Alegerea csauectă turnare fontă ductilă nota se reduce la un compromis central: ductilitate versus rezistență . Dacă piesa dvs. trebuie să absoarbă impactul, să se flexeze sub sarcină sau să mașină cu ușurință, alegeți un grad cu rezistență mai mică, cu alungire mare, cum ar fi 60-40-18 . Dacă piesa dvs. trebuie să reziste la sarcini statice mari și să se uzeze cu mai puțină preocupare pentru încărcarea șocurilor, alegeți un grad de rezistență mai mare, cum ar fi 100-70-03 or 120-90-02 . Pentru majoritatea aplicațiilor de inginerie generală - genul care ar folosi în mod tradițional oțel moale - 65-45-12 este punctul de plecare implicit.
Selectarea gradului conform ASTM A536 este guvernată de un sistem de denumire cu trei numere: rezistența la tracțiune (ksi), rezistența la curgere (ksi) și alungirea procentuală. Înțelegerea a ceea ce înseamnă fiecare dintre aceste numere pentru aplicația dvs. specifică este cheia pentru a evita atât suprainginerirea (plătirea pentru puterea de care nu aveți nevoie) cât și subingineria (specificarea unui grad care va eșua în serviciu).
ASTM A536 este specificația standard americană pentru piese turnate din fontă ductilă și definește fiecare grad folosind un număr din trei părți: rezistență minimă la rupere (în mii de psi), limită de curgere minimă (în mii de psi) și procent minim de alungire. De exemplu, gradul 65-45-12 înseamnă o rezistență la tracțiune de 65 ksi (448 MPa), o rezistență la curgere de 45 ksi (310 MPa) și o alungire de 12%.
Ceea ce face ca fonta ductilă să se comporte atât de diferit de fonta cenușie obișnuită este microstructura sa. Caracteristica definitorie a fontei ductile conform ASTM A536 este o microstructură de grafit sferoidal, realizată prin adăugarea de magneziu sau ceriu în timpul topirii. Această formă rotundă, nodulară de grafit – mai degrabă decât grafitul în fulgi ascuțit găsit în fonta cenușie – minimizează concentrarea tensiunilor și inițierea fisurilor, ceea ce conferă fierului ductil ductilitatea și rezistența la impact cu numele său.
ASTM A536 definește o familie de grade standard, fiecare echilibrând rezistența și ductilitatea în mod diferit.
| Nota | Rezistența la tracțiune (min) | Limita de curgere (min) | Alungire (min) |
|---|---|---|---|
| 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% |
Există, de asemenea, un grup secundar de grade pentru aplicații speciale - 60-42-10, 70-50-05 și 80-60-03 - care oferă echilibre ușor diferite de rezistență la ductilitate pentru proiecte cu cerințe mai specifice decât acoperă clasele standard.
Gradul 60-40-18 posedă ductilitate maximă, prelucrabilitate excelentă și tenacitate la temperatură scăzută, datorită matricei sale complet feritice, care oferă o alungire ridicată și rezistență la impact. Acest grad necesită în mod normal o recoacere completă de feritizare pentru a-și atinge proprietățile. Este alegerea naturală pentru piesele supuse încărcării de șoc, service la temperaturi scăzute sau unde prelucrabilitatea este o prioritate față de rezistența brută.
ASTM A536 Gradul 65-45-12 este calul de lucru al familiei fontei ductile, iar aliajul pe care majoritatea designerilor îl selectează atunci când convertesc o fabricație din oțel moale într-o turnare din fontă ductilă, deoarece rezistența sa la tracțiune și curgerea sunt foarte apropiate de cea a oțelului moale. Această calitate poate fi utilizată de obicei ca turnat, fără tratament termic suplimentar, ceea ce ajută la controlul costurilor de producție.
