1. Abast de ASTM A638 i designacions de grau
P: La nostra llista d'adquisicions requereix barres rodones "ASTM A638 Grade 660" per a una aplicació de fixació d'-alta temperatura. També necessitem barres Incoloy 825 per a una altra part del muntatge. L'ASTM A638 pot cobrir tant A-286 com 825?
A:Aquesta és una distinció crítica que sovint provoca confusió en la contractació. ASTM A638 és una norma específica que cobreix principalmentuna química específica d'aliatge, conegut universalment com A-286 (UNS S66286). No cobreix l'aliatge 800, 825 o 925 en el sentit estàndard.
Aquí teniu el desglossament de l'abast ASTM A638:
ASTM A638/A638M:Aquesta és l'especificació estàndard per a "Barres de superaliatge de base de ferro d'enduriment per precipitació, peces forjades i material de forja per al servei d'alta-temperatura".
Grau 660:Aquesta és la designació de grau específica dins de ASTM A638 que correspon a A-286 (química: Fe-25Ni-15Cr-2Ti-1Mo-0,3V). És el grau més comú produït amb aquesta especificació.
Altres graus:L'estàndard també inclou els graus 651, 652, 653, etc., però es tracta de variacions de la mateixa química bàsica A-286 amb variacions menors de tractament tèrmic o controls d'elements traça.
Què passa amb 800, 825 i 925?
Aliatge 800 (UNS N08800):Aquest és un aliatge reforçat-solució sòlida, no un aliatge endurible per precipitació- (tret que sigui la variant 800H o 800HT, que encara depenen de la solució sòlida-i l'enfortiment del carbur, no de l'enduriment per precipitació com l'A-286). Normalment s'ordenaASTM B408(bar) oASTM B407(tub).
Aliatge 825 (UNS N08825):També és principalment un aliatge de solució-sòlida que s'utilitza per a la resistència a la corrosió, tot i que es pot reforçar moderadament amb el treball en fred. Està ordenatASTM B425(bar).
Aliatge 925 (UNS N09925):Aixòésun aliatge-endurible per precipitació, similar a l'A-286. Tanmateix, normalment s'ordenaASTM B805(l'estàndard per a barres d'aliatge de níquel enduribles per precipitació) oAPI 6ACRAper al servei de jaciments petroliers.
Pràctica de la indústria:
Si necessiteu una barra per a un element de fixació d'alta-temperatura (com un cargol de turbina) que requereixi una gran resistència fins a 1200 graus F, demaneuASTM A638 Grau 660 (A-286). Si necessiteu una barra per a un eix-resistent a la corrosió en una bomba química (aliatge 825), demaneuASTM B425. La barreja d'aquestes especificacions donarà lloc a propietats mecàniques i química incorrectes per al servei previst.
2. Elements de fixació d'-alta temperatura (A-286/Grau 660)
P: Per què A-286 (grau 660) segons ASTM A638 és l'estàndard predeterminat per a cargols d'alta resistència en sistemes d'escapament, carcassas de turbines i turbocompressors d'automòbils, en lloc d'acer inoxidable com el 304 o el 316?
A:La selecció d'A-286 (ASTM A638 Grau 660) per a fixacions d'alta temperatura es basa en la necessitat de mantenir la càrrega de subjecció (precàrrega) a temperatures elevades, una propietat coneguda com aresistència a la relaxació de l'estrès. Els acers inoxidables austenítics estàndard fallen en aquest sentit a causa de la seva incapacitat de ser endurits per precipitació.
La limitació de 304/316:
Els acers inoxidables estàndard 304 i 316 es recoixen o es treballen-en fred. Si s'utilitzen com a cargol per sobre d'aproximadament 800 graus F (427 graus), es sotmeten a una recuperació i recristal·lització. El treball en fred que els donava força desapareix, el cargol s'estova i es perd la precàrrega, provocant fuites de juntes o separació de juntes.
L'avantatge A-286 (ASTM A638):
A-286 és un aliatge de ferro-níquel-crom que deriva la seva força deenduriment per precipitació (envelliment), no treball en fred.
Enfortiment Gamma Prime (′′):L'addició de titani (2,0%) i alumini (0,35%) permet que el material precipiti una fase intermetàl·lica fina (Ni₃TiAl) durant l'envelliment. Aquestes partícules bloquegen el moviment de dislocació fins i tot a temperatures elevades.
