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मोनेल 400: संक्षारण प्रतिरोधी वर्कहॉर्स। इसे समुद्री समुद्री जल, रासायनिक प्रसंस्करण और उन अनुप्रयोगों के लिए चुनें जहां आसान निर्माण मायने रखता है।
मोनेल K500: सब कुछ मोनेल 400 - प्लस 2×–3× ताकत प्रदान करता है, उम्र के कारण {{4}एल्यूमीनियम और टाइटेनियम अवक्षेप के साथ सख्त होना। इसे शाफ्ट, फास्टनरों, पंप इम्पेलर्स और किसी भी हिस्से के लिए चुनें जिसे उच्च भार या टूट-फूट का सामना करने की आवश्यकता होती है।
एक-वाक्य नियम: यदि इसे केवल संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकता है, तो मोनेल 400 का उपयोग करें। यदि इसे संक्षारक वातावरण में उच्च शक्ति की भी आवश्यकता है, तो मोनेल के-500 का उपयोग करें। |
प्रमुख प्रदर्शन आँकड़े
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संपत्ति |
मोनेल 400 |
मोनेल K-500 |
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यूएनएस नंबर |
N04400 |
N05500 |
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तन्य शक्ति (एनील्ड) |
480 एमपीए (70 केएसआई) |
895-1100 एमपीए (130-160 केएसआई) |
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उपज शक्ति (0.2% ऑफसेट) |
170 एमपीए (25 केएसआई) |
655-790 एमपीए (95-115 केएसआई) |
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कठोरता (रॉकवेल) |
~75 एचआरबी |
~98 एचआरसी (वृद्ध) |
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तोड़ने पर बढ़ावा |
35–40% |
20–25% |
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घनत्व |
8.80 ग्राम/सेमी³ |
8.44 ग्राम/सेमी³ |
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संक्षारण प्रतिरोध |
उत्कृष्ट |
उत्कृष्ट (400 के बराबर) |
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आयु-कठोरता संभव? |
नहीं |
हाँ (अल + टीआई अवक्षेपित होता है) |
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सापेक्ष लागत |
निचला (आधार रेखा) |
~25-40% प्रीमियम |
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मशीन की |
अच्छा |
मध्यम (कठोर सामग्री) |
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जुड़ने की योग्यता |
उत्कृष्ट |
अच्छा (वेल्ड के बाद एनील) |
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गैर-चुंबकीय? |
हाँ |
हाँ |
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स्पार्क-प्रतिरोधी? |
हाँ |
हाँ |
तालिका 1: यांत्रिक और भौतिक संपत्ति तुलना। एएसटीएम बी164, एएसटीएम बी865, और स्पेशल मेटल्स कार्पोरेशन उत्पाद डेटा बुलेटिन (2023) से डेटा। पुरानी स्थिति के मान K-500 पर 593 डिग्री (1100 डिग्री फारेनहाइट) पर 8 घंटे के लिए नियंत्रित धीमी गति से शीतलन के बाद लागू होते हैं।
मोनेल क्या है?
