1. 介绍
ASTM A536 是延性铁铸件的标准规范, 在汽车等行业中广泛使用, 建造, 液压, 和能量.
以其显着的力量平衡而闻名, 延性, 和成本效益, ASTM A536控制球体石墨铁的机械性能 (也称为延性铁或结节铁), 使其成为工程设计和制造中的关键参考.
2. 什么是ASTM A536材料?
ASTM A536定义了机械要求（不是化学组成） 延性铁 铸件.
它确保材料包含 球形石墨结节, 通过提供更高的冲击强度，可以将其与灰铁区分开, 伸长, 和抗疲劳性.
该标准将延性铁分为基于拉伸强度的等级, 产生强度, 和伸长.
量身定制矩阵结构的能力 (铁素体, 珍珠质, 或混合) 使ASTM A536铸件用于结构和机械应用.
3. 机械性能和等级
ASTM A536通过其机械性能将延性铁铸件分类 - 特别是 抗拉强度, 产生强度, 和 伸长.
这些特性是由铁石墨结构和铁中的基质相结合而产生的.
ASTM A536的标准等级 延性铁
每个ASTM A536等级均使用三部分格式命名: 拉伸力量产量强度- 伸长 (%).
例如, 年级 65-45-12 是指拉伸强度 65 KSI (448 MPA), 屈服强度 45 KSI (310 MPA), 和 12% 伸长.
| 年级 | 抗拉强度 (MPA) | 产生强度 (MPA) | 伸长 (%) | 典型矩阵 | 申请 |
| 60-40-18 | 414 | 276 | 18 | 完全铁素体 | 泵外壳, 压力管, 流体流量成分 |
| 65-45-12 | 448 | 310 | 12 | 铁素体焦石 | 变速箱, 机器框架, 制动组件 |
| 80-55-06 | 552 | 379 | 6 | 珍珠属性属性 | 曲轴, 飞轮, 重型安装 |
| 100-70-03 | 690 | 483 | 3 | 主要是珠光体 | 高负载的结构铸件, 悬架武器, 液压 |
| 120-90-02 | 827 | 621 | 2 | 珍珠质 / 淬灭 | 极端服务: 矿业, 容易产生影响的零件 |
4. 微结构和冶金
ASTM A536下的延性铁的标志是 球形石墨微结构, 通过在熔化过程中添加镁或葡萄酒来实现.
这个圆形结构, 而不是灰铁中的石墨, 增强机械性能:
- 球形石墨 最大程度地减少应力浓度和裂纹开始.
- 矩阵控制 (铁矿与. 珠光体) 通过合金和热处理实现.
- 细化谷物 提高疲劳性和强度均匀性.
在低强度等级中 60-40-18, 完全铁质基质会产生较高的伸长和影响韧性.
在较高的等级中 100-70-03, 主要是珠光体基质提供强度和耐磨性.
5. ASTM A536延性铁的常见铸造过程
符合ASTM A536的延性铁在工程应用中的强度平衡很高, 延性, 和可加工性.
选择 铸造过程 直接影响 机械性能, 维度的准确性, 表面饰面, 和成本效益 最后一部分.
沙铸铁
沙子铸造 是生产延性铁组件的最传统和广泛使用的方法, 特别是那些符合ASTM A536的人.
它涉及从压实的沙子形成霉菌, 倒入哪个熔融金属.
该过程具有高度适应性和经济性，可在低至中的简单形状和复杂形状中产生.
沙子铸造特别有利 大而重的零件 不需要超细的表面表面.
由于其灵活的霉菌设计和较低的工具成本, 在建筑等行业中，沙子铸造仍然是首选的选择, 农业, 和重型设备制造.
| 特征 | 细节 |
| 模具材料 | 二氧化硅砂与粘合剂混合 (例如。, 黏土, 树脂) |
| 申请 | 住房, 括号, 滑轮, 泵主体, 变速箱 |
| 优势 | 低容量的成本效益, 多功能形状, 大尺寸容量 |
| 限制 | 中等表面表面和尺寸公差 (RA〜6.3-12.5 µm) |
壳成型铸铁
外壳成型铸件 是使用热固性树脂涂层的精细砂的精致版本的铸造版本, 硬壳模具.
