Stahl ASTM A27:Auswahl der richtigen Güte für Ihr Gussteil

Verständnis der Einflüsse der chemischen Zusammensetzung und der Wärmebehandlung nach dem Schweißen

Die korrekte Materialspezifikation eines Gussstücks muss ermittelt werden, bevor eine Bestellung bei einer Gießerei aufgegeben wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der gewünschte Guss die notwendigen Eigenschaften für beste Leistung und Haltbarkeit aufweist. Bestellungen für Gussteile in einer Gießerei erfolgen in der Regel nach ASTM-Spezifikationen – einem System zur Klassifizierung von Stahl und anderen Materialien auf der Grundlage mechanischer Eigenschaften, chemischer Analyse und Verwendungszweck. ASTM International, früher bekannt als American Society for Testing and Materials (ASTM), ist eine weltweit anerkannte Normungsorganisation.

Was ist ASTM A27?

Je nach geforderten mechanischen und chemischen Eigenschaften enthält Stahl (Fe) neben Kohlenstoff (C) unterschiedliche Mengen an Fremdelementen (Legierungen). ASTM A27 ist eine Spezifikation, die für Gussteile aus Kohlenstoffstahl für allgemeine Anwendungen entwickelt wurde. Wird oft als Baustahl bezeichnet , oder Reiner Kohlenstoffstahl , das Gleichgewicht zwischen Kosten und Festigkeit dieser gebräuchlichen Form von Stahlguss macht sie für eine Vielzahl von Anwendungen wünschenswert.

ASTM A27 bietet mehrere Sorten und zwei Klassen von Stahlguss, die je nach den chemischen und Festigkeitsanforderungen der Konstruktion spezifiziert werden können. Es enthält auch ergänzende Anforderungen, wenn Gussteile einmalige Inspektionen und die Einhaltung anderer Konstruktionsanforderungen erfordern. ASTM A27 umfasst Gussteile aus Kohlenstoffstahl für Anwendungen, die eine Mindestzugfestigkeit von bis zu 70 ksi (485 MPa) erfordern.

Es gibt mehrere Stahlsorten und zwei Klassen von Stahlguss, die unter ASTM A27 fallen. Jede Sorte variiert je nach chemischer Zusammensetzung und Art der Wärmebehandlung, die erforderlich ist, um Änderungen der mechanischen Eigenschaften zu bewirken.

Zusätzliche Tests können auf Spezifikationen angewendet werden, wenn über chemische und Zugfestigkeitsanalysen hinaus getestet wird. Ergänzende Tests erfordern, dass Hersteller aus einer Auswahl von zusätzlichen Tests durchführen.

ZUSATZTEST

Oberflächeninspektion

Interne Prüfung auf Korrektheit

Stärketest

Untersuchen Sie Gussteile auf Risse oder Unterbrechungen, indem Sie Oberflächentexturen und Verformungen beobachten.

Prüfen Sie auf innere Hohlräume, um sicherzustellen, dass der Stahl keine Risse, Lunker oder andere Defekte aufweist.

Inspizieren, um den temperaturabhängigen duktilen und spröden Übergang zu überprüfen.

Z.B. Magnetpulverprüfung

Z.B. Röntgenuntersuchung

Z.B. Schlagprüfung nach Charpy

Auswirkungen der Wärmebehandlung

Wärmebehandlung wird verwendet, um die physikalischen Eigenschaften von Metall zu verändern, zu reparieren oder zu verbessern. Dieser Prozess in einer Gießerei beinhaltet das Erhitzen und Abkühlen in Wärmebehandlungsöfen, oft auf extreme Temperaturen. Dadurch werden Spannungen in einem Gussteil reduziert, die physikalischen Eigenschaften des Gussstücks homogenisiert und die physikalischen Eigenschaften des Metalls modifiziert. Die Wärmebehandlung umfasst das vollständige Glühen, Normalisieren und Anlassen – oder das Abschrecken und Anlassen. Wärmebehandlungen sollten durchgeführt werden, nachdem die Gussteile vollständig abgekühlt sind.

Bei der Betrachtung von Stahlsorten und -klassen spielt die Wärmebehandlung eine entscheidende Rolle. Alle Gussteile, mit Ausnahme der Sorten N-1 und U-60-30, müssen wärmebehandelt werden. Die Stahlklasse wird weitgehend von der Notwendigkeit einer Wärmebehandlung nach dem Schweißen des Gussstücks beeinflusst.