मोनेल स्पेशल मेटल्स कॉर्पोरेशन का एक पंजीकृत ट्रेडमार्क है। सभी मोनेल मिश्र धातुएं निकेल {{1} }तांबा मिश्र धातुएं हैं, जिनमें आमतौर पर 63-70% निकल और 28-34% तांबा होता है, जिसमें लोहा, मैंगनीज, सिलिकॉन और कार्बन की थोड़ी मात्रा होती है। यह नाम कंपनी के अध्यक्ष एम्ब्रोस मोनेल के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 1905 में मिश्र धातु परिवार की शुरुआत की थी।
मोनेल 400 और मोनेल के-500 दोनों एक ही परिवार के हैं और समान उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध साझा करते हैं। महत्वपूर्ण अंतर यह है कि K-500 लगभग 2.3-3.15% एल्यूमीनियम और 0.35-0.85% टाइटेनियम जोड़ता है, जो उम्र को सख्त करने में सक्षम बनाता है - एक गर्मी-उपचार प्रक्रिया जो मिश्र धातु मैट्रिक्स के भीतर बारीक इंटरमेटेलिक कणों को अवक्षेपित करती है, जो संक्षारण प्रतिरोध का त्याग किए बिना नाटकीय रूप से ताकत बढ़ाती है।
रासायनिक संरचना
स्रोत: एएसटीएम बी164 (यूएनएस एन04400) और एएसटीएम बी865 (यूएनएस एन05500)। रचनाएँ भार प्रतिशत (wt%) के रूप में दी गई हैं।
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तत्व |
मोनेल 400 (एएसटीएम बी164) |
मोनेल के-500 (एएसटीएम बी865) |
विशिष्ट 400 |
विशिष्ट K-500 |
भूमिका |
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निकेल (+ सह) |
न्यूनतम 63.0% |
न्यूनतम 63.0% |
~66% |
~65% |
बेस मैट्रिक्स |
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ताँबा |
28.0–34.0% |
27.0–33.0% |
~31% |
~29% |
संक्षारण प्रतिरोध |
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लोहा |
अधिकतम 2.5% |
अधिकतम 2.0% |
~1.5% |
~1.0% |
ठोस समाधान |
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अल्युमीनियम |
- (कोई नहीं) |
2.30–3.15% |
- |
~2.7% |
उम्र{{0}कठोर होना |
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टाइटेनियम |
- (कोई नहीं) |
0.35–0.85% |
- |
~0.55% |
उम्र{{0}कठोर होना |
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मैंगनीज |
अधिकतम 2.0% |
अधिकतम 1.5% |
~1.0% |
~0.8% |
डीऑक्सीडाइज़र |
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कार्बन |
अधिकतम 0.30% |
अधिकतम 0.25% |
~0.15% |
~0.13% |
ठोस समाधान |
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सिलिकॉन |
अधिकतम 0.50% |
अधिकतम 0.50% |
~0.15% |
~0.10% |
डीऑक्सीडाइज़र |
तालिका 2: रासायनिक संरचना तुलना (wt%)। स्रोत: एएसटीएम बी164 / बी165 (मोनेल 400) और एएसटीएम बी865 / बी866 (मोनेल के-500)। स्पेशल मेटल्स कार्पोरेशन उत्पाद डेटा बुलेटिन संख्या एसएमसी-059, 2023 से विशिष्ट मूल्य।
आयु-हार्डनिंग: K-500 की बेहतर ताकत के पीछे का विज्ञान
आयु {{0}हार्डनिंग (जिसे अवक्षेपण हार्डनिंग भी कहा जाता है) वह परिभाषित प्रक्रिया है जो मोनेल K-500 को अलग करती है। यहां बताया गया है कि यह कैसे काम करता है, सरलता से समझाया गया है:
चरण 1 - समाधान एनीलिंग:K-500 मिश्रधातु को लगभग 980 डिग्री (1800 डिग्री F) तक गर्म करें। इस तापमान पर, सभी एल्युमीनियम और टाइटेनियम परमाणु समान रूप से निकल {{5}कॉपर मैट्रिक्स में घुल जाते हैं - जैसे गर्म पानी में चीनी घुल जाती है।
चरण 2 - तीव्र शमन:धातु को शीघ्रता से ठंडा करें। एल्युमीनियम और टाइटेनियम परमाणु अब उस स्थान पर "जमे हुए" हैं - वे एक साथ एकत्रित होना चाहते हैं लेकिन अभी तक हिल नहीं सकते हैं।