这些贝壳是通过加热金属图案而创建的, 使用涂层的沙子, 然后将其固化以形成精确且刚性的霉菌腔.
这个过程显着提高了维度的精度, 表面饰面, 和传统绿沙方法的可重复性.
外壳成型是理想的选择 中等大小的零件中等复杂性 并且通常用于汽车和阀门行业, 如果维度一致性和减少后处理至关重要.
| 特征 | 细节 |
| 模具材料 | 预先涂层的树脂砂“贝壳”加热并固化以形成刚性模具 |
| 申请 | 中小型零件需要精确 - 阀体, 歧管 |
| 优势 | 卓越的饰面 (RA〜3.2-6.3 µm), 高可重复性, 减少加工 |
| 限制 | 更高的工具成本, 不太适合非常大的零件 |
延性铁投资铸造 (失去蜡铸)
投资铸造, 也称为失去蜡铸, 是一种精确的铸造方法，特别适合 复杂的, 详细的, 和薄壁的延性铁成分.
创建了最后一部分的蜡模型, 涂有陶瓷材料以形成模具, 然后蜡融化了. 所得的陶瓷外壳充满了熔融金属.
此过程提供 紧张的公差, 出色的表面饰面, 和最小的材料废物, 使其非常适合 需要复杂的几何形状的小零件, 特别是在航空航天中, 医疗的, 和国防行业.
它允许工程师将多个功能组合为单个铸造, 减少组装或辅助加工的需求.
| 特征 | 细节 |
| 霉菌类型 | 陶瓷壳周围形成蜡图案 |
| 申请 | 医疗组件, 涡轮增压器, 汽车支架 |
| 优势 | 出色的维度精度 (±0.1 mm), 薄壁铸造, 最小加工 |
| 限制 | 较高的生产成本, 大部分不太经济 |
延性铁永久性铸造 (重力铸造)
永久模具铸件, 也称为重力铸造, 用途 耐用的金属模具 - 用铸铁或钢制成，可以多次重复使用.
与沙子或壳模, 每次倒后，这些模具都不会被破坏, 使过程理想 中至高生产量.
纯延性铁纯粹是通过重力倒入模具中的, 没有压力援助.
结果是具有较高维度一致性的一部分, 孔隙率降低, 比大多数砂光零件更光滑.
尽管几何复杂性更加有限, 永久模具铸造在生产方面表现出色 对称, 中等复杂的零件 例如住房, 括号, 和配件.
| 特征 | 细节 |
| 模具材料 | 钢或铁永久模具 |
| 申请 | 具有重复几何形状的汽车和工业零件 |
| 优势 | 一致的质量, 孔隙率降低, 良好的表面饰面 |
| 限制 | 更高的霉菌成本, 限于更简单的零件几何形状和较低的熔点合金 (延性铁需要热管理) |
离心铸铁
离心铸造是用于制造的专业过程 圆柱形或环形延性铁成分 通过将熔融金属倒入快速旋转的模具中.
离心力向外分配熔融金属, 消除气口和夹杂物, 并产生密集, 细粒度的微观结构.
此方法非常适合要求的应用 优秀的机械完整性和均匀性, 例如管道, 轴承袖, 液压缸, 和重装零件.
离心铸造特别有益于生产具有的空心或管状成分 优质的壁厚控制和最小的缺陷.
| 特征 | 细节 |
| 申请 | 管道系统, 液压袖, 衬里 |
| 优势 | 优异的密度和机械性能 (由于定向固化), 低夹杂物 |
| 限制 | 仅限于管状或圆柱形零件, 高设备成本 |
连续铸造延性铁 (用于酒吧库存生产)
连续铸造是一个半连续的过程 熔融延性铁被凝固成棒, 坯料, 或平板 当它流过水冷模具时.
此方法主要用于生产原材料，然后将其加工成成品组件.
ASTM A536铁的连续铸造可确保 统一结构, 高可加工性, 和一致的化学成分 在整个条形的整个长度上.