Dacă o aplicație necesită ductilitate moderată și rezistență la impact cuplată cu o rezistență mai mare, gradul 80-55-06 este un candidat puternic. La fel ca 65-45-12, poate fi furnizat în mod obișnuit ca turnat, oferind o cale de mijloc utilă între gradele inferioare ductile și cele mai dure, mai puțin îngăduitoare, de înaltă rezistență.
Clasele de rezistență mai mare, cum ar fi 100-70-03, se bazează pe o matrice predominant perlitică pentru a oferi rezistență și rezistență la uzură, cu prețul alungirii reduse. Gradul 120-90-02 posedă o rezistență foarte mare și rezistență la uzură, deși nu la fel de rezistent la uzură ca fierele de călcat alb crom specializate. Aceste calități de nivel superior necesită în general o călire și călire, normalizare și călire sau tratament termic izotermic pentru a-și atinge proprietățile specificate și sunt cele mai potrivite pentru componentele cu încărcare puternică, unde ductilitatea este o preocupare secundară.
Cerințele de tratare termică variază semnificativ de-a lungul familiei de calități și afectează direct timpul de producție și costul.
| Nota | Tratament termic necesar |
|---|---|
| 60-40-18 | Recoacere completă de feritizare |
| 65-45-12 | Asa turnat (nu este necesar tratament) |
| 80-55-06 | Asa turnat (nu este necesar tratament) |
| 100-70-03 | Estim și căliți, normalizați și căliți sau tratament izotermic |
| 120-90-02 | Estim și căliți, normalizați și căliți sau tratament izotermic |
Alegerea unui grad de turnare, cum ar fi 65-45-12 sau 80-55-06, în detrimentul unui grad tratat termic, precum 100-70-03, poate reduce semnificativ atât costul, cât și timpul de livrare - merită luat în considerare dacă aplicația nu necesită strict performanța gradului de rezistență mai mare.
Proprietățile de impact ale fontei ductile depind de microstructură, iar clasele standard ASTM A536 nu specifică cerințele de impact în mod implicit - testarea la impact urmează standardul separat ISO 1083 atunci când este necesar pentru proiectarea inginerească. Pentru aplicații cu temperatură scăzută sau cu impact ridicat, merită să solicitați în mod special un grad complet feritic cu alungire mai mare, deoarece un conținut mai scăzut de perlită în microstructură (în general sub 15%) este ceea ce permite materialului să îndeplinească criterii de impact exigente, cum ar fi 12 Jouli la -20°C.
Dacă aplicația dvs. implică climă rece, încărcare la șocuri sau rezistență la impact critică pentru siguranță, semnalați această cerință în mod explicit cu turnătoria dvs., în loc să presupuneți că o desemnare standard de calitate o acoperă automat.
Înainte de a finaliza o clasă, merită să confirmați că fonta ductilă este familia de materiale potrivită în primul rând. Fonta ductilă oferă un echilibru excelent între rezistență, ductilitate, cost și turnabilitate, făcându-l bine potrivit pentru componentele structurale și dinamice. Prin comparație, fonta cenușie este mai ieftină, dar fragilă și nu este potrivită pentru aplicații dinamice sau încărcate la impact, în timp ce oțelul carbon oferă o rezistență și o sudabilitate mai mari, dar este mai greu de turnat și mai scump de prelucrat.
Fonta ductilă prezintă, de asemenea, caracteristici excelente de amortizare a vibrațiilor și acustic datorită microstructurii sale de grafit, deseori depășind oțelul în aplicații dinamice - un aspect important pentru componente precum cutiile de viteze, volantele și carcasele mașinilor în care controlul vibrațiilor contează la fel de mult ca rezistența brută.
Aplicații tipice pentru mașinile din fontă ductilă ASTM A536, supape, camioane, componente de cale ferată și cutii de viteze și volante - o reflectare a cât de larg se extinde această familie de calități în diferite industrii. Alegerea calității de la început înseamnă diferența dintre o componentă care funcționează fiabil pe toată durata de viață și una care fie defectează prematur sub sarcină, fie costă mai mult decât este necesar de produs.
