Acier ASTM A27 :Choisir la bonne nuance pour votre fonderie

Comprendre les influences de la composition chimique et du traitement thermique après soudage

La spécification matérielle correcte d'un moulage doit être identifiée avant de passer une commande auprès d'une fonderie. Cela garantit que le moulage souhaité aura les qualités nécessaires pour une performance et une durabilité optimales. Les commandes de pièces moulées dans une fonderie sont généralement effectuées selon les spécifications ASTM - un système de classification de l'acier et d'autres matériaux basé sur les propriétés mécaniques, l'analyse chimique et l'utilisation prévue. ASTM International, anciennement connue sous le nom d'American Society for Testing and Materials (ASTM), est une organisation de normalisation mondialement reconnue.

Qu'est-ce que la norme ASTM A27 ?

Selon les propriétés mécaniques et chimiques requises, l'acier (Fe) contiendra des quantités variables d'éléments étrangers (alliages) en plus du carbone (C). ASTM A27 est une spécification développée pour les pièces moulées en acier au carbone pour des applications générales. Souvent appelé acier doux , ou acier ordinaire au carbone , l'équilibre entre le coût et la résistance de cette forme courante d'acier moulé le rend souhaitable pour un large éventail d'utilisations.

La norme ASTM A27 propose plusieurs nuances et deux classes de pièces moulées en acier qui peuvent être spécifiées en fonction des exigences chimiques et de résistance de la conception. Il fournit également des exigences supplémentaires si les pièces moulées nécessitent des inspections uniques et le respect d'autres besoins de conception. La norme ASTM A27 inclut des pièces moulées en acier au carbone pour les applications nécessitant une résistance à la traction minimale allant jusqu'à 70 ksi (485 MPa).

Il existe plusieurs nuances d'acier et deux classes de pièces moulées en acier couvertes par la norme ASTM A27. Chaque grade varie en fonction de la composition chimique et du type de traitement thermique nécessaire pour modifier les propriétés mécaniques.

Des tests supplémentaires peuvent être appliqués aux spécifications lors de tests au-delà des analyses chimiques et de traction. Les tests supplémentaires obligent les producteurs à effectuer une sélection de tests supplémentaires.

TESTS SUPPLÉMENTAIRES

Inspection de surface

Tests internes de solidité

Tests de résistance

Inspectez les fissures ou les discontinuités de moulage en observant les textures et les déformations de surface.

Inspectez les vides internes pour vous assurer que l'acier ne présente pas de fissures, de cavités de retrait ou d'autres défauts.

Inspecter pour vérifier la température, la transition ductile et fragile dépendante.

Par exemple. Examen par magnétoscopie

Par exemple. Examen radiographique

Par exemple. Essais de choc Charpy

Effets du traitement thermique

Le traitement thermique est utilisé pour modifier, réparer ou améliorer les propriétés physiques du métal. Ce processus dans une fonderie implique le chauffage et le refroidissement à l'aide de fours de traitement thermique, souvent à des températures extrêmes. Cela réduit les contraintes dans une pièce moulée, homogénéise les propriétés physiques de la pièce moulée et modifie les propriétés physiques du métal. Le traitement thermique implique un recuit complet, une normalisation et un revenu, ou une trempe et un revenu. Les traitements thermiques doivent être effectués après le refroidissement complet des pièces moulées.

Lors de l'examen des nuances et des classes d'acier, le traitement thermique joue un rôle crucial. Toutes les pièces moulées, à l'exception des grades N-1 et U-60-30, doivent être traitées thermiquement. La classe d'acier est largement influencée par le besoin de traitement thermique post-soudage de la pièce moulée.

Sélectionner une nuance d'acier

Lorsque vous choisissez une nuance d'acier, choisissez-en une qui répond aux exigences réelles, plutôt qu'une nuance qui vise à remplir des conditions auxquelles on ne s'attend jamais. Des notes plus élevées et des tests supplémentaires exigeront généralement des coûts plus élevés. Lorsque des tests superflus ou des critères d'acceptation au-delà de ce qui est nécessaire sont effectués, des dépenses sont ajoutées sans nécessairement augmenter la facilité d'entretien de la pièce moulée. Le nombre de tests demandés et les critères d'acceptation doivent suivre les exigences de conception et de service.