它通常用于生产高质量 圆形的, 正方形, 和矩形条 用于齿轮空白, 液压配件, 和通用工程组件.
这个过程大大减少了废物并增强了铸造厂的吞吐量.
| 特征 | 细节 |
| 申请 | 灌木丛原料, 齿轮, 配件 |
| 优势 | 均匀的晶粒结构, 良好的可加工性, 物料可用性 |
| 限制 | 需要随后的加工, 没有净形状 |
丢失的泡沫铸造延性铁
丢失的泡沫铸件 是一个先进的近网状铸造过程，取代了传统的蜡模式 (用于投资铸造) 和 聚苯乙烯泡沫图案, 将熔融延展铁倒入霉菌中并蒸发.
蒸发的泡沫被传入的金属置换, 导致复杂且高度详细的铸件，而无需分开线或内核.
此方法非常适合 复杂组件等发动机块, 气缸盖, 和泵外壳.
丢失的泡沫铸造具有出色的维度准确性和减少的组装需求, 使其理想 合并组件设计 在汽车和工业领域.
| 特征 | 细节 |
| 申请 | 发动机块, 传输外壳, 复杂的外壳 |
| 优势 | 没有隔离线, 高维复杂性, 减少核心 |
| 限制 | 专业工具, 较长的交货时间, 需要对大零件的真空援助 |
6. ASTM A536延性铁的热处理
热处理 是优化延性铁铸件的微结构和机械性能的关键步骤.
尽管在播种条件下使用了许多ASTM A536等级, 热处理使工程师可以微调硬度, 抗拉强度, 延性, 和韧性 满足特定的申请要求.
延性铁对热处理的反应主要取决于其 基质组成 (铁矿, 珠光体, 或混合) 和 所需的机械结果, 例如更高的耐磨性, 提高的可加工性, 或增加抗冲击力.
常见的热处理过程
| 过程 | 目的 | 经过典型的成绩 | 关键效果 |
| 退火 | 软化材料, 改善延展性 | 60-40-18, 65-45-12 | 将珠光体转换为铁矿; 提高可加工性 |
| 标准化 | 精炼谷物结构, 增加强度 | 80-55-06, 100-70-03 | 促进均匀的珠光体基质; 增强硬度 |
| 淬火 & 回火 | 最大化力量和韧性 | 100-70-03, 120-90-02 | 产生脾气暴躁的马氏体; 增加耐磨性 |
| 缓解压力 | 减少内部铸造应力 | 所有等级 | 改善尺寸稳定性并减少翘曲 |
| 东部回火 | 产生可甲性延性铁 (阿迪) | 特殊ADI等级 | 出色的力量, 戴阻力, 和疲劳生活 |
关键治疗的详细描述
退火
客观的: 产生软, 延性铁素体基质.
过程: 加热至〜870–900°C, 保留几个小时, 然后慢慢炉子.
结果: 改善伸长率 (高达18–20％) 和冲击阻力. 流体处理中的零件常见, 压力管, 或低压力组件.
标准化
客观的: 为了实现较高强度和适度延展性的细珠属基质.
过程: 加热至〜870–950°C, 短暂握住, 然后空气冷却.
结果: 力量和硬度增加, 具有适中的韧性. 齿轮常见, 重型住房, 和悬架武器.
淬火和回火
客观的: 为了开发高强度和表面硬度，用于易穿磨损的应用.
过程: 从〜870–950°C的油或水中淬灭, 然后在〜400–600°C下发脾气.
结果: 高拉伸强度 (到 827 MPA), 良好的耐磨性, 但减少了伸长率. 工具的理想选择, 轴, 和采矿零件.
缓解压力
客观的: 在不改变机械性能的情况下减少加工或铸造的内部应力.
过程: 加热至〜550–650°C, 抓住, 和空气冷却.
结果: 减少服务期间失真或破裂的风险.
东部回火 (对于ADI - 无能延延延型铁)
客观的: 产生贝氏体微观结构，以实现出色的强度和疲劳寿命.
