Een goed begrip van de naamgevingsconventies voor metalen is essentieel voor ingenieurs, inkopers en ontwerpers om over de wereldmarkt te navigeren en de juiste materialen voor hun toepassingen te selecteren.
1 Inleiding: De taal van metalen
Metaalaanduidingssystemen bieden een gestandaardiseerde taal voor het identificeren en classificeren van het brede scala aan metalen en legeringen die in de industrie worden gebruikt. In plaats van willekeurige reeksen cijfers en letters te zijn, zijn deze codes gestructureerd om specifieke informatie over de chemische samenstelling van een materiaal, mechanische eigenschappen, verwerkingsmethode of een combinatie daarvan over te brengen. Het begrijpen van deze taal is van cruciaal belang voor het specificeren van materialen bij inkoop, het garanderen van kwaliteit bij de productie en het handhaven van de veiligheid in kritieke toepassingen in de lucht- en ruimtevaart-, bouw- en medische apparatuurindustrie.
Deze systemen variëren aanzienlijk per land en standaardisatie-instantie, waardoor een complex landschap ontstaat voor professionals die met internationale toeleveringsketens werken. Het Amerikaanse Unified Numbering System (UNS) verschilt aanzienlijk van de Chinese GB-normen of de Duitse DIN-normen. Ondanks deze diversiteit volgen de meeste systemen logische patronen die, eenmaal begrepen, de ingebedde informatie onthullen. Deze gids ontcijfert de belangrijkste methodologieën achter de belangrijkste metaalaanduidingssystemen ter wereld, waardoor u weloverwogen materiële beslissingen kunt nemen, ongeacht de norm waarnaar wordt verwezen.
2 Fundamentele classificatie van metalen
Voordat we ons verdiepen in specifieke naamgevingsconventies, is het essentieel om de brede categorieën te begrijpen waarin metalen worden ingedeeld, omdat dit vaak van invloed is op de manier waarop ze worden aangeduid.
Ferro versus non-ferro metalen: De meest fundamentele scheiding maakt een onderscheid tussen ferrometalen, die ijzer als hoofdbestanddeel bevatten (bijvoorbeeld staal en gietijzer), en non-ferrometalen, die geen ijzer als hoofdbestanddeel hebben (bijvoorbeeld aluminium, koper, titanium, zink). Dit onderscheid komt vaak tot uiting in de structuur van het aanduidingssysteem zelf.
Zuivere metalen versus legeringen: Systemen maken verder onderscheid tussen zuivere metalen, dit zijn elementen in hun metallische vorm (bijvoorbeeld 99,9% aluminium), en legeringen, die mengsels zijn van twee of meer elementen, waarvan er minstens één een metaal is. Legeringsaanduidingen zijn doorgaans complexer en coderen informatie over de samenstellende elementen.
Gesmeed versus gegoten producten: Veel systemen gebruiken verschillende voor- of achtervoegsels om de productvorm aan te geven. Smeedproducten (bijvoorbeeld plaat, staaf, buis) zijn mechanisch in vorm gebracht, wat vaak resulteert in andere microstructuren en eigenschappen dan gegoten producten, die worden gevormd door gesmolten metaal in een mal te gieten.
3 grote internationale standaardisatiesystemen
Verschillende landen en regio's hebben hun eigen standaardorganisaties ontwikkeld, elk met hun eigen benamingsfilosofie. Hieronder volgen de meest invloedrijke systemen die men tegenkomt in de mondiale handel en techniek.
3.1 Amerikaans systeem (SAE/AISI, ASTM, UNS, AMS)
Het Amerikaanse systeem is niet één enkele standaard, maar een ecosysteem van complementaire benamingen.
SAE/AISI-staalaanduidingen: Decennia lang waren de systemen van de Society of Automotive Engineers (SAE) en het American Iron and Steel Institute (AISI) de belangrijkste methoden voor het aanduiden van koolstof- en gelegeerd staal in de VS. Deze gebruiken doorgaans een viercijferige code waarbij de eerste twee cijfers de legeringsfamilie aangeven (bijv. "10" voor koolstofstaal, "41" voor chroom-molybdeenstaal) en de laatste twee cijfers vertegenwoordigen het nominale koolstofgehalte in honderdsten van een procent. Een "B" tussen het tweede en derde cijfer (bijvoorbeeld 10B46) geeft de toevoeging van boor aan voor een betere hardbaarheid.
