1. Rozsah ASTM A638 & Grade Označenia
Otázka: Náš zoznam obstarávania vyžaduje okrúhle tyče "ASTM A638 Grade 660" pre aplikáciu spojovacích prvkov pri vysokých{2}}teplotách. Na ďalšiu časť zostavy potrebujeme aj tyče Incoloy 825. Môže ASTM A638 pokryť A-286 aj 825?
A:Toto je kritický rozdiel, ktorý často spôsobuje zmätok pri obstarávaní. ASTM A638 je špecifický štandard, ktorý primárne pokrývajedna špecifická chémia zliatiny, všeobecne známy ako A-286 (UNS S66286). Nevzťahuje sa na zliatinu 800, 825 alebo 925 v štandardnom zmysle.
Tu je rozpis rozsahu ASTM A638:
ASTM A638/A638M:Toto je štandardná špecifikácia pre „Tyče, výkovky a výkovky pre vysokoteplotné-výrobky na železnej báze vytvrdzované zrážaním“.
Stupeň 660:Toto je špecifické označenie triedy v rámci ASTM A638, ktoré zodpovedá A-286 (chémia: Fe-25Ni-15Cr-2Ti-1Mo-0,3V). Je to najbežnejšia trieda vyrábaná podľa tejto špecifikácie.
Ďalšie stupne:Norma zahŕňa aj triedy 651, 652, 653 atď., ale to sú variácie rovnakej základnej chémie A-286 s malými odchýlkami tepelného spracovania alebo kontrolami stopových prvkov.
A čo 800, 825 a 925?
Zliatina 800 (UNS N08800):Ide o pevnú -zliatinu spevnenú roztokom, nie precipitačne-tvrditeľnú zliatinu (pokiaľ nejde o variant 800H alebo 800HT, ktoré sa stále spoliehajú na pevný-roztok a spevnenie karbidom, nie precipitačné vytvrdzovanie ako A-286). Zvyčajne je to nariadenéASTM B408(bar) prípASTM B407(rúrka).
Zliatina 825 (UNS N08825):Ide tiež predovšetkým o tuhú-zliatinu v roztoku, ktorá sa používa na odolnosť proti korózii, hoci môže byť mierne spevnená prácou za studena. Je nariadené, abyASTM B425(bar).
Zliatina 925 (UNS N09925):Totojeprecipitačná-vytvrditeľná zliatina podobná A-286. Zvyčajne je to však nariadenéASTM B805(norma pre precipitačne vytvrditeľné tyče z niklovej zliatiny) aleboAPI 6ACRApre službu na ropných poliach.
Priemyselná prax:
Ak potrebujete tyč pre vysokoteplotný spojovací prvok (napríklad skrutku turbíny), ktorý vyžaduje vysokú pevnosť až do 1200 stupňov F, objednáteASTM A638 Grade 660 (A-286). Ak potrebujete tyč pre hriadeľ odolný voči korózii-v chemickom čerpadle (zliatina 825), objednajte siASTM B425. Zmiešanie týchto špecifikácií bude mať za následok nesprávne mechanické vlastnosti a chémiu pre zamýšľanú službu.
2. Vysokoteplotné spojovacie prvky- (A-286 / trieda 660)
Otázka: Prečo je A-286 (trieda 660) podľa ASTM A638 predvoleným štandardom pre vysokopevnostné skrutkovanie vo výfukových systémoch, skriniach turbín a automobilových turbodúchadlách namiesto nehrdzavejúcej ocele ako 304 alebo 316?
A:Výber A-286 (ASTM A638 Grade 660) pre vysokoteplotné spojovacie prvky sa riadi potrebou udržiavať upínacie zaťaženie (predpätie) pri zvýšených teplotách, čo je vlastnosť známa akoodolnosť proti relaxácii stresu. Štandardné austenitické nehrdzavejúce ocele v tomto smere zlyhávajú v dôsledku ich nemožnosti precipitačného kalenia.
Obmedzenie 304/316:
Štandardné nehrdzavejúce ocele 304 a 316 sú žíhané alebo spracované za studena-. Ak sa použijú ako skrutka nad približne 800 stupňov F (427 stupňov), podstúpia regeneráciu a rekryštalizáciu. Práca za studena, ktorá im dala silu, zmizne, skrutka zmäkne a predpätie sa stratí, čo vedie k netesnostiam tesnenia alebo oddeleniu spoja.
Výhoda A-286 (ASTM A638):
A-286 je zliatina železa-niklu a chrómu, ktorej pevnosť je odvodená odprecipitačné vytvrdzovanie (starnutie), nie práca za studena.
Gamma Prime (“′) Posilnenie:Pridanie titánu (2,0 %) a hliníka (0,35 %) umožňuje materiálu vyzrážať jemnú intermetalickú fázu (Ni₃TiAl) počas starnutia. Tieto častice blokujú pohyb dislokácie aj pri zvýšených teplotách.