चरण 3 - नियंत्रित उम्र बढ़ने:8-16 घंटों के लिए लगभग 593 डिग्री (1100 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर दोबारा गरम करें। अब परमाणुओं में थोड़ी गति करने और छोटे अवक्षेपित कण (Ni₃(Al,Ti) इंटरमेटेलिक्स) बनाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा है। ये नैनो - स्केल कण क्रिस्टल जाली में अव्यवस्था की गति को रोकते हैं, जिससे सामग्री नाटकीय रूप से कठोर और मजबूत हो जाती है।
परिणाम: तन्य शक्ति लगभग दोगुनी हो जाती है, उपज शक्ति लगभग चौगुनी हो जाती है, और मोनेल 400 के समान संक्षारण प्रतिरोध बनाए रखते हुए कठोरता काफी बढ़ जाती है -।
महत्वपूर्ण नोट:मोनेल 400 में एल्यूमीनियम और टाइटेनियम की कमी है। इसे पुराना नहीं बनाया जा सकता है। इसकी ताकत को केवल ठंडे काम से बढ़ाया जा सकता है, जो कम प्रभावी है और लचीलेपन को और अधिक गंभीर रूप से कम कर देता है।
संक्षारण प्रतिरोध: समान प्रदर्शन, विभिन्न वातावरण
संक्षारण प्रतिरोध के संदर्भ में, मोनेल 400 और के-500 मूलतः समान हैं। दोनों मिश्र धातु ऐसे वातावरण में उत्कृष्टता प्राप्त करते हैं जो स्टेनलेस स्टील या अन्य सामान्य धातुओं पर हमला करते हैं।
स्रोत: एनएसीई इंटरनेशनल (अब एएमपीपी), संक्षारण डेटा सर्वेक्षण, छठा संस्करण; स्पेशल मेटल्स कार्पोरेशन तकनीकी बुलेटिन एसएमसी-054 (2021)।
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संक्षारक माध्यम |
मोनेल 400 |
मोनेल K-500 |
नोट्स/विशिष्ट उपयोग |
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समुद्री जल (परिवेश) |
उत्कृष्ट |
उत्कृष्ट |
दर:<0.025 mm/yr; preferred alloy for marine shafts, propellers |
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हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड (एचएफ) |
उत्कृष्ट |
उत्कृष्ट |
सभी सांद्रणों पर एचएफ के प्रति प्रतिरोधी कुछ मिश्रधातुओं में से एक (गैर{0}}वातित) |
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सल्फ्यूरिक एसिड (H₂SO₄)<85% |
अच्छा |
अच्छा |
तनु विलयनों में दर <0.5 मिमी/वर्ष; वातित या ऑक्सीकरण स्थितियों से बचें |
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हाइड्रोक्लोरिक एसिड (पतला) |
अच्छा |
अच्छा |
~10% सांद्रता तक स्वीकार्य (गैर-वातित) |
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कास्टिक सोडा (NaOH) |
उत्कृष्ट |
उत्कृष्ट |
300 डिग्री से भी ऊपर; कास्टिक हैंडलिंग सिस्टम के लिए मुख्य सामग्री |
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तटस्थ लवण |
उत्कृष्ट |
उत्कृष्ट |
नमकीन पानी, नमक स्प्रे - समुद्री और अपतटीय उपयोग |
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उच्च-अस्थायी भाप |
अच्छा |
अच्छा |
~480 डिग्री तक उपयुक्त; भाप जनरेटर और हीट एक्सचेंजर्स में उपयोग किया जाता है |
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क्लोरीनयुक्त सॉल्वैंट्स |
अच्छा |
अच्छा |
क्लोरीनयुक्त कार्बनिक सॉल्वैंट्स - रासायनिक प्रक्रिया उद्योग |
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तनाव-संक्षारण क्रैकिंग |
कम जोखिम |
मध्यम जोखिम* |
*K-500 तनाव के तहत H₂S वातावरण में SCC के प्रति संवेदनशील हो सकता है; खट्टा सेवा के लिए NACE MR0175 निर्दिष्ट करें |
तालिका 3: संक्षारण प्रतिरोध तुलना। स्रोत: एनएसीई अंतर्राष्ट्रीय संक्षारण डेटा सर्वेक्षण (छठा संस्करण), एएसएम हैंडबुक खंड . 13बी "संक्षारण: सामग्री," और विशेष धातु निगम तकनीकी बुलेटिन एसएमसी-054 (2021)।