Unified Numbering System (UNS): De UNS is opgericht om een database met kruisverwijzingen te bieden die verwarring tussen verschillende nummeringssystemen tot een minimum beperkt. Een UNS-nummer is zelf geen specificatie, maar een unieke identificatie die linkt naar een specifieke samenstelling in andere standaarden. Het bestaat doorgaans uit een enkele letter gevolgd door vijf cijfers (bijvoorbeeld G10400 voor koolstofstaal, C36000 voor een koperlegering). De letter geeft de metaalfamilie aan: 'G' voor koolstof- en gelegeerd staal, 'A' voor aluminium, 'C' voor koper, 'S' voor roestvrij staal en 'T' voor onder meer gereedschapsstaal.
ASTM- en AMS-aanduidingen: De American Society for Testing and Materials (ASTM) en Aerospace Material Specifications (AMS) gebruiken vaak beschrijvende codes die kunnen verwijzen naar de eigenschappen of toepassing van een materiaal in plaats van naar een strikte chemische formule. Een "ASTM A36"-staal wordt bijvoorbeeld gedefinieerd door zijn mechanische eigenschappen (voornamelijk een minimale vloeigrens van 36 ksi), terwijl "AMS 4911" een productvorm van een titaniumlegering specificeert.
3.2 Chinese nationale normen (GB)
De Chinese GB-standaarden, beheerd door de Standardization Administration of China (SAC), hanteren een systematische aanpak waarbij gebruik wordt gemaakt van Chinese Pinyin-letters en -cijfers.
Staal: Voor staal geven voorvoegsels vaak de gebruiks- of procesroute aan. 'Q' wordt gebruikt voor staalsoorten waarvan de primaire aanduiding is gebaseerd op de vloeigrens. Gelegeerd constructiestaal kan beginnen met cijfers die het koolstofgehalte aangeven, gevolgd door chemische symbolen van de primaire legeringselementen en hun percentages.
Non-ferrometalen: Het systeem maakt gebruik van Pinyin-letters afgeleid van de Chinese naam van het basismetaal.
Aluminium en zijn legeringen worden aangeduid met 'L' (van 'Lü').
Koper en zijn legeringen gebruiken 'T' (van 'Tong').
Daaropvolgende letters en cijfers specificeren vervolgens het legeringstype, de serie en de specifieke kwaliteit. In 'LF' staat 'L' bijvoorbeeld voor aluminium, en 'F' ("Fang") geeft aan dat het een antiroestlegering is. Gegoten aluminiumlegeringen gebruiken 'ZL' voor "Zhu Lü" (gegoten aluminium).
3.3 Europese systemen (DIN, EN)
Duitse DIN: De Deutsches Institut für Normung (DIN)-normen staan bekend om hun gedetailleerde en beschrijvende aanduidingen. Voor staalsoorten gebruikt het systeem vaak een combinatie van letters en cijfers waarbij het cijfer de minimale treksterkte vertegenwoordigt (bijv. St42 voor staal met een treksterkte van ≈420 MPa) of een code voor de chemische samenstelling (bijv. C15E voor koolstofstaal met ~0,15% C, "E" voor gehardheid). De alfanumerieke codes zijn zeer specifiek en geven details over de legeringselementen en hun geschatte hoeveelheden.
Europese Norm (EN): Het EN-systeem vervangt veel nationale normen binnen de Europese Unie, met als doel harmonisatie. Het hanteert vaak een principe dat vergelijkbaar is met het Amerikaanse UNS-systeem, en fungeert als een superset waarin oudere nationale normen zoals DIN zijn opgenomen en waarnaar wordt verwezen. EN-normen hebben hun eigen nummeringsschema, maar houden voor de duidelijkheid vaak een link naar de oude aanduiding.