Mechanické vlastnosti:V stave-spracovanom roztokom a starnutím (podľa ASTM A638) A-286 zvyčajne dosahuje:
Pevnosť v ťahu: 130-150 ksi (896-1034 MPa)
Medza klzu: 85-100 ksi (586-690 MPa)
Tieto vlastnosti sú udržiavané až do približne 1300 stupňov F (704 stupňov).
Tepelná stabilita:Na rozdiel od materiálov spracovaných za studena- sú precipitáty v A-286 tepelne stabilné. Svorník samovoľne nezmäkne len preto, že sa zahreje.
Trend odvetvia:
V automobilových turbodúchadlách a skrutkovaní výfukového potrubia ASTM A638 Grade 660 vo veľkej miere nahradila nehrdzavejúcu oceľ nižšej-triedy. Poskytuje potrebnú upínaciu silu na udržanie integrity tesnenia počas tisícok tepelných cyklov, čím zabraňuje únikom výfukových plynov a zabezpečuje súlad s emisiami.
3. Hriadeľ odolný voči korózii (zliatina 825 a 925)
Otázka: Navrhujeme podmorský pohon a povrchové chemické vstrekovacie čerpadlo. Obidve vyžadujú tyče zo zliatiny niklu. Prečo by sme si mohli vybrať ASTM B425 (zliatina 825) pre hriadeľ čerpadla, ale ASTM B805 (zliatina 925) pre hriadeľ pohonu a ako sú na tom v porovnaní s A-286?
A:Tento scenár dokonale ilustruje rozdiel medzi výberom materiáluodolnosť proti vodnej korózii(chemické čerpadlá) verzuskyslá služba s vysokou pevnosťou(podmorské pohony). Zatiaľ čo A-286 (ASTM A638) je vynikajúci pre teplo, často nie je prvou voľbou pre chloridové alebo sulfidové prostredia pri izbovej teplote v porovnaní s variantmi Incoloy.
Zliatina 825 (UNS N08825) podľa ASTM B425:
Posilňovací mechanizmus:Posilnené predovšetkým solídne{0}}riešenie. Zvyčajne sa používa v žíhanom stave.
Sila:Stredná (výnos ~ 35-60 ksi v závislosti od stavu).
Prečo pre hriadeľ chemického čerpadla?Zliatina 825 ponúka výnimočnú odolnosť voči širokému spektru korozívnych látok vrátane kyseliny sírovej, kyseliny fosforečnej a chloridov. Hriadeľ čerpadla je neustále ponorený do procesnej kvapaliny. Prioritou je predchádzanie jamkovej a všeobecnej korózii, nie dosiahnutie maximálnej pevnosti. Pevnosť 825 je dostatočná pre torzné zaťaženie hriadeľa čerpadla.
Zliatina 925 (UNS N09925) podľa ASTM B805:
Posilňovací mechanizmus:Vytvrditeľné zrážaním (podobne ako A-286, ale s vyšším obsahom Ni a Mo na koróziu).
Sila:Vysoká (výnos 85-100+ ksi v staršom stave).
Prečo pre Subsea Actuator?Podmorské pohony vyžadujú vysokú pevnosť na vytvorenie vysokého ťahu, ale sú tiež vystavené morskej vode a často kyslým výrobným kvapalinám (H₂S). Alloy 925 je špeciálne navrhnutá tak, aby spĺňala NACE MR0175/ISO 15156 pre kyslé služby pri dosahovaní vysokej medze klzu potrebnej pre mechanické komponenty. Zliatina 825 je vo svojom žíhanom stave príliš mäkká pre-vysoko namáhané mechanické komponenty ovládača.
Porovnanie s A-286:
A-286 (ASTM A638) má dobrú pevnosť, ale obsahuje iba ~15% chrómu a ~1% molybdénu. V prostredí s ťažkým chloridom alebo prostredím s nízkym pH je náchylnejší na pitting ako 825 alebo 925.mokréchemická služba, 825/925 sú uprednostňované pred A-286.
4. Úvahy o tepelnom spracovaní a opracovaní
Otázka: Kúpili sme okrúhle tyče ASTM A638 Grade 660 (A-286) na obrábanie prírub. Ukazuje sa, že tyč je veľmi ťažko opracovateľná. Aké podmienky tepelného spracovania by sme mali požadovať od frézy, aby sme optimalizovali obrobiteľnosť a čo robíme po obrábaní?
A:Toto je bežný problém pri precipitácii-tvrditeľných zliatinách. Stav tepelného spracovania, v ktorom si tyč objednáte, je rozhodujúci pre nákladovo-efektívne obrábanie. ASTM A638 umožňuje dodávanie materiálu v rôznych podmienkach a pochopenie toho je kľúčom k zníženiu bolestí hlavy v dielni.
Dve spoločné podmienky dodávky:
Roztok žíhaný (Podmienka A):Tyčinka bola zahriata na ~1800 stupňov F (980 stupňov) a ochladená. V tomto stave sú vytvrdzovacie prvky v roztoku. Materiál je relatívne mäkký (približne . 20-25 HRC) a má najlepšiu opracovateľnosť.Toto je podmienka, ktorú by ste mali požadovať pre hrubé obrábanie.
