铸件硬度资料

铸件的硬度检测

铸造业是机械行业的一个重要分支,由于石墨的存在赋予铸铁优良的铸造性能､切削加工性能､减磨性能､减振性能以及低的缺口敏感性｡而且铸造生产设备简单, 制造成本低,因而在工业生产中得到广泛应用｡在各类机械产品中,按质量计算,铸件所占比例高达50%以上｡
铸造件第一位的质量指标就是力学性能,测试工件力学性能的方法主要有两个,其一是拉伸试验,其二是硬度试验｡拉伸试验测试的是工件的抗拉强度,屈服强度和伸长率,而硬度试验反映的是在各自规定的条件下材料弹性､塑性､强度､韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能｡在美国铸件标准中几乎每一种产品都规定了拉伸试验｡多数产品规定了硬度试验｡
拉伸试验设备复杂,投资较高,需要专业人员,需要制备试样,试验效率低,成本高｡硬度试验设备简单,易于掌握,压痕很小,可视为无损检测,可直接测试成品或半成品工件｡硬度试验测试效率高,可用于对成批工件的逐件检测｡随着硬度计制造技术的进步,各种便携式仪器,特别是高精度便携式仪器不断出现,使得硬度测试实现了简单､快捷和精确｡使现场硬度检测,生产线上

的硬度控制及大工件的精确硬度检测成为可能｡
硬度试验和拉伸试验基本上都是检测金属抵抗塑性变形的能力｡两种试验在某种程度上是检测金属相似的特性｡二者的试验结果是完全可以相互比较的,对于多数金属材料,硬度值和抗拉强度值是可以通过查表相互换算的｡因此在测试材料力学性能时,人们越来越多地选择采用硬度试验,而较少选用拉伸试验｡
作者研究整理了美国标准ASTM中关于铸件硬度要求的规定｡
本文主要有两部分内容,第一,美国标准ASTM中典型铸造产品关于硬度要求方面的规定｡第二,在铸造产品检测中硬度计的选用方法｡

一､美国标准ASTM中关于铸件硬度的要求
1､灰口铁铸件(ASTM A48-92)
适用于主要考虑抗拉强度的一般工程用灰口铁铸件,铸件根据不同铸造试棒的抗拉强度分级｡在此类铸铁件中,化学成分相对于抗拉强度来说是次要的｡
铸件在订货或生产时,根据单独铸造的试样性能分成若干个等级,每一等级采用一个数字后接一字母表示,数字表示单独铸造试棒的最小抗拉强度,字母表示试棒的规格｡例如:

灰口铁铸件,ASTM A48,30B级表示按标准ASTM A48生产的,最小抗拉强度为30千磅/英寸2(207MPa),试棒的公称直径为1.2石榴套袋技术英寸(30.5mm)｡
标准述及“在生产厂和购买方达成书面协议时,要求铸件满足硬度､化学成分､显微组织､压漏､X线检验无缺陷､尺寸､表面精度等要求是必要的”｡
2､机动车用灰口铁铸件(ASTM A159-88)
适用于以砂模铸造的,在汽车､拖拉机及相关工业中使用的灰口铁铸件｡
订货合同应包括如下条款:

* 是否需要特殊热处理｡

* 进行硬度试验的表面｡

* 所要求的表面硬化深度和表面硬度｡
硬度要求如下:
铸造厂应采取必要的控制和检验技术以保证铸件符合所规定的硬度范围,布氏硬度按ASTM E10试验方法,在铸件表面已经去除足够厚度的材料后测试,以保证硬度读数的代表性｡除另有协议外,应采用10毫米钢球和3000公斤负荷｡在铸件上检测硬度的面积及其位置应

由供需双方商定,并在图纸上标出｡
灰口铁牌号､硬度范围,采用10毫米钢球,3000公斤试验力得到的布氏压痕直径(BID)的毫米数和冶金说明如下:

牌号	铸件的硬度范围及布氏压痕直径(mm)	说明
G1800 G2500 G3000 G3500 G4000	HB187最大 4.4BID最小或按协议 HB170-229 4.6—4.0BID或按协议 HB187-241 4.4—3.9BID或按协议 HB207-255 4.2—3.8BID或按协议 HB217-269 4.1—3.7BID或按协议	铁素体——珠光体珠光体——铁素体珠光体珠光体珠光体

重负荷下的制动器轮毂和离合器磨擦片的牌号与硬度要求如下:

牌号	碳,最小%	铸件的硬度范围及压痕直径(mm)
G2500a G3500b G3500c	3.40 3.40 3.50	HB170—229 4.6—4.0BID或按协议 HB207—255 4.2—3.8BID或按协议 HB207—255 4.2—3.8BID或按协议

合金灰口铁机动车凸轮轴的牌号为G4000d,铸件硬度——按照供需双方的商定,在支撑面上测定的硬度为241-321HB｡
3､球墨铸铁铸件(ASTM A536-84)
适用于由球墨铸铁制作的铸件,这种铸铁含有球状石墨,基本上没有其他形式的石墨｡
铸件牌号按“抗拉强度——屈服强度——延伸率”来表示,例如:
牌号:80-55-06
代表抗拉强度80000磅/英寸2(552MPa),屈服强度55000磅/英寸2(379MPa),延伸率6.0%(

2英寸或50mm)｡
铸件应进行适当的热处理,风叶如退火､正火､淬火并回火等｡
在合同或订货单中有规定时,铸件应满足硬度､化学成分､显微组织……等要求｡
4､奥氏体球墨铸铁铸件(ASTM A439-89)
适用于主要用于耐热､耐腐蚀和耐磨的奥氏体球墨铸铁件｡铸件应进行消除应力､稳定性处理或退火等热处理｡

