ASTM A27-staal:de juiste kwaliteit kiezen voor uw gietstuk

De invloeden van chemische samenstelling en warmtebehandeling na het lassen begrijpen

De juiste materiaalspecificatie van een gietstuk moet worden geïdentificeerd voordat een bestelling bij een gieterij wordt geplaatst. Dit zorgt ervoor dat het gewenste gietstuk de nodige kwaliteiten heeft voor de beste prestaties en duurzaamheid. Bestellingen voor gietstukken bij een gieterij worden meestal gedaan volgens ASTM-specificaties - een systeem voor het classificeren van staal en andere materialen op basis van mechanische eigenschappen, chemische analyse en beoogd gebruik. ASTM International, voorheen bekend als de American Society for Testing and Materials (ASTM), is een wereldwijd erkende normorganisatie.

Wat is ASTM A27?

Afhankelijk van de vereiste mechanische en chemische eigenschappen zal staal (Fe) naast koolstof (C) ook verschillende hoeveelheden vreemde elementen (legeringen) bevatten. ASTM A27 is een specificatie die is ontwikkeld voor koolstofstalen gietstukken voor algemene toepassingen. Vaak aangeduid als zacht staal , of gewoon koolstofstaal , maakt de balans tussen kosten en sterkte van deze veel voorkomende vorm van gietstaal het wenselijk voor een breed scala aan toepassingen.

ASTM A27 biedt verschillende kwaliteiten en twee klassen van stalen gietstukken die kunnen worden gespecificeerd, afhankelijk van de chemische en sterkte-eisen van het ontwerp. Het biedt ook aanvullende vereisten als gietstukken unieke inspecties vereisen en voldoen aan andere ontwerpbehoeften. ASTM A27 omvat gietstukken van koolstofstaal voor toepassingen die een minimale treksterkte tot 70 ksi (485 MPa) vereisen.

Er zijn verschillende staalsoorten en twee klassen van gietstaal die onder ASTM A27 vallen. Elke kwaliteit varieert op basis van de chemische samenstelling en het type warmtebehandeling dat nodig is om veranderingen in mechanische eigenschappen te beïnvloeden.

Aanvullende tests kunnen worden toegepast op specificaties bij testen die verder gaan dan chemische en trekanalyses. Aanvullende tests vereisen dat producenten een selectie van aanvullende tests uitvoeren.

AANVULLENDE TESTEN

Oppervlakte-inspectie

Interne testen op degelijkheid

Krachttest

Inspecteer op gietscheuren of onderbrekingen door oppervlaktestructuren en misvormingen te observeren.

Inspecteer op interne holtes om er zeker van te zijn dat het staal geen scheuren, krimpholtes of andere defecten heeft.

Inspecteer om temperatuur, afhankelijke ductiele en brosse overgang te controleren.

bijv. Magnetisch deeltjesonderzoek

bijv. Radiografisch onderzoek

bijv. Charpy-impacttest

Effecten van warmtebehandeling

Warmtebehandeling wordt gebruikt om de fysieke eigenschappen van metaal te veranderen, te repareren of te verbeteren. Dit proces in een gieterij omvat het verwarmen en koelen met behulp van warmtebehandelingsovens, vaak tot extreme temperaturen. Dit vermindert de spanning in een gegoten onderdeel, homogeniseert de fysieke eigenschappen van het gietstuk en wijzigt de fysieke eigenschappen van het metaal. Warmtebehandeling omvat volledig uitgloeien, normaliseren en temperen - of afschrikken en temperen. Warmtebehandelingen moeten worden uitgevoerd nadat de gietstukken volledig zijn afgekoeld.

Bij het overwegen van staalsoorten en klassen speelt warmtebehandeling een cruciale rol. Alle gietstukken, met uitzondering van klasse N-1 en U-60-30, moeten een warmtebehandeling ondergaan. De staalklasse wordt grotendeels beïnvloed door de behoefte van het gietstuk aan warmtebehandeling na het lassen.

Een staalsoort selecteren

Kies bij het kiezen van een staalsoort er een die aan de werkelijke eisen voldoet, in plaats van een kwaliteit die voldoet aan voorwaarden die nooit worden verwacht. Hogere cijfers en aanvullende tests zullen doorgaans hogere kosten met zich meebrengen. Wanneer overbodige test- of acceptatiecriteria worden uitgevoerd die verder gaan dan nodig is, worden kosten toegevoegd zonder noodzakelijkerwijs de bruikbaarheid van het gietstuk te vergroten. De hoeveelheid vereiste tests en de acceptatiecriteria moeten de ontwerp- en servicevereisten volgen.