Roztok žíhaný + starnutý (Podmienka B):Tyčinka bola ošetrená roztokom a potom starnutá pri teplote ~1325 stupňov F (718 stupňov) počas 16 hodín. Tým sa vyzráža gama prvočíslo a dosiahne sa plná sila (približne. 30-35+ HRC). V tomto stave je materiál výrazne tvrdší a abrazívnejší na nástroje. Obrábanie v tomto stave je náročné a drahé.
Optimálny pracovný postup:
Obstarávanie:Objednajte tyč podľa ASTM A638, špecifikujte"Stav žíhaného roztoku (stav A)."
Hrubé opracovanie:Väčšinu obrábania (sústruženie, vŕtanie, závitovanie) vykonávajte v mäkkom, žíhanom stave. To predlžuje životnosť nástroja a umožňuje rýchlejšie odstraňovanie materiálu.
Tepelná úprava starnutia:Po opracovaní musia byť diely odoslané na tepelné spracovanie precipitačným vytvrdzovaním (starnutím). Štandardný cyklus pre A-286 je zvyčajne 1325 stupňov F ± 15 stupňov F počas 16 hodín, po ktorých nasleduje chladenie vzduchom.
Dokončiť obrábanie:Po starnutí môže byť potrebný veľmi ľahký konečný rez alebo brúsenie, aby sa napravilo akékoľvek skreslenie spôsobené tepelným spracovaním.
Poznámka k priemyslu:
Ak si zakúpite tyč v stave „Zostarnutie“ (stav B) a pokúsite sa opracovať zložité príruby, riskujete nadmerné opotrebovanie nástroja a potenciálne zošrotovanie drahého materiálu v dôsledku praskania spôsobeného opracovaním-napätím.
5. Obstarávanie a sledovateľnosť pre kritickú službu
Otázka: Získavame kruhové tyče ASTM A638 Grade 660 pre kritické držiaky leteckých motorov. Štandardný certifikát mlyna ukazuje chémiu a pevnosť v ťahu. Je to dostatočné, alebo potrebujeme ďalšie testovanie, aby sme zaistili výkon?
A:Pre letectvo alebo kritické aplikácie výroby energie je štandardný certifikát ASTM A638 frézy často len východiskovým bodom. „Nový trend“ v obstarávaní kritických služieb zahŕňa náročné dodatočné overenie vlastností, ktoré základná špecifikácia plne nezaručuje.
Medzery v štandardnom certifikáte:
ASTM A638 vyžaduje skúšanie ťahom pri izbovej teplote. Avšak pre držiak prúdového motora musí materiál fungovať pri zvýšených teplotách a pri trvalom zaťažení.
Dodatočné požiadavky na obstarávanie („Doplnky{0}}):
Skúšanie ťahom pri zvýšenej teplote:
Mali by ste uviesť, že skúška ťahom sa vykoná pri maximálnej projektovanej teplote (napr. 1200 stupňov F / 649 stupňov ). Aj keď je známe, že zliatina si zachováva pevnosť, overenie výkonu špecifického tepla pri teplote je rozhodujúce pre konštrukčné prípustné hodnoty.
Stresové testovanie:
Toto je najkritickejší test pre spojovacie-teploty. Vzorka z tepla tyče je vystavená špecifickému namáhaniu pri špecifickej teplote (napr. 100 ksi pri 1200 stupňoch F) a meria sa čas do prasknutia. ASTM A638 má v skutočnosti dodatočnú požiadavku (S1) na testovanie roztrhnutia pri namáhaní. Musíte to vyvolať.
Požiadavka:Typicky musí vzorka vydržať viac ako 100 hodín bez prasknutia, čo demonštruje správnu odozvu precipitačného vytvrdzovania.
Veľkosť zŕn a mikroštruktúra:
Špecifikujte požiadavku na veľkosť zrna ASTM E112 (zvyčajne č. 5 alebo jemnejšiu pre A-286), aby ste zabezpečili konzistentné mechanické vlastnosti a ultrazvukovú kontrolu.
Požiadajte o overenie neprítomnosti škodlivých fáz (ako Lavesova fáza alebo sigma fáza), ktoré môžu skrehnúť materiál.
Ultrazvuková kontrola (ASTM E2375):
V prípade rotujúcich komponentov je rozhodujúca vnútorná spoľahlivosť. Špecifikujte, že okrúhle tyče budú ultrazvukovo kontrolované na špecifickú triedu (napr. trieda AA alebo A), aby sa zaručila žiadna vnútorná pórovitosť alebo inklúzie.
Priemyselná prax:
Pre letectvo si zvyčajne objednávateAMS 5731aleboAMS 5737(čo sú letecké ekvivalenty ASTM A638, ale s prísnejšími kontrolami a povinným testovaním veľkosti zrna/trhnutia). Ak používate ASTM A638 ako základnú špecifikáciu, poverený technický expert musí špecifikáciu „ušiť na mieru“ pridaním týchto dodatočných požiadaviek do objednávky.