Propietats mecàniques:En la solució-tractada i envellida (segons ASTM A638), l'A-286 normalment aconsegueix:
Resistència a la tracció: 130-150 ksi (896-1034 MPa)
Resistència de rendiment: 85-100 ksi (586-690 MPa)
Aquestes propietats es mantenen fins a aproximadament 1300 graus F (704 graus).
Estabilitat tèrmica:A diferència dels materials-treballats en fred, els precipitats de l'A-286 són tèrmicament estables. El cargol no s'estovarà espontàniament només perquè s'escalfa.
Tendència del sector:
En els turbocompressors d'automòbils i els cargols del col·lector d'escapament, ASTM A638 Grau 660 ha substituït en gran part els acers inoxidables de grau inferior -. Proporciona la força de tancament necessària per mantenir la integritat del segell durant milers de cicles tèrmics, evitant fuites d'escapament i assegurant el compliment de les emissions.
3. Eix resistent a la corrosió (aliatge 825 i 925)
P: Estem dissenyant un actuador submarí i una bomba d'injecció química superficial. Tots dos requereixen barres d'aliatge de níquel. Per què podríem triar ASTM B425 (aliatge 825) per a l'eix de la bomba, però ASTM B805 (aliatge 925) per a l'eix de l'actuador, i com es comparen amb A-286?
A:Aquest escenari il·lustra perfectament la diferència entre seleccionar un materialresistència a la corrosió aquosa(bombes químiques) versusservei àcid amb gran força(actuadors submarins). Tot i que A-286 (ASTM A638) és excel·lent per a la calor, sovint no és la primera opció per a ambients de clorur o sulfur a temperatura ambient en comparació amb les variants Incoloy.
Aliatge 825 (UNS N08825) segons ASTM B425:
Mecanisme de reforç:Solució-principalment sòlida reforçada. Normalment s'utilitza en condicions de recuit.
Força:Moderat (Rendiment ~ 35-60 ksi segons la condició).
Per què per a un eix de bomba química?L'aliatge 825 ofereix una resistència excepcional a una àmplia gamma de corrosius, inclosos l'àcid sulfúric, l'àcid fosfòric i els clorurs. L'eix de la bomba està constantment submergit en el fluid del procés. La prioritat és evitar la picadura i la corrosió general, no aconseguir la màxima resistència. La força de 825 és suficient per a les càrregues de torsió d'un eix de bomba.
Aliatge 925 (UNS N09925) segons ASTM B805:
Mecanisme de reforç:Temprable per precipitació (semblant a l'A-286, però amb Ni i Mo més elevats per a la corrosió).
Força:Alt (Rendiment 85-100+ ksi en estat d'envelliment).
Per què per a un actuador submarí?Els actuadors submarins requereixen una gran resistència per generar una gran empenta, però també estan exposats a l'aigua de mar i sovint a fluids de producció àcids (H₂S). L'aliatge 925 està dissenyat específicament per complir amb la norma NACE MR0175/ISO 15156 per a un servei àcid alhora que s'aconsegueix l'elevat límit elàstic necessari per als components mecànics. L'aliatge 825, en el seu estat recuit, és massa tou per als components mecànics d'alta tensió-d'un actuador.
Comparació amb A-286:
A-286 (ASTM A638) té una bona resistència, però només conté ~15% de crom i ~1% de molibdè. En entorns greus de clorur o de pH baix, és més susceptible a la picada que 825 o 925. Per tant, perhumitservei químic, es prefereix el 825/925 sobre l'A-286.
4. Consideracions sobre tractament tèrmic i mecanitzat
P: Hem comprat barres rodones ASTM A638 Grau 660 (A-286) per mecanitzar brides. La barra està resultant molt difícil de mecanitzar. Quina condició de tractament tèrmic hem de demanar al molí per optimitzar la mecanització i què fem després del mecanitzat?
A:Aquest és un repte comú amb els aliatges-enduridors per precipitació. L'estat del tractament tèrmic en què demaneu la barra és fonamental per a un mecanitzat- rendible. ASTM A638 permet subministrar el material en diferents condicions, i entendre això és clau per reduir els mals de cap de la botiga.
Les dues condicions habituals de subministrament:
Solució recuitada (Condició A):La barra s'ha escalfat a ~ 1800 graus F (980 graus) i s'ha refredat. En aquesta condició, els elements enduridors es troben en solució. El material és relativament tou (aproximadament . 20-25 HRC) i té la millor mecanització.Aquesta és la condició que hauríeu de sol·licitar per al mecanitzat en brut.
