Doğruyu seçmek sünek demir döküm not tek bir merkezi değiş tokuşa indirgenir: süneklik ve mukavemet . Parçanızın darbeyi absveyabe etmesi, yük altında esnemesi veya kolayca işlenmesi gerekiyorsa aşağıdaki gibi daha düşük mukavemetli, yüksek uzamalı bir kalite seçin: 60-40-18 . Parçanızın ağır statik yüklere ve aşınmaya karşı daha az şok yükleme endişesiyle dayanması gerekiyorsa, aşağıdaki gibi daha yüksek mukavemetli bir kalite seçin: 100-70-03 or 120-90-02 . Geleneksel olarak yumuşak çelik kullanan türdeki genel mühendislik uygulamalarının çoğu için 65-45-12 varsayılan başlangıç noktasıdır.
ASTM A536 uyarınca kalite seçimi üç rakamlı bir adlandırma sistemi tarafından yönetilir: çekme mukavemeti (ksi), akma mukavemeti (ksi) ve uzama yüzdesi. Bu sayıların her birinin özel uygulamanız için ne anlama geldiğini anlamak, hem aşırı mühendislikten (ihtiyaç duymadığınız güç için ödeme yapmak) hem de yetersiz mühendislikten (hizmette başarısız olacak bir kalite belirlemek) kaçınmanın anahtarıdır.
ASTM A536, sfero dökümlere yönelik Amerikan standart spesifikasyonudur ve her kaliteyi üç parçalı bir sayı kullanarak tanımlar: minimum çekme mukavemeti (bin psi cinsinden), minimum akma mukavemeti (bin psi cinsinden) ve minimum uzama yüzdesi. Örneğin, 65-45-12 Sınıfı, 65 ksi (448 MPa) çekme mukavemeti, 45 ksi (310 MPa) akma mukavemeti ve %12 uzama anlamına gelir.
Sfero demirin sıradan gri demirden bu kadar farklı davranmasını sağlayan şey mikro yapısıdır. ASTM A536 kapsamında sünek demirin tanımlayıcı özelliği, eritme sırasında magnezyum veya seryum ilavesiyle elde edilen küresel grafit mikro yapısıdır. Gri demirde bulunan keskin pul grafit yerine bu yuvarlak, nodüler grafit şekli, gerilim konsantrasyonunu ve çatlak başlangıcını en aza indirir; bu da sünek demire adını taşıyan süneklik ve darbe direncini verir.
ASTM A536, her biri mukavemeti ve sünekliği farklı şekilde dengeleyen bir standart kalite ailesini tanımlar.
| Sınıf | Çekme Dayanımı (min) | Akma Dayanımı (dak) | Uzama (dak) |
|---|---|---|---|
| 60-40-18 | 60.000 psi (414 MPa) | 40.000 psi (276 MPa) | %18 |
| 65-45-12 | 65.000 psi (448 MPa) | 45.000 psi (310 MPa) | %12 |
| 80-55-06 | 80.000 psi (552 MPa) | 55.000 psi (379 MPa) | %6,0 |
| 100-70-03 | 100.000 psi (689 MPa) | 70.000 psi (483 MPa) | %3,0 |
| 120-90-02 | 120.000 psi (827 MPa) | 90.000 psi (621 MPa) | %2,0 |
Ayrıca özel uygulamalara yönelik ikincil bir kalite grubu da bulunmaktadır (60-42-10, 70-50-05 ve 80-60-03), standart kalitelerin kapsadığından daha özel gereksinimleri olan projeler için biraz farklı dayanım-süneklik dengeleri sunar.
60-40-18 sınıfı, yüksek uzama ve darbe dayanıklılığı sağlayan tamamen ferritik matrisi sayesinde maksimum sünekliğe, mükemmel işlenebilirliğe ve düşük sıcaklıkta tokluğa sahiptir. Bu kalite normalde özelliklerine ulaşmak için tam bir ferritleme tavlaması gerektirir. Şok yüklemeye maruz kalan, düşük sıcaklıkta servis yapılan veya işlenebilirliğin ham mukavemete göre öncelikli olduğu parçalar için doğal seçimdir.
ASTM A536 Sınıf 65-45-12, sünek demir ailesinin en güçlüsü ve çekme ve akma mukavemeti yumuşak çeliğinkine çok yakın olduğundan çoğu tasarımcının yumuşak çelik imalatını sünek demir döküme dönüştürürken seçtiği alaşımdır. Bu kalite genellikle ek ısıl işlem olmaksızın döküm halinde kullanılabilir ve bu da üretim maliyetinin kontrol edilmesine yardımcı olur.