Auswahl einer Stahlsorte

Wählen Sie bei der Auswahl einer Stahlsorte eine, die die tatsächlichen Anforderungen erfüllt, und nicht eine Sorte, die darauf abzielt, Bedingungen zu erfüllen, die niemals erwartet werden. Höhere Noten und zusätzliche Tests erfordern in der Regel höhere Kosten. Wenn überflüssige Tests oder Akzeptanzkriterien über das erforderliche Maß hinaus durchgeführt werden, werden Kosten hinzugefügt, ohne notwendigerweise die Gebrauchstauglichkeit des Gussstücks zu erhöhen. Der Umfang der geforderten Tests und die Akzeptanzkriterien sollten den Design- und Serviceanforderungen entsprechen.

STAHLSORTEN

Klasse N-1

Nur chemische Analyse

Klasse N-2

Wärmebehandelt, aber nicht mechanisch getestet

Klasse U-60-30

Mechanisch getestet, aber nicht wärmebehandelt

Klasse 60-30, 65-35, 70-36 und 70-40

Wärmebehandelt, aber nicht mechanisch getestet

Auswahl einer Stahlklasse

Nachdem Sie sich für eine Stahlsorte entschieden haben, ist es an der Zeit, eine Stahlklasse zu wählen. Es gibt zwei verschiedene Stahlklassen, die durch die Notwendigkeit einer Wärmebehandlung unterschieden werden.

• Klasse 1:Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich
  

  Die Gießerei muss ein Gussteil wärmebehandeln oder erneut wärmebehandeln, wenn Schweißarbeiten durchgeführt werden.

• Klasse 2:Wärmebehandlung nach dem Schweißen nicht erforderlich
  

  Die Gießerei kann einige Schweißarbeiten an einem Gussstück durchführen, ohne dass eine Wärmebehandlung oder erneute Wärmebehandlung erforderlich ist. Dies ist bei sehr kleinen, kosmetischen Schweißnähten normal.

Wenn Schweißnähte eine Wärmebehandlung erfordern, ist es wichtig, Klasse 1 zusammen mit der Güteklasse anzugeben. Wenn dagegen keine Wärmebehandlung verwendet wird, sollte die Klasse 2 zusammen mit der Klasse angegeben werden.

ASTM A27 Festigkeitsprüfung

Festigkeitstests werden in der Regel an repräsentativen Stahlstäben, sogenannten Coupons, und nicht an Abschnitten aus tatsächlichen Gussstücken durchgeführt. An Coupons durchgeführte Tests haben die gleiche Zusammensetzung des Gussstücks, da sie gleichzeitig mit den Gussstücken gegossen und wärmebehandelt werden. Die Ergebnisse zeigen die Qualität des Stahls, aber nicht unbedingt die Eigenschaften des eigentlichen Gussstücks. Während der Wärmebehandlung werden die Erstarrungsbedingungen und die Abkühlgeschwindigkeit durch die Größe, Form und Dicke des Gussstücks beeinflusst.

Stahlangaben beziehen sich im Allgemeinen auf die Zug- und Streckgrenze. A27-Stähle, mit Ausnahme der Klassen N-1 und N-2, müssen alle einem Zugtest unterzogen werden und den folgenden mechanischen Anforderungen entsprechen:

Zugfestigkeit (Reißfestigkeit)

Die Festigkeit eines Materials, gemessen an der größten Belastung, der es ausgesetzt werden kann, wenn es gedehnt wird, bevor es bricht.

Streckgrenze

Die Spannung, der ein Material ausgesetzt werden kann, bevor es beginnt, sich plastisch zu verformen.

Dehnung (%)

Der Prozentsatz der Anfangslänge, um den sich ein Zugteststück dehnt, bevor es bricht oder bricht.

Flächenreduzierung (%)

Die Differenz zwischen der ursprünglichen Querschnittsfläche einer Zugprobe und der kleinsten Fläche nach dem Bruch (ausgedrückt als Prozentsatz der ursprünglichen Fläche).

Festigkeitstests vs. Härtetests

Zugfestigkeit ist nicht gleich Härte. Die Zugfestigkeit bezieht sich auf die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Reißen unter Spannung. Wie bereits erwähnt, kann die Zugfestigkeit unter Verwendung von Testcoupons getestet werden, um Zugeigenschaften wie Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung des Gussstücks zu überprüfen.

Härte bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, einer Verformung zu widerstehen. Bei nicht-austenitischem Stahl besteht eine konsistente funktionale Beziehung zwischen Härtewerten und Zugfestigkeiten, und daher kann die Messung der Härte Zugstreckgrenzen anzeigen. In der Gießerei bietet die Härteprüfung eine kostengünstige, einfache und systematische Möglichkeit, physikalische Eigenschaften zu überprüfen, ohne dass einzigartige Zugtests durchgeführt werden müssen. Obwohl sie keine exakte oder garantierte Messung liefern, sind sie für homogene Stähle relativ genau. Daher können die Härteprüfung und die anschließende Umrechnung eine schnelle, kostengünstige Methode zur schnellen Bestätigung von Annahmen über physikalische Eigenschaften darstellen.