3.4 Japanse industriële normen (JIS)
Het Japanse Industrial Standards (JIS)-systeem gebruikt vaak enkele of dubbele letters om de materiaalcategorie aan te duiden, gevolgd door cijfers. Voor staalsoorten staat het voorvoegsel 'S' voor 'Staal'. Dit wordt gevolgd door aanvullende letters voor het specifieke type: 'SC' voor koolstofstaal voor constructies, 'SK' voor koolstofgereedschapsstaal, 'SUS' voor roestvrij staal en 'SUH' voor hittebestendig staal. De cijfers die volgen geven doorgaans de treksterkte aan, een serienummer, of komen, in het geval van roestvast staal, vaak overeen met het AISI-type (SUS304 is bijvoorbeeld in grote lijnen gelijkwaardig aan AISI 304).
3.5 Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO)
De Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO) heeft tot doel wereldwijd geharmoniseerde normen te creëren. De benamingen ervan proberen vaak de kloof tussen de grote nationale systemen te overbruggen. Voor staalsoorten gebruikt de ISO 683-serie bijvoorbeeld een systeem dat is gebaseerd op de chemische samenstelling en warmtebehandeling, met aanduidingen die logisch maar niet altijd intuïtief zijn zonder een referentietabel. De kracht van het ISO-systeem ligt in zijn rol als neutraal referentiepunt voor internationale contracten en technische documentatie.
4 Specifieke materiaalcategorieën decoderen
De logica van benamingssystemen wordt duidelijker wanneer deze wordt toegepast op specifieke materiaalfamilies.
4.1 Staal en legeringen op ijzerbasis
Naamgevingsconventies voor staal behoren tot de meest gevarieerde, waarbij vaak informatie over samenstelling, mechanische eigenschappen en toepassing wordt gecombineerd.
| Voorvoegsel/symbool | Standaard systeem | Typische betekenis/toepassing |
| 10XX, 41XX, enz. | SAE/AISI | Een viercijferige code waarbij de eerste twee cijfers de legeringsreeks aangeven en de laatste twee het koolstofgehalte. |
| Q + Opbrengststerkte | GB (China) | Staal waarvan de primaire aanduiding is gebaseerd op de vloeigrens (Q235 heeft bijvoorbeeld een vloeigrens van 235 MPa). |
| S + brief | JIS (Japan) | S' voor Staal, gevolgd door een letter voor categorie (bijvoorbeeld 'SC' voor koolstofstaal voor constructies). |
| St + Nummer | DIN (Duitsland) | St voor "Stahl" (staal), waarbij het getal de minimale treksterkte aangeeft (bijv. St42). |
| G | UNS (VS) | Lettervoorvoegsel voor koolstof- en gelegeerde staalsoorten in het UNS-systeem. |
| AISI 304 / SUS304 | AISI (VS) / JIS (Japan) | Een veel voorkomende roestvrij staalsoort; de "300-serie" duidt op austenitische structuur. |
Roestvast staal: De meeste systemen classificeren roestvast staal in families zoals austenitisch (200- en 300-serie), ferritisch (400-serie) en martensitisch (400-serie). Naar het veelgebruikte AISI 3-cijferige systeem (bijv. 304, 316) wordt, direct of indirect, verwezen in veel andere nationale standaarden zoals JIS (als SUS304).
Gereedschapsstaal: Deze worden vaak aangeduid op basis van hun toepassing en legeringsgehalte. Het AISI-systeem gebruikt letters als 'A' voor luchtharding, 'O' voor olieharding, 'W' voor waterharding en 'H' voor heetwerk gereedschapsstaal, gevolgd door een volgnummer.
4.2 Aluminium en aluminiumlegeringen
Aluminiumaanduidingen worden voornamelijk bepaald door een viercijferig systeem ontwikkeld door The Aluminium Association, dat op grote schaal is overgenomen, ook in de Amerikaanse UNS en als basis voor andere internationale normen.
Gesmeed legeringen:
1xxx-serie: minimaal 99,00% aluminium (bijv. 1050, 1100).
2xxx-serie: Koper is het belangrijkste legeringselement (bijvoorbeeld 2024, gebruikt in vliegtuigen).
3xxx-serie: Mangaan is het belangrijkste legeringselement (bijvoorbeeld 3003, voor algemeen gebruik).
4xxx-serie: Silicium is het belangrijkste legeringselement (bijvoorbeeld 4043, gebruikt voor lasdraad).