Bir uygulama orta derecede süneklik ve darbe direncinin yanı sıra daha yüksek mukavemet gerektiriyorsa, Sınıf 80-55-06 güçlü bir adaydır. 65-45-12 gibi, tipik olarak döküm halinde tedarik edilebilir ve sünek alt kaliteler ile daha sert, daha az bağışlayıcı yüksek mukavemetli kaliteler arasında kullanışlı bir orta yol sunar.
100-70-03 gibi daha yüksek mukavemetli kaliteler, daha az uzama pahasına mukavemet ve aşınma direnci sağlamak için ağırlıklı olarak perlitik matrise dayanır. 120-90-02 sınıfı, özel krom beyaz ütüler kadar aşınmaya dayanıklı olmasa da, çok yüksek bir mukavemete ve aşınma direncine sahiptir. Bu üst düzey kaliteler, belirtilen özelliklerine ulaşmak için genellikle su verme ve temperleme, normalleştirme ve temperleme veya izotermal ısıl işlem gerektirir ve sünekliğin ikincil bir konu olduğu ağır yüklü bileşenler için en uygunudur.
Isıl işlem gereksinimleri kalite ailesi arasında önemli ölçüde farklılık gösterir ve üretim teslim süresini ve maliyetini doğrudan etkiler.
| Sınıf | Gerekli Isıl İşlem |
|---|---|
| 60-40-18 | Tam ferritleme tavlaması |
| 65-45-12 | Alçı olarak (tedavi gerektirmez) |
| 80-55-06 | Alçı olarak (tedavi gerektirmez) |
| 100-70-03 | Söndürme ve temperleme, normalleştirme ve temperleme veya izotermal işlem |
| 120-90-02 | Söndürme ve temperleme, normalleştirme ve temperleme veya izotermal işlem |
100-70-03 gibi ısıl işlem görmüş bir kalite yerine 65-45-12 veya 80-55-06 gibi bir döküm kalitesinin seçilmesi, hem maliyeti hem de teslimat süresini anlamlı bir şekilde azaltabilir; uygulama kesinlikle daha yüksek mukavemetli kalitenin performansını gerektirmiyorsa bunu hesaba katmaya değer.
Sünek demirin darbe özellikleri mikro yapıya bağlıdır ve standart ASTM A536 kaliteleri varsayılan olarak darbe gereksinimlerini belirtmez; darbe testleri, mühendislik tasarımı için gerektiğinde ayrı ISO 1083 standardını takip eder. Düşük sıcaklık veya yüksek darbe uygulamaları için, mikro yapıdaki daha düşük perlit içeriği (genellikle %15'in altında) malzemenin -20°C'de 12 Joule gibi zorlu darbe kriterlerini karşılamasını sağlayan şey olduğundan, özellikle daha yüksek uzamaya sahip tam ferritik bir kalite talep etmeye değer.
Uygulamanız soğuk iklimler, şok yükleme veya güvenlik açısından kritik darbe direnci içeriyorsa, standart bir kalite tanımının otomatik olarak kapsadığını varsaymak yerine bu gereksinimi dökümhanenizle açıkça belirtin.
Bir kaliteyi tamamlamadan önce, ilk etapta sünek demirin doğru malzeme ailesi olduğunu doğrulamak önemlidir. Sfero döküm, mukavemet, süneklik, maliyet ve dökülebilirlik arasında mükemmel bir denge sunarak yapısal ve dinamik bileşenlere çok uygun olmasını sağlar. Karşılaştırıldığında, gri dökme demir daha ucuzdur ancak kırılgandır ve dinamik veya darbe yüklü uygulamalar için uygun değildir; karbon çeliği ise daha yüksek mukavemet ve kaynaklanabilirlik sağlar ancak dökümü daha zor ve işlenmesi daha pahalıdır.
Sfero döküm aynı zamanda grafit mikro yapısı sayesinde mükemmel titreşim ve akustik sönümleme özellikleri de sergiler ve dinamik uygulamalarda genellikle çelikten daha iyi performans gösterir; bu, titreşim kontrolünün ham mukavemet kadar önemli olduğu dişli kutuları, volanlar ve makine gövdeleri gibi bileşenler için önemli bir husustur.
ASTM A536 küresel sünek demir açıklıklı makineler, valfler, kamyonlar, demiryolu bileşenleri, dişli kutuları ve volanlar için tipik uygulamalar; bu kalite ailesinin endüstriler arasında ne kadar geniş ölçeklendirildiğinin bir yansımasıdır. Kalite seçimini en baştan doğru yapmak, tüm hizmet ömrü boyunca güvenilir performans gösteren bir bileşen ile yük altında zamanından önce arızalanan veya üretimi gereğinden fazla maliyetli olan bir bileşen arasındaki fark anlamına gelir.
