อความปลอดภัยของผู้อยู่อาศัย
2.มาตรฐานแบบทั่วไป หรือไม่บังคับ ก็คือสินค้าทั่วไป จะเห็นได้กับสินค้าอุปโภค บริโภคบางรายการ ก็จะมีแสดงที่ตัวผลิตภัณฑ์ โดยสามารถขอการรับรองได้ เพื่อการพัฒนาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ให้เป็นไปตามเกณฑ์กำหนดในมาตรฐานและเป็นหลักประกันให้กับผู้บริโภคหรือผู้ซื้อว่าผลิตภัณฑ์นั้นมีคุณภาพ มีความปลอดภัย คุ้มค่า สมราคา
ยกตัวอย่างมาตรฐานทั่วไป
ท่อเหล็กกล้าคาร์บอน มอก.107-2561, TIS276, ASTM A53, JIS G 3444, JIS G 3452, ASTM A500
ซึ่งเป็นเหล็กที่ใช้ในงานโครงสร้างทั่วไป ไม่ได้เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยของผู้บริโภคโดยตรง