STAALKWALITEIT

Graad N-1

Alleen chemische analyse

Graad N-2

Hittebehandeld maar niet mechanisch getest

Graad U-60-30

Mechanisch getest maar niet hittebehandeld

Graad 60-30, 65-35, 70-36 en 70-40

Hittebehandeld maar niet mechanisch getest

Een staalklasse selecteren

Na het kiezen van een staalsoort, is het tijd om een ​​staalklasse te kiezen. Er zijn twee afzonderlijke klassen staal die worden onderscheiden door de behoefte aan warmtebehandeling.

• Klasse 1:warmtebehandeling na het lassen vereist
  

  De gieterij moet een gietstuk met warmte behandelen of opnieuw behandelen als er laswerk wordt uitgevoerd.

• Klasse 2:Warmtebehandeling na het lassen niet vereist
  

  De gieterij kan wat lassen op een gietstuk uitvoeren zonder dat een warmtebehandeling of een nieuwe warmtebehandeling nodig is. Dit is normaal bij zeer kleine, cosmetische lasnaden.

Als lassen een warmtebehandeling vereisen, is het belangrijk om klasse 1 te specificeren, samen met de kwaliteit. Als daarentegen geen warmtebehandeling wordt gebruikt, moet klasse 2 samen met de kwaliteit worden gespecificeerd.

ASTM A27-sterktetest

Sterktetests worden meestal uitgevoerd op representatieve stalen staven, coupons genaamd, in plaats van secties die uit echte gietstukken zijn genomen. Tests uitgevoerd op coupons hebben dezelfde samenstelling van het gietstuk als ze worden gegoten en tegelijkertijd met de gietstukken met warmte worden behandeld. De resultaten zullen de kwaliteit van het staal laten zien, maar niet noodzakelijk de eigenschappen van het daadwerkelijke gieten. Tijdens de warmtebehandeling worden de stollingsomstandigheden en de afkoelsnelheid beïnvloed door de grootte, vorm en dikte van het gietstuk.

Staalspecificaties verwijzen over het algemeen naar de trek- en vloeigrens. A27-staal, met uitzondering van de klassen N-1 en N-2, moet allemaal een trekproef ondergaan en voldoen aan de volgende mechanische vereisten:

Treksterkte (Ultieme treksterkte)

De sterkte van een materiaal gemeten aan de hand van de grootste spanning die het kan ondergaan terwijl het wordt uitgerekt voordat het breekt.

Opbrengstpunt

De spanning die een materiaal kan ondergaan voordat het plastisch begint te vervormen.

Verlenging (%)

Het percentage van de oorspronkelijke lengte dat een trekproefstuk uitrekt voordat het breekt of breekt.

Verkleining van oppervlakte (%)

Het verschil tussen het oorspronkelijke oppervlak van de dwarsdoorsnede van een trekstaal en het kleinste oppervlak na breuk (uitgedrukt als een percentage van het oorspronkelijke oppervlak).

Krachtstesten vs. hardheidstesten

Treksterkte is niet hetzelfde als hardheid. Treksterkte verwijst naar de weerstand van een materiaal tegen breuk onder spanning. Zoals eerder vermeld, kan de treksterkte worden getest met behulp van testcoupons om de trekeigenschappen te verifiëren, waaronder treksterkte, vloeigrens en rek van het gietstuk.

Hardheid verwijst naar het vermogen van een materiaal om vervorming te weerstaan. Als het gaat om niet-austenitisch staal, is er een consistente functionele relatie tussen hardheidswaarden en treksterkten, en daarom kan het meten van de hardheid trekopbrengsten aangeven. In de gieterij bieden hardheidsproeven een goedkope, gemakkelijke en systematische manier om fysieke eigenschappen te controleren zonder dat er unieke trekproeven hoeven te worden uitgevoerd. Hoewel ze geen exacte of gegarandeerde meting bieden, zijn ze relatief nauwkeurig voor homogene staalsoorten. Daarom kunnen hardheidstests en daaropvolgende conversie een snelle, kosteneffectieve methode bieden om snel de aannames van fysieke eigenschappen te bevestigen.