Lựa chọn quyền đúc sắt dẻo điểm rơi vào một sự đánh đổi trung tâm: độ dẻo so với sức mạnh . Nếu bộ phận của bạn cần hấp thụ va đập, uốn cong khi chịu tải hoặc gia công dễ dàng, hãy chọn loại có độ bền thấp hơn, độ giãn dài cao như 60-40-18 . Nếu bộ phận của bạn cần chịu được tải tĩnh nặng và mài mòn mà ít lo ngại về tải sốc, hãy chọn loại có độ bền cao hơn như 100-70-03 hoặc 120-90-02 . Đối với hầu hết các ứng dụng kỹ thuật chung - loại thường sử dụng thép nhẹ - 65-45-12 là điểm bắt đầu mặc định.
Lựa chọn cấp độ theo tiêu chuẩn ASTM A536 được điều chỉnh bởi hệ thống đặt tên ba số: độ bền kéo (ksi), cường độ năng suất (ksi) và độ giãn dài phần trăm. Hiểu ý nghĩa của từng con số này đối với ứng dụng cụ thể của bạn là chìa khóa để tránh cả kỹ thuật quá mức (trả tiền cho sức mạnh bạn không cần) và kỹ thuật kém (chỉ định loại sẽ không hoạt động được).
ASTM A536 là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của Mỹ dành cho vật đúc bằng gang dẻo và nó xác định từng loại bằng cách sử dụng số ba phần: độ bền kéo tối thiểu (tính bằng nghìn psi), cường độ chảy tối thiểu (tính bằng nghìn psi) và tỷ lệ giãn dài tối thiểu. Ví dụ: Lớp 65-45-12 có nghĩa là độ bền kéo là 65 ksi (448 MPa), cường độ năng suất là 45 ksi (310 MPa) và độ giãn dài 12%.
Điều làm cho sắt dẻo hoạt động khác biệt so với sắt xám thông thường là cấu trúc vi mô của nó. Đặc điểm xác định của sắt dẻo theo tiêu chuẩn ASTM A536 là vi cấu trúc than chì hình cầu, đạt được bằng cách thêm magiê hoặc xeri trong quá trình nấu chảy. Hình dạng than chì tròn, dạng nốt này - chứ không phải than chì dạng vảy sắc nhọn được tìm thấy trong sắt xám - giúp giảm thiểu sự tập trung ứng suất và hình thành vết nứt, điều này mang lại cho sắt dẻo tính dẻo và khả năng chống va đập cùng tên.
ASTM A536 xác định một nhóm các loại tiêu chuẩn, mỗi loại cân bằng độ bền và độ dẻo khác nhau.
| lớp | Độ bền kéo (phút) | Sức mạnh năng suất (phút) | Độ giãn dài (phút) |
|---|---|---|---|
| 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% |
Ngoài ra còn có một nhóm cấp độ thứ cấp dành cho các ứng dụng đặc biệt - 60-42-10, 70-50-05 và 80-60-03 - cung cấp sự cân bằng độ bền và độ dẻo hơi khác nhau cho các dự án có yêu cầu cụ thể hơn so với cấp độ tiêu chuẩn.
Lớp 60-40-18 sở hữu độ dẻo tối đa, khả năng gia công tuyệt vời và độ bền ở nhiệt độ thấp nhờ ma trận ferritic hoàn toàn, mang lại độ giãn dài và độ bền va đập cao. Loại này thường yêu cầu ủ ferritizing hoàn toàn để đạt được các đặc tính của nó. Đó là sự lựa chọn tự nhiên cho các bộ phận chịu tải sốc, dịch vụ ở nhiệt độ thấp hoặc khi khả năng gia công được ưu tiên hơn độ bền thô.
ASTM A536 Lớp 65-45-12 là đặc trưng của dòng sắt dẻo và là hợp kim được hầu hết các nhà thiết kế lựa chọn khi chuyển đổi chế tạo thép nhẹ sang đúc gang dẻo, vì độ bền kéo và độ bền chảy của nó rất gần với thép nhẹ. Loại này thường có thể được sử dụng dưới dạng đúc mà không cần xử lý nhiệt bổ sung, giúp kiểm soát chi phí sản xuất.
Nếu một ứng dụng yêu cầu độ dẻo vừa phải và khả năng chống va đập cùng với độ bền cao hơn thì Lớp 80-55-06 là một ứng cử viên sáng giá. Giống như 65-45-12, nó thường có thể được cung cấp dưới dạng đúc, cung cấp một nền tảng trung gian hữu ích giữa các cấp độ dẻo thấp hơn và các cấp độ bền cao cứng hơn, ít tha thứ hơn.