यांत्रिक विशेषताएं
नीचे दिए गए यांत्रिक गुण इस बात का स्पष्ट संकेतक हैं कि K-500 का मूल्य प्रीमियम क्यों है। उन अनुप्रयोगों के लिए जहां मोनेल के संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, लेकिन एक घटक को पर्याप्त भार भी सहन करना पड़ता है - पंप शाफ्ट, प्रोपेलर शाफ्ट, फास्टनरों और स्प्रिंग्स के बारे में सोचें - K-500 की ताकत का लाभ निर्णायक है।
स्रोत: एएसटीएम बी164, एएसटीएम बी 865, एएसटीएम बी 867, एएसटीएम बी 868 (रॉड, बार, तार के रूप)। एनील्ड (400) और सॉल्यूशन -एनील्ड + वृद्ध स्थिति (के-500) के लिए मान। कारपेंटर टेक्नोलॉजी कार्पोरेशन और स्पेशल मेटल्स कार्पोरेशन से डेटा, 2022-2023।
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यांत्रिक संपत्ति |
मोनेल 400 की घोषणा |
मोनेल 400 कोल्ड-काम किया |
K-500 की घोषणा |
K-500 वृद्ध (शिखर) |
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तन्यता ताकत (एमपीए) |
480–550 |
650–860 |
690–800 |
895–1100 |
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उपज शक्ति (एमपीए) |
170–210 |
480–690 |
310–380 |
655–790 |
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बढ़ाव (%) |
35–40 |
15–25 |
30–40 |
20–25 |
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क्षेत्र का घटाव (%) |
55–65 |
35–50 |
55–65 |
45–55 |
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कठोरता (एचआरबी/एचआरसी) |
~75 एचआरबी |
~90 एचआरबी |
~82 एचआरबी |
~98 एचआरसी |
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प्रभाव शक्ति (चार्पी, जे) |
~200 |
~120 |
~180 |
~100 |
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अधिकतम सेवा तापमान. ( डिग्री ) |
480 |
480 |
480 |
480 |
तालिका 4: कमरे के तापमान पर यांत्रिक गुण। स्रोत: एएसटीएम बी164 / बी865 (न्यूनतम आवश्यकताएं) और स्पेशल मेटल्स कार्पोरेशन डेटाशीट एसएमसी -059 / एसएमसी-060 (2023)। K-500=घोल के लिए "एज्ड (पीक)" + 8 घंटे के लिए 593 डिग्री पर एनेल्ड किया गया, धीमी गति से ठंडा किया गया।
निर्माण और प्रसंस्करण: व्यावहारिक विचार
मोनेल 400 सभी पारंपरिक तरीकों से आसानी से निर्मित होता है: मशीनिंग, वेल्डिंग, ब्रेजिंग और फॉर्मिंग। इसके कार्य की सख्त होने की दर मध्यम है, अर्थात इसे बिना टूटे भी बनाया जा सकता है। इसे मैचिंग फिलर मेटल्स (ERNiCu-7) या असमान {{9}मेटल जोड़ों के लिए इनकोनेल 82/182 के साथ वेल्ड किया जा सकता है। अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए पोस्ट-वेल्ड ताप उपचार की आवश्यकता नहीं होती है।
K-500 400 से अधिक तेजी से काम करता है और तेज टूलींग के साथ धीमी मशीनिंग गति की आवश्यकता होती है।
पुरानी स्थिति में K-500 वेल्डिंग करने की अनुशंसा नहीं की जाती है - इससे दरार पड़ सकती है। सर्वोत्तम अभ्यास: एनील्ड स्थिति में वेल्ड, फिर उसके बाद उम्र-कठोर करना।
चरम गुण प्राप्त करने के लिए आयु {{0}सख्त उपचार को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए। कम उम्र या अधिक उम्र बढ़ने से ताकत कम हो जाती है।
यदि विद्युत रासायनिक सेल में कैथोड के रूप में उपयोग किया जाता है तो K-500 हाइड्रोजन उत्सर्जन के प्रति संवेदनशील हो सकता है; खट्टा/H₂S सेवा के लिए NACE MR0175 अनुपालन निर्दिष्ट करें।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)