Solució recuit + envellit (Condició B):La barra ha estat tractada amb solució i després envellida a ~ 1325 graus F (718 graus) durant 16 hores. Això precipita el gamma prim, aconseguint la força total (aprox.. 30-35+ HRC). En aquesta condició, el material és significativament més dur i més abrasiu a les eines. El mecanitzat en aquestes condicions és difícil i costós.
El flux de treball òptim:
Adquisició:Demaneu la barra a ASTM A638, especificant"Condició de recuit de la solució (Condició A)."
Mecanitzat en brut:Realitzeu la majoria de mecanitzats (tornejat, trepat, roscat) en estat suau i recoit. Això allarga la vida útil de l'eina i permet velocitats d'eliminació de material més ràpides.
Tractament tèrmic d'envelliment:Després del mecanitzat, les peces s'han d'enviar per al tractament tèrmic d'enduriment (envelliment) per precipitació. El cicle estàndard per a A-286 sol ser de 1325 graus F ± 15 graus F durant 16 hores, seguit d'un refredament per aire.
Acabat de mecanitzat:Després de l'envelliment, pot ser necessari un acabat molt lleuger de tall o mòlta per corregir qualsevol distorsió del tractament tèrmic.
Nota del sector:
Si compreu la barra en la condició "Envellida" (Condició B) i intenteu mecanitzar brides complexes, correu el risc d'un desgast excessiu de l'eina i el possible desballestament de material car a causa de l'esquerda per tensió induïda per la mecanització-.
5. Adquisició i traçabilitat per al servei crític
P: Estem comprant barres rodones ASTM A638 Grau 660 per a suports de motor d'avions crítics. El certificat estàndard del molí mostra la química i la tracció. És suficient o necessitem proves addicionals per garantir el rendiment?
A:Per a aplicacions aeroespacials o crítiques de generació d'energia, el certificat estàndard ASTM A638 sol ser només el punt de partida. La "nova tendència" en la contractació de serveis crítics implica exigir una verificació addicional de propietats que l'especificació bàsica no garanteix totalment.
Els buits del certificat estàndard:
ASTM A638 requereix proves de tracció a temperatura ambient. Tanmateix, per a un suport de motor a reacció, el material ha de funcionar a temperatures elevades i amb càrrega sostinguda.
Requisits d'adquisició addicionals (els "-Complements"):
Assaig de tracció a temperatura elevada:
Heu d'especificar que es realitzi una prova de tracció a la temperatura màxima de disseny (per exemple, 1200 graus F / 649 graus). Tot i que se sap que l'aliatge conserva la resistència, verificar el rendiment de la calor específica a la temperatura és crucial per als permesos de disseny.
Prova de ruptura d'estrès:
Aquesta és la prova més crítica per a fixacions d'-alta temperatura. Una mostra de la calor de la barra està sotmesa a una tensió específica a una temperatura específica (per exemple, 100 ksi a 1200 graus F) i es mesura el temps de ruptura. En realitat, ASTM A638 té un requisit addicional (S1) per a les proves de ruptura per estrès. Heu d'invocar això.
Requisit:Normalment, la mostra ha de durar més de 100 hores sense trencar-se, demostrant la resposta adequada d'enduriment per precipitació.
Mida del gra i microestructura:
Especifiqueu un requisit de mida de gra ASTM E112 (normalment núm. 5 o més fi per a A-286) per garantir propietats mecàniques coherents i inspeccionabilitat per ultrasons.
Sol·licitar la verificació de l'absència de fases perjudicials (com la fase de Laves o la fase sigma) que puguin fragilitzar el material.
Inspecció per ultrasons (ASTM E2375):
Per als components giratoris, la solidesa interna és fonamental. Especifiqueu que les barres rodones s'inspeccionin per ultrasons a una classe específica (per exemple, classe AA o A) per garantir que no hi hagi porositat interna ni inclusions.
Pràctica de la indústria:
Per a l'aeroespacial, normalment en demaneuAMS 5731oAMS 5737(que són els equivalents aeroespacials de ASTM A638 però amb controls més estrictes i proves obligatòries de mida/ruptura de gra). Si s'utilitza ASTM A638 com a especificació base, un expert en enginyeria delegat ha de "adaptar" l'especificació afegint aquests requisits addicionals a l'ordre de compra.