过程: 奥氏体化 (〜900°C), 淬灭盐浴 (〜260–400°C), 保持转变为贝恩特, 然后空气冷却.
结果: 达到拉伸力量达到 1600 MPA，伸长率为1-3％. 用于诸如铁路零件之类的高性能应用, 驱动组件, 和军事装甲.
7. ASTM A536延性铁的应用
汽车和运输
- 曲轴
- 转向指关节
- 悬架臂和支架
- 制动卡钳和鼓
- 差分外壳
工业机械和设备
- 变速箱和外壳
- 机床基库
- 轴和耦合
- 泵壳和叶轮
- 轴承外壳
农业和非公路设备
- 传输外壳
- 车轴支撑和轮毂
- 变速箱组件
- 耕作和耕作
市政和公用事业基础设施
- 水和下水道
- 人孔盖
- 阀体和法兰
- 消防栓
油, 气体, 和石化行业
- 阀体和座椅
- 管配件和耦合
- 泵外壳
- 法兰关节和肘部
风力部门
- 涡轮枢纽和法兰
- 变速箱组件
- 轴承外壳
铁路和重型运输工具
- 刹车盘和轮子
- 耦合器和the
- 转向架组件
8. ASTM A536延性铁的优势
ASTM A536延性铁, 也称为结节铸铁或球形石墨铁, 提供独特的力量平衡, 延性, 韧性, 和可铸性.
出色的强度与重量比
延性铁提供的机械强度与许多钢相当，但密度较低和成本.
这使其非常适合需要高负载能力而没有过多质量的结构组件.
延展性和抗冲击力
球体 (结节) 延性铁中的石墨结构使其在压力下变形而不会破裂, 使其能够比灰铁更有效地吸收机械冲击和动态载荷.
增强的疲劳抗性
ASTM A536延性铁在循环载荷下保持其完整性, 使其非常适合受振动或旋转运动的组件.
出色的铸造性
延性铁最定义的特征之一是它具有良好细节的复杂形状的能力，同时保持尺寸稳定性. 这减少了加工时间和材料浪费.
成本效益
与许多碳钢或合金钢相比, 延性铁在材料成本方面具有竞争优势, 处理成本, 和总生命周期支出.
良好的耐腐蚀性
虽然不像不锈钢那样耐腐蚀, ASTM A536延性铁（尤其是在合金涂层或涂层时）在适度腐蚀的环境中表现良好.
表面处理 (例如。, 镀锌, 环氧涂层) 提高电阻
可加工性
由于存在石墨结节，可以有效地加工延性铁, 切割过程中充当润滑剂. 这可以降低工具磨损并提高生产率.
热和振动阻尼
延性铁具有出色的振动和声学阻尼特性，这是由于其石墨微观结构, 在许多动态应用中胜过钢.
等级多功能性
ASTM A536涵盖了多个等级 (例如。, 60-40-18, 80-55-06, 100-70-03), 每个针对特定的机械和性能需求量身定制的 - 从高延展性到超高强度.