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मोनेल के -500 में लगभग 2.3-3.15% एल्यूमीनियम और 0.35-0.85% टाइटेनियम होता है, जो इसे नियंत्रित गर्मी उपचार प्रक्रिया के माध्यम से उम्र-कठोर करने की अनुमति देता है। इससे K-500 की तन्य शक्ति लगभग दोगुनी हो जाती है (895-1100 MPa बनाम . 480-550 MPa) और एनील्ड स्थिति में मोनेल 400 की उपज शक्ति लगभग चार गुना हो जाती है। दो मिश्रधातुओं के बीच संक्षारण प्रतिरोध समान है। |
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नहीं, मोनेल 400 को पुराना नहीं बनाया जा सकता, क्योंकि इसमें एल्यूमीनियम और टाइटेनियम की कमी है। इसकी ताकत को केवल ठंड से काम करने (उदाहरण के लिए, ठंडी ड्राइंग) से बढ़ाया जा सकता है, जो ~860 एमपीए तक की तन्यता ताकत हासिल करता है, लेकिन कम लचीलेपन और निर्माण के दौरान सख्त जटिलताओं के काम की कीमत पर। K-500 वृद्ध अवस्था में भारी ठंड में काम करने वाले मोनेल 400 की तुलना में बेहतर कठोरता के साथ लगातार उच्च शक्ति प्राप्त करता है। |
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नहीं - अधिकांश संक्षारक वातावरणों में, दोनों मिश्रधातुएं अनिवार्य रूप से समतुल्य संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित करती हैं। जंग से सुरक्षा प्रदान करने वाला निकल -कॉपर मैट्रिक्स दोनों मिश्र धातुओं में समान है। K-500 में एल्युमीनियम और टाइटेनियम की मिलावट समुद्री जल, एचएफ एसिड, सल्फ्यूरिक एसिड या कास्टिक वातावरण में संक्षारण व्यवहार में कोई बदलाव नहीं लाती है। एक उल्लेखनीय अपवाद यह है कि हाइड्रोजन-सल्फाइड-समृद्ध (खट्टा) वातावरण में K-500 तनाव -जंग क्रैकिंग (SCC) के प्रति अधिक संवेदनशील हो सकता है, खासकर जब अधिकतम कठोरता तक पुराना हो। |
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आयु {{0}सख्त करना तीन चरण का ताप उपचार है: (1) सभी मिश्रधातु तत्वों को समान रूप से घोलने के लिए ~980 डिग्री तक गर्म करना; (2) इस सजातीय अवस्था को जमने के लिए तेजी से बुझाना; (3) पूरे धातु मैट्रिक्स में बारीक इंटरमेटेलिक अवक्षेप (Ni₃(Al,Ti)) बनाने के लिए ~593 डिग्री पर 8-16 घंटों के लिए दोबारा गर्म करें। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के बिना अदृश्य ये छोटे कण - - अव्यवस्था की गति को रोकते हैं और कठोरता और ताकत में नाटकीय रूप से वृद्धि करते हैं। इस प्रक्रिया में कुल मिलाकर लगभग 24 घंटे लगते हैं और इसे किसी भी योग्य ताप उपचार सुविधा में किया जा सकता है। |
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NACE MR0175 / ISO 15156 हाइड्रोजन सल्फाइड (H₂S) युक्त तेल और गैस वातावरण में K -500 (UNS N05500) के उपयोग को नियंत्रित करता है। मानक अधिकतम कठोरता सीमा निर्दिष्ट करता है और आवश्यकता है कि K-500 का उपयोग पुरानी स्थिति में किया जाए। विशिष्ट एक्सपोज़र वातावरण के लिए हमेशा मानक के वर्तमान संस्करण और प्रासंगिक अनुलग्नक तालिकाओं से परामर्श लें, क्योंकि H₂S आंशिक दबाव और तापमान के साथ प्रतिबंध भिन्न हो सकते हैं। |
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मोनेल 400 उत्पाद प्रपत्र: एएसटीएम बी164 (रॉड, बार, तार)|एएसटीएम बी165 (सीमलेस ट्यूब)|एएसटीएम बी163 (कंडेनसर/हीट एक्सचेंजर्स के लिए सीमलेस ट्यूब)|एएसटीएम बी127 (प्लेट, शीट, पट्टी) मोनेल K-500 उत्पाद प्रपत्र: एएसटीएम बी865 (रॉड, बार)|एएसटीएम बी866 (तार)|एएसटीएम बी564 (फोर्जिंग, यूएनएस एन05500) |