5xxx-serie: Magnesium is het belangrijkste legeringselement (bijv. 5052, 5083 voor maritieme toepassingen).
6xxx-serie: Magnesium en silicium (voor het vormen van Mg2Si); hittebehandelbaar (bijv. 6061, 6063 voor extrusies).
7xxx-serie: Zink is het belangrijkste legeringselement (bijvoorbeeld 7075, een zeer sterke lucht- en ruimtevaartlegering).
Gegoten legeringen: Gebruik een vergelijkbaar 3-cijferig systeem plus een decimaal (bijvoorbeeld 356,0, A380,0). Het eerste cijfer geeft de legeringsgroep aan.
Temperaanduiding: Een cruciaal onderdeel van een aluminiumaanduiding is de temperering, die de toestand van het materiaal aangeeft. Het volgt het legeringsnummer en wordt gescheiden door een koppelteken (bijvoorbeeld 6061-T6). Veel voorkomende temperaturen zijn onder meer 'O' voor gegloeid, 'F' voor zoals vervaardigd, 'H' voor spanningsgehard en 'T' voor hittebehandeld.
4.3 Koper en koperlegeringen
Koperlegeringen worden voornamelijk aangeduid met behulp van het UNS-systeem, dat ze groepeert op basis van hun primaire legeringselementen.
Koper (C1xxxx): Ongelegeerd koper met hoge elektrische geleidbaarheid.
Legeringen met een hoog kopergehalte (C16xxx-C19xxx): Legeringen met kleine toevoegingen van andere elementen.
Messing (C2xxxx tot C4xxxx): Legeringen van koper en zink. Het UNS-nummer heeft vaak betrekking op de oudere, meer bekende namen zoals "Cartridge Brass" (C26000) of "Naval Brass" (C46400).
Brons (C5xxxx tot C6xxxx): Historisch gezien koper-tinlegeringen, maar de term omvat nu in grote lijnen koperlegeringen met andere elementen dan zink als de primaire legering, zoals aluminiumbrons (C6xxxx), siliciumbrons (C64xxx) en fosforbrons (C5xxxx).
Koper-nikkels (C7xxxx): Legeringen van koper en nikkel, bekend om hun uitstekende corrosieweerstand (bijv. C71500).
5 Praktische toepassingen en standaardgebruik
Navigeren tussen verschillende internationale standaarden is een gemeenschappelijke uitdaging.
Gebruik van kruisverwijzingstabellen en handboeken: Wanneer in een tekening of specificatie materiaal wordt gevraagd dat voldoet aan een onbekende norm, is de eerste stap het raadplegen van een betrouwbare kruisverwijzingstabel of handboek. Deze bronnen vermelden gelijkwaardige of vergelijkbare cijfers voor verschillende normen. Het is van cruciaal belang om te begrijpen dat ‘equivalent’ niet altijd ‘identiek’ betekent; er kunnen subtiele maar belangrijke verschillen zijn in de toegestane onzuiverheidsniveaus of verwerkingsvereisten.
Kritieke overwegingen bij materiaalkeuze en -vervanging: Het vervangen van een materiaal uitsluitend gebaseerd op een chemische samenstelling uit een kruisverwijzingstabel kan riskant zijn. Bij een alomvattende evaluatie moet rekening worden gehouden met:
Vereisten voor mechanische eigenschappen: Controleer of het vervangingsmiddel voldoet aan alle gespecificeerde waarden voor sterkte, ductiliteit en taaiheid.
Reactie op warmtebehandeling: Verschillende verwerkingsroutes kunnen leiden tot verschillende microstructuren en prestaties.
Corrosiebestendigheid: Kleine verschillen in samenstelling kunnen het corrosiegedrag aanzienlijk beïnvloeden.
Lasbaarheid en vervormbaarheid: Deze verwerkingseigenschappen worden niet altijd volledig weergegeven in een basiskwaliteitsaanduiding.
Toepasselijke specificaties en certificeringen: In gereguleerde industrieën (lucht- en ruimtevaart, medisch, nucleair) moet een materiaal vaak worden ingekocht en gecertificeerd volgens een specifieke norm, en niet slechts een "soortgelijke" norm.
