A megfelelő választás gömbgrafitos vas öntvény Az osztályzat egyetlen központi kompromisszumra vezethető vissza: hajlékonyság kontra szilárdság . Ha az alkatrésznek el kell nyelnie az ütéseket, hajlítania kell terhelés alatt, vagy könnyen meg kell dolgoznia, válasszon kisebb szilárdságú, nagy nyúlású minőséget, mint pl. 60-40-18 . Ha alkatrészének nagy statikus terhelésnek és kopásnak kell ellenállnia, és kevésbé kell törődni a lökésterheléssel, válasszon nagyobb szilárdságú minőséget, mint pl. 100-70-03 or 120-90-02 . A legtöbb általános mérnöki alkalmazáshoz – amelyhez hagyományosan lágyacélt használnak – 65-45-12 az alapértelmezett kiindulópont.
Az ASTM A536 szerinti minőségválasztást egy három számból álló elnevezési rendszer szabályozza: szakítószilárdság (ksi), folyáshatár (ksi) és százalékos nyúlás. Annak megértése, hogy ezek a számok mit jelentenek az Ön konkrét alkalmazásában, a kulcsa annak, hogy elkerülje a túltervezést (fizessen a nem szükséges erőért) és az alultervezést (olyan fokozat megadása, amely meghibásodik a szolgáltatásban).
Az ASTM A536 a gömbgrafitos öntvények amerikai szabvány előírása, és minden minőséget három részből álló számmal határoz meg: minimális szakítószilárdság (ezer psi-ben), minimális folyáshatár (ezer psi-ben) és minimális nyúlási százalék. Például a évfolyam 65-45-12 65 ksi (448 MPa) szakítószilárdságot, 45 ksi (310 MPa) folyáshatárt és 12%-os nyúlást jelent.
A gömbgrafitos öntöttvas viselkedése annyira eltér a hagyományos szürkevastól, az a mikroszerkezete. Az ASTM A536 szabvány szerinti gömbgrafitos öntöttvas meghatározó jellemzője a gömbgrafit mikroszerkezet, amelyet az olvasztás során magnézium vagy cérium hozzáadásával érnek el. Ez a kerek, gömbölyű grafitforma – a szürkevasban található éles pelyhes grafit helyett – minimalizálja a feszültségkoncentrációt és a repedés keletkezését, ami a gömbgrafitos vas névadó alakíthatóságát és ütésállóságát adja.
Az ASTM A536 szabványos minőségek családját határozza meg, amelyek mindegyike eltérően egyensúlyozza ki a szilárdságot és a rugalmasságot.
| évfolyam | Szakítószilárdság (perc) | Hozamerősség (perc) | Megnyúlás (perc) |
|---|---|---|---|
| 60-40-18 | 60 000 psi (414 MPa) | 40 000 psi (276 MPa) | 18% |
| 65-45-12 | 65 000 psi (448 MPa) | 45 000 psi (310 MPa) | 12% |
| 80-55-06 | 80 000 psi (552 MPa) | 55 000 psi (379 MPa) | 6,0% |
| 100-70-03 | 100 000 psi (689 MPa) | 70 000 psi (483 MPa) | 3,0% |
| 120-90-02 | 120 000 psi (827 MPa) | 90 000 psi (621 MPa) | 2,0% |
Létezik egy másodlagos osztálycsoport is speciális alkalmazásokhoz – 60-42-10, 70-50-05 és 80-60-03 –, amelyek némileg eltérő szilárdság-hajlékonyság mérleget kínálnak olyan projektekhez, amelyek speciálisabb követelményeket támasztanak, mint a standard minőségek.
A 60-40-18 fokozat maximális alakíthatósággal, kiváló megmunkálhatósággal és alacsony hőmérsékletű szívóssággal rendelkezik, köszönhetően a teljesen ferrites mátrixnak, amely nagy nyúlást és ütésállóságot biztosít. Ez a minőség általában teljes ferritizáló lágyítást igényel, hogy elérje tulajdonságait. Ez a természetes választás olyan alkatrészek számára, amelyek ütésterhelésnek vannak kitéve, alacsony hőmérsékletű szervizelésnek vannak kitéve, vagy ahol a megmunkálhatóság elsőbbséget élvez a nyers szilárdságnál.
Az ASTM A536 Grade 65-45-12 a gömbgrafitos öntöttvas család igáslója, és a legtöbb tervező azt az ötvözetet választja, amikor lágyacél gyártást alakítanak át gömbgrafitos vasöntvényré, mivel szakítószilárdsága és folyáshatára nagyon közel áll a lágyacélhoz. Ez a minőség jellemzően öntött állapotban, további hőkezelés nélkül használható, ami segít a gyártási költségek szabályozásában.