铸件的硬度要求如下:

性能	牌号
	D-2	D-2B	D-2C	D-3	D-3A	D-4	D-5	D-5B	D-5S
	性能
抗拉强度,不小于,千磅/英寸2(兆帕)	58(400)	58(400)	58(400)	55(379)	55(379)	60(414)	55(379)	55(379)	65(449)
屈服强度(0.2%残余伸长),不小于,千磅/英寸2(兆帕)	30(207)	30(207)	28(193)	30(207)	30(207)	…	30(207)	30(207)	30(207)
2英寸或50mm的伸长率,不小于,%	8.0	7.0	20.0	6.0	10.0	…	20.0	6.0	10
布氏硬度HB(3000公斤)	139-202	148-211	121-171	139-202	139-193	202-273	131-185	139-193	131-193

5､等温淬火球墨铁铸件(ASTM A897M-90)
适用于需要进行等温淬火热处理的球墨铁铸件｡等温淬火可以使同一铸件的不同部位或同一炉铁水铸成的不同铸件间的力学性能差异缩小｡应用等温淬火热处理可以扩大在球墨铸铁件上可得到的性能范围｡
各牌号铸件的力学性能要求如下:

	牌号 850/550/10	牌号 1050/700/7	牌号 1200/850/4耐磨铸铁	牌号 1400/1100/1	牌号 1600/1300/-
抗拉强度最小,兆帕屈服强度最小,兆帕伸长率(50毫米)最小,% 冲击能量,焦尔典型硬度,布氏硬度 HB	850 550 10 100 269-321	1050 700 7 80 302-363	1200 850 4 60 341-444	1400 1100 1 35 388-477	1600 1300 … … 444-555

6､高温用铁素体球墨铸铁承压铸件(ASTM A395 M-88)
适用于高温承压用的球墨铸铁制造的阀门､法兰盘､管配件､泵和其他管道配件｡
订货合同中应包括热处理要求｡
铸件的硬度要求如下:
铸件和试样的硬度应在下列范围:
布氏硬度､3000kg力/10mm球,HB143-187｡
7､珠光体可锻铸件(气路接头ASTM A220 M-88)
适用于从常温到400℃条件下工作的一般工程用珠光体可锻铸铁铸件｡
如果购货合同要求进行硬度试验,则应说明可以接受的硬度范围,试验部位应清晰地示于附图上｡
只要有可能,就应采用ASTM E10规定的布氏硬度试验方法｡并且应尽量采用3000kg力/10mm球的试验条件,如果由于工件尺寸或形状不允许,则可采用1500kg力/10mm球｡在不能采用布氏硬度计的特殊情况下,可按照ASTM E18的规定,采用洛氏硬度试验方法来代替｡
各级别珠光体可锻铸铁件的力学性能如下:

拉伸试验要求				典型硬度范围
级别	抗拉强度 MPa	屈服强度 MPa	伸长率 %	典型硬度 HB	典型压痕直径二苯并萘毫米
280M10 310M8 310M6 340M5 410M4 480M3 550M2 620M1	400 450 450 480 550 590 650 720	280 310 310 340 410 480 550 620	10 8 6 5 4 3乐器架 2 1	149-197 156-197 156-207 179-229 197-241 217-269 241-285 269-321	4.3-4.9 4.3-4.8 4.2-4.8 4.0-4.5 3.9-4.3 3.7-4.1 3.6-3.9 3.4-3.7

8､铁素体可锻铸铁铸件(ASTM A47M-90)
适用于常温到400℃条件下工作的一般工程用铁素体可锻铸铁铸件｡
典型零件抗拉试验及硬度要求如下:

拉伸试验要求				典型硬度
级别	抗拉强度最小 MPa	屈服强度最小 MPa	伸长率(50毫米标距),最小,%	最大硬度 HB	压痕直径毫米
22010	340	220	10	156	4.8

9､汽车用可锻铸铁铸件(ASTM A602-87)
适用于汽车工业和同类型工业产品所用的铁素体､珠光体､回火珠光体和回火马氏体级的可锻铸铁铸件｡铸件应进行热处理｡
硬度要求如下:
铸件应实行必要的控制和检验工序以保证符合规定的硬度范围｡硬度读数应按照ASTM E10,从铸件表面清除足够厚度的材料之后测取,以保证硬度值的代表性｡应由供需双方协商

一致并按图纸所示,确定铸件检查硬度的表面或区域｡
铸件力学性能如下:

牌号	硬度范围	热处理	抗拉强度磅/英寸2 (兆帕)	屈服强度残余变形0.2%磅/英寸2 (兆帕)	延伸率 2英寸或50毫米%	弹性模数百万磅/英寸2 (兆帕)
F3210 M4504 M5003 M5503 M7002 M8501	≤156HB ≥4.8BID 163-217HB 4.7-4.1BID 187-241HB 4.4-3.9BID 187-241HB 4.4-3.9BID 229-269HB 4.0-3.7BID 269-302HB 3.7-3.5BID	退火空气淬火或液体淬火和回火空气淬火或液体淬火和回火液体淬火和回火液体淬火和回火液体淬火和回火	50000 (345) 65000 (448) 75000 (517) 75000 (517) 90000 (621) 105000 (724)	32000 (221) 45000 (310) 50000 (345) 55000 (379) 70000 (483) 85000 (586)	10 4 3 3 2 1	25 (172) 26 (179) 26 (179) 26 (179) 26 (179) 26 (179)

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