NUANCES D'ACIER

Grade N-1

Analyse chimique uniquement

Grade N-2

Traité thermiquement mais non testé mécaniquement

Grade U-60-30

Testé mécaniquement mais non traité thermiquement

60-30, 65-35, 70-36 et 70-40

Traité thermiquement mais non testé mécaniquement

Sélectionner une classe d'acier

Après avoir décidé d'une nuance d'acier, il est temps de choisir une classe d'acier. Il existe deux classes d'acier distinctes qui se différencient par la nécessité d'un traitement thermique.

• Classe 1 :Traitement thermique post-soudage requis
  

  La fonderie doit traiter thermiquement ou re-traiter thermiquement une pièce moulée si une soudure est effectuée.

• Classe 2 :Traitement thermique post-soudure non requis
  

  La fonderie peut effectuer certaines soudures sur une pièce moulée sans nécessiter de traitement thermique ou de re-traitement thermique. Ceci est normal dans le cas de très petites soudures cosmétiques.

Si les soudures nécessitent un traitement thermique, il est important de spécifier la classe 1, ainsi que le grade. En revanche, si le traitement thermique n'est pas utilisé, la classe 2 doit être spécifiée avec le grade.

Test de résistance ASTM A27

Les tests de résistance sont généralement effectués sur des barres d'acier représentatives, appelées coupons, plutôt que sur des sections provenant de pièces moulées réelles. Les essais effectués sur des coupons ont la même composition de coulée car ils sont coulés et traités thermiquement en même temps que les coulées. Les résultats montreront la qualité de l'acier, mais pas nécessairement les propriétés de la coulée réelle. Pendant le traitement thermique, les conditions de solidification et la vitesse de refroidissement sont affectées par la taille, la forme et l'épaisseur de la pièce moulée.

Les spécifications de l'acier se réfèrent généralement à la limite d'élasticité et à la traction. Les aciers A27, à l'exception des nuances N-1 et N-2, doivent tous subir un essai de traction et être conformes aux exigences mécaniques suivantes :

Résistance à la traction (résistance à la traction ultime)

La résistance d'un matériau mesurée par la plus grande contrainte qu'il peut subir lorsqu'il est étiré avant de se casser.

Point de rendement

La tension qu'un matériau peut subir avant de commencer à se déformer plastiquement.

Élongation (%)

Le pourcentage de la longueur initiale qu'une éprouvette de traction s'étire avant de casser ou de se fracturer.

Réduction de surface (%)

Différence entre l'aire de la section transversale d'origine d'une éprouvette de traction et la plus petite aire après rupture (exprimée en pourcentage de l'aire d'origine).

Tests de résistance vs tests de dureté

La résistance à la traction n'est pas la même que la dureté. La résistance à la traction fait référence à la résistance d'un matériau à la rupture sous tension. Comme mentionné précédemment, la résistance à la traction peut être testée à l'aide de coupons de test pour vérifier les propriétés de traction, y compris la résistance à la traction, la limite d'élasticité et l'allongement de la pièce moulée.

La dureté fait référence à la capacité d'un matériau à résister à la déformation. En ce qui concerne l'acier non austénitique, il existe une relation fonctionnelle cohérente entre les valeurs de dureté et les résistances à la traction, et donc la mesure de la dureté peut indiquer les rendements à la traction. Dans la fonderie, les tests de dureté fournissent un moyen peu coûteux, simple et systématique de vérifier les propriétés physiques sans avoir à effectuer des tests de traction uniques. Bien qu'ils ne fournissent pas une mesure exacte ou garantie, ils sont relativement précis pour des aciers homogènes. Par conséquent, les tests de dureté et la conversion ultérieure peuvent fournir une méthode rapide et rentable pour confirmer rapidement les hypothèses de propriétés physiques.