Các loại có độ bền cao hơn như 100-70-03 dựa vào nền chủ yếu là ngọc trai để cung cấp độ bền và khả năng chống mài mòn nhưng lại giảm độ giãn dài. Lớp 120-90-02 sở hữu độ bền và khả năng chống mài mòn rất cao, mặc dù không chịu mài mòn bằng bàn ủi trắng chrome chuyên dụng. Các loại cao cấp này thường yêu cầu tôi và tôi, chuẩn hóa và tôi hoặc xử lý nhiệt đẳng nhiệt để đạt được các đặc tính được chỉ định của chúng và phù hợp nhất với các bộ phận chịu tải nặng trong đó độ dẻo là mối quan tâm thứ yếu.
Các yêu cầu xử lý nhiệt khác nhau đáng kể giữa các loại và ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian và chi phí sản xuất.
| lớp | Xử lý nhiệt cần thiết |
|---|---|
| 60-40-18 | Ủ đầy đủ ferritizing |
| 65-45-12 | Đúc sẵn (không cần điều trị) |
| 80-55-06 | Đúc sẵn (không cần điều trị) |
| 100-70-03 | Làm nguội & ủ, bình thường hóa & ủ, hoặc xử lý đẳng nhiệt |
| 120-90-02 | Làm nguội & ủ, bình thường hóa & ủ, hoặc xử lý đẳng nhiệt |
Việc chọn loại đúc sẵn như 65-45-12 hoặc 80-55-06 thay vì loại được xử lý nhiệt như 100-70-03 có thể giảm đáng kể cả chi phí và thời gian sản xuất — đáng để tính đến nếu ứng dụng không yêu cầu nghiêm ngặt hiệu suất của loại có độ bền cao hơn.
Đặc tính va đập của sắt dễ uốn phụ thuộc vào cấu trúc vi mô và các cấp tiêu chuẩn ASTM A536 không chỉ định các yêu cầu về tác động theo mặc định - thử nghiệm tác động tuân theo tiêu chuẩn ISO 1083 riêng biệt khi được yêu cầu cho thiết kế kỹ thuật. Đối với các ứng dụng ở nhiệt độ thấp hoặc chịu va đập cao, cần đặc biệt yêu cầu loại ferrit hoàn toàn có độ giãn dài cao hơn, vì hàm lượng ngọc trai thấp hơn trong vi cấu trúc (thường dưới 15%) là thứ cho phép vật liệu đáp ứng các tiêu chí về va đập khắt khe, chẳng hạn như 12 Joules ở -20°C.
Nếu ứng dụng của bạn liên quan đến khí hậu lạnh, tải sốc hoặc khả năng chống va đập quan trọng về mặt an toàn, hãy gắn cờ yêu cầu này một cách rõ ràng với xưởng đúc của bạn thay vì cho rằng chỉ định cấp tiêu chuẩn sẽ tự động bao gồm yêu cầu đó.
Trước khi hoàn thiện việc phân loại, cần phải xác nhận ngay từ đầu sắt dẻo là dòng vật liệu phù hợp. Sắt dễ uốn mang lại sự cân bằng tuyệt vời giữa độ bền, độ dẻo, chi phí và khả năng đúc, khiến nó rất phù hợp với các thành phần kết cấu và động. Để so sánh, gang xám rẻ hơn nhưng giòn và không thích hợp cho các ứng dụng động hoặc chịu va đập, trong khi thép cacbon cung cấp độ bền và khả năng hàn cao hơn nhưng khó đúc hơn và đắt hơn khi gia công.
Sắt dễ uốn cũng thể hiện đặc tính giảm rung và giảm âm tuyệt vời nhờ cấu trúc vi mô than chì của nó, thường vượt trội hơn thép trong các ứng dụng động - một yếu tố quan trọng cần cân nhắc đối với các bộ phận như hộp số, bánh đà và vỏ máy móc trong đó việc kiểm soát độ rung cũng quan trọng như độ bền thô.
Các ứng dụng điển hình cho máy móc, van, xe tải, bộ phận đường sắt, hộp số và bánh đà bằng sắt dẻo ASTM A536 - phản ánh mức độ mở rộng của dòng sản phẩm này trong các ngành công nghiệp. Việc lựa chọn cấp độ ngay từ đầu có nghĩa là sự khác biệt giữa một bộ phận hoạt động đáng tin cậy trong toàn bộ thời gian sử dụng của nó và một bộ phận bị hỏng sớm khi tải hoặc tốn nhiều chi phí sản xuất hơn mức cần thiết.