Ha egy alkalmazás mérsékelt rugalmasságot és ütésállóságot igényel nagyobb szilárdság mellett, a 80-55-06 fokozat erős jelölt. A 65-45-12-hez hasonlóan jellemzően öntött állapotban is szállítható, ami hasznos középutat kínál a képlékeny alsó minőségek és a keményebb, kevésbé megbocsátó nagy szilárdságú minőségek között.
A nagyobb szilárdságú osztályok, mint a 100-70-03, túlnyomórészt perlites mátrixra támaszkodnak, hogy szilárdságot és kopásállóságot biztosítsanak, a nyúlás csökkentése árán. A 120-90-02 fokozat nagyon nagy szilárdsággal és kopásállósággal rendelkezik, bár nem olyan kopásálló, mint a speciális krómfehér vasalók. Ezek a csúcsminőségű típusok általában hűtést és temperálást, normalizálást és temperálást vagy izoterm hőkezelést igényelnek, hogy elérjék meghatározott tulajdonságaikat, és a legjobban alkalmasak olyan erősen terhelt alkatrészekhez, ahol a hajlékonyság másodlagos szempont.
A hőkezelési követelmények jelentősen eltérnek a minőségcsaládonként, és közvetlenül befolyásolják a gyártás átfutási idejét és költségeit.
| évfolyam | Szükséges hőkezelés |
|---|---|
| 60-40-18 | Teljes ferritizáló lágyítás |
| 65-45-12 | Öntött (nem szükséges kezelés) |
| 80-55-06 | Öntött (nem szükséges kezelés) |
| 100-70-03 | Quench & temper, normalize & temper, vagy izoterm kezelés |
| 120-90-02 | Quench & temper, normalize & temper, vagy izoterm kezelés |
Az öntött minőség, például a 65-45-12 vagy a 80-55-06 választása a hőkezelt minőséggel, mint a 100-70-03, jelentősen csökkentheti a költségeket és az átfutási időt is – érdemes figyelembe venni, ha az alkalmazás nem követeli meg szigorúan a nagyobb szilárdságú minőséget.
A gömbgrafitos öntöttvas ütési tulajdonságai a mikroszerkezettől függenek, és a szabvány ASTM A536 minőségek alapértelmezés szerint nem írnak elő ütési követelményeket – az ütésvizsgálat a külön ISO 1083 szabványt követi, ha a mérnöki tervezéshez szükséges. Alacsony hőmérsékletű vagy nagy ütésű alkalmazásokhoz kifejezetten érdemes nagyobb nyúlású, teljesen ferrites minőséget kérni, mivel a mikroszerkezetben az alacsonyabb perlittartalom (általában 15% alatti) az, ami lehetővé teszi, hogy az anyag megfeleljen a szigorú ütési kritériumoknak, például -20°C-on 12 Joule.
Ha az alkalmazás hideg éghajlatra, ütésterhelésre vagy biztonsági szempontból kritikus ütésállóságra vonatkozik, akkor ezt a követelményt kifejezetten jelezze az öntödében, ahelyett, hogy azt feltételezné, hogy a szabványos minőségjelölés automatikusan lefedi.
A minőség véglegesítése előtt érdemes megbizonyosodni arról, hogy a gömbgrafitos vas a megfelelő anyagcsalád. A gömbgrafitos öntöttvas kiváló egyensúlyt biztosít a szilárdság, a képlékenység, a költség és az önthetőség között, így jól illeszkedik szerkezeti és dinamikus alkatrészekhez. Összehasonlításképpen: a szürkeöntvény olcsóbb, de törékeny, és nem alkalmas dinamikus vagy ütőterheléses alkalmazásokra, míg a szénacél nagyobb szilárdságot és hegeszthetőséget biztosít, de nehezebb önteni, és megmunkálása is drágább.
A gömbgrafit mikroszerkezetének köszönhetően a gömbgrafitos öntöttvas kiváló rezgés- és akusztikus csillapítási tulajdonságokkal rendelkezik, amely gyakran felülmúlja az acélt a dinamikus alkalmazásokban – ez fontos szempont az olyan alkatrészeknél, mint a sebességváltók, lendkerekek és gépházak, ahol a rezgésszabályozás ugyanolyan fontos, mint a nyers szilárdság.
Tipikus alkalmazások ASTM A536 gömbgrafitos öntöttvas fesztávolságú gépekhez, szelepekhez, teherautókhoz, vasúti alkatrészekhez, sebességváltókhoz és lendkerekekhez – tükrözi, hogy ez a minőségi termékcsalád milyen széles körben terjed az iparágakban. Az, hogy a minőséget a kezdetektől fogva kiválasztják, a különbséget jelenti a teljes élettartama alatt megbízhatóan működő alkatrész és az olyan alkatrész között, amely terhelés alatt idő előtt meghibásodik, vagy többe kerül a gyártáshoz, mint amennyire szükséges.