9. 与其他标准进行比较
| 标准 | 地区 | 典型的等效等级 | 关键差异 |
| ASTM A536 | 美国 | 60-40-18, 65-45-12, ETC. | 仅关注机械性能 |
| ISO 1083 | 全球的 | GJS-400-15, GJS-500-7, GJS-700-2 | 略有不同的力量课程 |
| 在 1563 | 欧洲 | EN-GJS-400-15, EN-GJS-600-3, ETC. | 类似于ISO, 具有更多级粒度 |
| JIS G5502 | 日本 | FCD450, FCD600, FCD700 | 公制单位, 相似的强度水平 |
| ASTM A395 | 美国 | 60-40-18 (压力级) | 受控化学和Max Brinell硬度 |
| ASTM A897 | 美国 | 奥斯特延延延性铁 (阿迪) 等级 | 更高的强度和耐磨性 |
10. ASTM A536 延性铁 与其他材料
| 财产 | ASTM A536延性铁 | 灰色铸铁 (ASTM A48) | 碳钢 (AISI 1045) | 不锈钢 (AISI 316) |
| 抗拉强度 (MPA) | 414–700 | 150–300 | 570–740 | 515–620 |
| 产生强度 (MPA) | 275–500 | N/A。 (脆弱的失败) | 350–480 | 205–290 |
| 伸长 (%) | 2–18 | <1 | 12–25 | 40–60 |
| 硬度 (布里尔) | 140–250 | 150–220 | 160–210 | 150–190 |
| 疲劳性抗性 | 好的 | 贫穷的 | 好的 | 出色的 |
| 影响韧性 | 出色的 | 贫穷的 | 好的 | 非常好 |
| 耐腐蚀性 | 缓和 | 低的 | 低的 | 出色的 |
| 可加工性 | 非常好 | 出色的 | 好的 | 缓和 |
| 可铸性 | 出色的 | 出色的 | 贫穷的 | 贫穷的 |
| 导热率 (w/m·k) | 〜35–50 | 〜45–55 | 〜45–50 | 〜15 |
| 密度 (g/cm³) | 7.1 | 7.0 | 7.85 | 8.0 |
| 成本 (材料 & 加工) | 低的 | 非常低 | 缓和 | 高的 |
| 典型的应用 | 齿轮, 管道, 泵外壳 | 人孔盖, 发动机块 | 轴, 螺栓, 结构部件 | 阀, 海洋配件, 食品级零件 |
| 可焊性 | 缓和 (需要预热) | 贫穷的 | 好的 | 好的 |
| 振动阻尼 | 出色的 | 出色的 | 贫穷的 | 贫穷的 |
关键见解:
- ASTM A536延性铁 在力量之间提供了极好的平衡, 延性, 成本, 和可铸性 - 将其非常适合结构和动态组件.
- 灰色铸铁 便宜但脆弱，不适合动态或撞击的应用.
- 碳钢 提供更高的强度和可焊性，但很难施放，机器更昂贵.
- 不锈钢 (例如。, 316) 在耐腐蚀性和延展性方面表现出色，但具有更高的材料和加工成本.
11. 结论
ASTM A536不仅仅是物质标准，它是需要从铸件组件中提供可靠机械性能的工程师的战略规范.
它的延性性质, 结构强度, 适应性的特性使其在现代制造业中必不可少.
无论您是设计承重悬架臂还是耐腐蚀的泵外壳, ASTM A536提供了满足技术所需的灵活性和保证, 经济的, 和环境需求.
通过周到的成绩选择, 热处理, 和处理, 制造商可以在各种工业应用中实现最佳性能.
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- 沙子铸造: 中等到大部分的理想, 确保强大的机械完整性和成本效益.
- 投资铸造 (失去蜡): 非常适合复杂的几何形状，需要高维准确性和精细的表面饰面.
- 外壳成型: 一种适用于具有紧密公差和一致可重复性的复杂延性铁零件的精确方法.
- 离心铸件: 非常适合圆柱形零件，例如管道配件, 袖子, 和需要密集的衬套, 无缺陷的微观结构.
- 永久模具铸件: 提供卓越的机械性能和一致的高量生产质量.
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常见问题解答
延性铁和灰铁有什么区别?
延性铁 (ASTM A536) 包含 结节 (球体) 石墨, 给它优越的韧性, 伸长, 和抗疲劳性. 相比之下, 灰铁 具有薄片石墨, 这使它更脆.
延性铁适合受动态载荷的零件, 而灰铁通常在振动阻尼更为关键的地方使用.
是ASTM A536延性铁焊?
是的, 延性铁可以是 焊接, 但这需要适当的预热和焊接后热处理以避免破裂.
在较低的级别上，焊接更容易 60-40-18 由于它们较高的延展性.
是ASTM A536延性铁锈锈?
是的, ASTM A536延性铁可以生锈 因为它包含铁并且缺乏固有的耐腐蚀性.
然而, 可以 用涂料保护 喜欢油漆, 环氧树脂, 或镀锌以改善腐蚀性环境的性能.
是ASTM A536延性铁磁?
是的, ASTM A536延性铁是磁性的. 像大多数亚铁合金一样, 其富铁的组合物赋予其磁性特性, 使其响应磁场.
