ASTM A27 Staal: De Ideale Kwaliteit voor Uw Gietstuk Kiezen

De invloed van chemische samenstelling en na-lets warmtebehandeling begrijpen

De juiste materiaalspecificatie van een gietstuk moet worden geïdentificeerd voordat een order bij een gieterij wordt geplaatst. Dit zorgt ervoor dat het gewenste gietstuk de benodigde kwaliteiten heeft voor optimale prestaties en duurzaamheid. Orders voor gietstukken bij een gieterij worden doorgaans gemaakt volgens ASTM-specificaties – een systeem voor het classificeren van staal en andere materialen gebaseerd op mechanische eigenschappen, chemische analyse en beoogd gebruik. ASTM International, voorheen bekend als de American Society for Testing and Materials (ASTM), is een wereldwijd erkende standaardisatieorganisatie.

Wat is ASTM A27?

Afhankelijk van de vereiste mechanische en chemische eigenschappen zal staal (Fe) variërende hoeveelheden vreemde elementen (legeringen) naast koolstof (C) bevatten. ASTM A27 is een specificatie ontwikkeld voor koolstofstaalgietstukken voor algemene toepassingen. Vaak aangeduid als zacht staal of gewoon koolstofstaal, maakt de balans van kosten versus sterkte van deze veelvoorkomende vorm van gegoten staal het wenselijk voor een breid scala aan toepassingen.

ASTM A27 biedt diverse kwaliteiten en twee klassen staalgietstukken die gespecificeerd kunnen worden afhankelijk van de chemische en sterktevereisten van het ontwerp. Het biedt ook aanvullende eisen als gietstukken unieke inspecties en naleving van andere ontwerpbehoeftes vereisen. ASTM A27 omvat koolstofstaalgietstukken voor toepassingen die een minimale trekksterkte van 70 ksi (485 MPa) vereisen.

Er zijn diverse staalkwaliteiten en twee klassen staalgietstukken onder ASTM A27 gedekt. Elke kwaliteit varieert op basis van de chemische samenstelling en het type warmtebehandeling dat nodig is om veranderingen in mechanische eigenschappen te bewerkstelligen.

Aanvullende testen kunnen op specificaties worden toegepast wanneer testen verder gaan dan chemische en trekanalyses. Aanvullende testen vereisen dat producenten een selectie van additionele testen uitvoeren.

Effecten van warmtebehandeling

Warmtebehandeling wordt gebruikt om de fysieke eigenschappen van metaal te veranderen, te herstellen of te verbeteren. Dit proces in een gieterij omvat verwarmen en afkoelen met warmtebehandelingsovens, vaak tot extreme temperaturen. Dit vermindert spanning in een gegoten deel, homogeniseert de fysieke eigenschappen van het gietstuk en wijzigt de fysieke eigenschappen van het metaal. Warmtebehandeling omvat volledig aanlaten, normaliseren en aanlaten – of afschrikken en aanlaten. Warmtebehandelingen moeten worden uitgevoerd nadat gietstukken volledig zijn afgekoeld.

Bij het overwegen van staalkwaliteiten en klassen speelt warmtebehandeling een cruciale rol. Alle gietstukken, met uitzondering van Kwaliteit N-1 en U-60-30, moeten warmtebehandeld worden. De staalklasse wordt grotendeels beïnvloed door de behoefte van het gietstuk aan na-lets warmtebehandeling.

Een staalkwaliteit selecteren

Bij het kiezen van een staalkwaliteit, kies er een die daadwerkelijke vereisten vervult, in plaats van een kwaliteit die streeft naar voorwaarden die nooit verwacht worden. Hogere kwaliteiten en additionele testen zullen doorgaans hogere kosten vereisen. Wanneer overbodige testen of acceptatiecriteria verder dan wat nodig is worden uitgevoerd, worden kosten toegevoegd zonder noodzakelijk de bruikbaarheid van het gietstuk te verhogen. De hoeveelheid gevraagde testen en de acceptatiecriteria moeten het ontwerp en de dienstvereisten volgen.

Een staalklasse selecteren

Na het beslissen op een staalkwaliteit, is het tijd om een staalklasse te kiezen. Er zijn twee afzonderlijke klassen staal gedifferentieerd door de behoefte aan warmtebehandeling.

• Klasse 1: Na-lets warmtebehandeling vereist
  

  De gieterij moet warmtebehandelen, of opnieuw warmtebehandelen, een gietstuk als er gelast wordt.

• Klasse 2: Na-lets warmtebehandeling niet vereist
  

  De gieterij mag enige laswerk aan een gietstuk uitvoeren zonder dat warmtebehandeling of herhaalde warmtebehandeling noodzakelijk is. Dit is normaal in het geval van heel kleine, cosmetische lassen.

Als lassen warmtebehandeling vereisen, is het belangrijk om Klasse 1 te specificeren, samen met de kwaliteit. Integenstelling, als warmtebehandeling niet zal worden gebruikt, moet Klasse 2 worden gespecificeerd samen met de kwaliteit.

ASTM A27 sterkte testen

Sterktetesten worden doorgaans uitgevoerd op representatieve staalstaven, genaamd proefstukken, in plaats van secties afkomstig van daadwerkelijke gietstukken. Testen op proefstukken hebben dezelfde samenstelling als het gietstuk, aangezien ze tegelijkertijd worden gegoten en warmtebehandeld. De resultaten tonen de kwaliteit van het staal, maar niet noodzakelijk de eigenschappen van het daadwerkelijke gietstuk. Tijdens warmtebehandeling worden solidificatiecondities en afkoelsnelheid beïnvloed door de grootte, vorm en dikte van het gietstuk.

Staalspecificaties verwijzen doorgaans naar de trek- en strekksterkte. A27 staal, met uitzondering van Kwaliteiten N-1 en N-2, moet allemaal een trektest ondergaan en voldoen aan de volgende mechanische vereisten:

Trekksterkte (Uiteindelijke trekksterkte)

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

Strekgrens

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

Rek (%)

Het percentage van de initiële lengte dat een trekkproefstuk uitrekt voordat het breekt of scheurt.

Kruinvermindering (%)

Het verschil tussen de oorspronkelijke dwarsdoorsnede van een trekkproefstuk en de kleinste oppervlakte na breuk (uitgedrukt als percentage van de oorspronkelijke oppervlakte).

Sterktetesten vs. hardheidstesten

Trekksterkte is niet hetzelfde als hardheid. Trekksterkte verwijst naar de weerstand van een materiaal tegen breken onder spanning. Zoals eerder vermeld, kan trekksterkte getest worden met proefstukken om trekkeigenschappen te verifiëren, inclusief trekksterkte, strekgrens en rek van het gietstuk.

Hardheid verwijst naar de capaciteit van een materiaal om vervorming te weerstaan. Bij niet-austenitisch staal bestaat een consistente functionele relatie tussen hardheidswaarden en trekksterktes, en daarom kan het meten van hardheid trekkopbrengsten aangeven. In de gieterij biedt hardheidstesten een goedkope, gemakkelijke en systematische manier om fysieke eigenschappen te controleren zonder unieke trektesten uit te hoeven voeren. Hoewel ze geen exacte of gegarandeerde meting bieden, zijn ze redelijk accuraat voor homogene stalen. Daarom kan hardheidstesten en daaropvolgende conversie een snelle, kosteneffectieve methode bieden om fysieke Eigenschapsveronderstellingen snel te bevestigen.