Memilih yang betul tuangan besi mulur gred turun kepada satu pertukaran pusat: kemuluran berbanding kekuatan . Jika bahagian anda perlu menyerap hentaman, lentur di bawah beban atau mesin dengan mudah, pilih gred kekuatan rendah, pemanjangan tinggi seperti 60-40-18 . Jika bahagian anda perlu menahan beban statik yang berat dan haus dengan kurang mengambil berat terhadap beban hentakan, pilih gred berkekuatan lebih tinggi seperti 100-70-03 atau 120-90-02 . Untuk kebanyakan aplikasi kejuruteraan am — jenis yang biasanya menggunakan keluli lembut — 65-45-12 ialah titik permulaan lalai.
Pemilihan gred di bawah ASTM A536 dikawal oleh sistem penamaan tiga nombor: kekuatan tegangan (ksi), kekuatan hasil (ksi) dan pemanjangan peratus. Memahami maksud setiap nombor ini untuk aplikasi khusus anda adalah kunci untuk mengelakkan kedua-dua terlalu kejuruteraan (membayar untuk kekuatan yang anda tidak perlukan) dan kurang kejuruteraan (menentukan gred yang akan gagal dalam perkhidmatan).
ASTM A536 ialah spesifikasi standard Amerika untuk tuangan besi mulur, dan ia mentakrifkan setiap gred menggunakan nombor tiga bahagian: kekuatan tegangan minimum (dalam ribuan psi), kekuatan hasil minimum (dalam ribuan psi), dan peratusan pemanjangan minimum. Sebagai contoh, Gred 65-45-12 bermaksud kekuatan tegangan 65 ksi (448 MPa), kekuatan hasil 45 ksi (310 MPa), dan pemanjangan 12%.
Apa yang menjadikan besi mulur berkelakuan begitu berbeza daripada besi kelabu biasa ialah struktur mikronya. Ciri penentu besi mulur di bawah ASTM A536 ialah struktur mikro grafit sferoid, yang dicapai dengan menambahkan magnesium atau serium semasa lebur. Bentuk grafit bernod bulat ini — dan bukannya grafit serpihan tajam yang terdapat dalam besi kelabu — meminimumkan kepekatan tegasan dan permulaan retak, yang memberikan besi mulur kemuluran dan rintangan hentaman yang serupa.
ASTM A536 mentakrifkan keluarga gred standard, setiap satu mengimbangi kekuatan dan kemuluran secara berbeza.
| Gred | Kekuatan Tegangan (min) | Kekuatan Hasil (min) | Pemanjangan (min) |
|---|---|---|---|
| 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% |
Terdapat juga kumpulan gred sekunder untuk aplikasi khas — 60-42-10, 70-50-05, dan 80-60-03 — yang menawarkan keseimbangan kekuatan-ke-kemuluran yang sedikit berbeza untuk projek dengan keperluan yang lebih khusus daripada perlindungan gred standard.
Gred 60-40-18 mempunyai kemuluran maksimum, kebolehmesinan yang sangat baik, dan keliatan suhu rendah, berkat matriks ferit sepenuhnya, yang menghasilkan pemanjangan dan keliatan impak yang tinggi. Gred ini biasanya memerlukan anil ferritisasi penuh untuk mencapai sifatnya. Ia adalah pilihan semula jadi untuk bahagian yang tertakluk kepada pemuatan kejutan, perkhidmatan suhu rendah, atau di mana kebolehmesinan adalah keutamaan berbanding kekuatan mentah.
ASTM A536 Gred 65-45-12 ialah kuda kerja keluarga besi mulur, dan aloi yang kebanyakan pereka pilih apabila menukar fabrikasi keluli lembut kepada tuangan besi mulur, kerana kekuatan tegangan dan hasilnya sangat hampir dengan keluli lembut. Gred ini biasanya boleh digunakan sebagai tuang, tanpa rawatan haba tambahan, yang membantu mengawal kos pengeluaran.
Jika aplikasi memerlukan kemuluran sederhana dan rintangan hentaman ditambah dengan kekuatan yang lebih tinggi, Gred 80-55-06 adalah calon yang kuat. Seperti 65-45-12, ia biasanya boleh dibekalkan sebagai tuangan, menawarkan jalan tengah yang berguna antara gred rendah mulur dan gred kekuatan tinggi yang lebih keras dan kurang memaafkan.
Gred berkekuatan lebih tinggi seperti 100-70-03 bergantung pada matriks yang kebanyakannya mutiara untuk memberikan kekuatan dan rintangan haus, dengan kos pemanjangan yang dikurangkan. Gred 120-90-02 mempunyai kekuatan dan rintangan haus yang sangat tinggi, walaupun tidak tahan haus seperti seterika putih krom khusus. Gred peringkat teratas ini secara amnya memerlukan pelindapkejutan dan pembajaan, normalisasi dan pembajaan, atau rawatan haba isoterma untuk mencapai sifat yang ditentukan, dan paling sesuai untuk komponen yang dimuatkan dengan berat di mana kemuluran merupakan kebimbangan kedua.
Keperluan rawatan haba berbeza-beza dengan ketara merentas keluarga gred dan secara langsung mempengaruhi masa dan kos utama pengeluaran.
| Gred | Rawatan Haba yang Diperlukan |
|---|---|
| 60-40-18 | Sepuh ferritisasi penuh |
| 65-45-12 | As-cast (tiada rawatan diperlukan) |
| 80-55-06 | As-cast (tiada rawatan diperlukan) |
| 100-70-03 | Sejukkan & marah, normalkan & marah, atau rawatan isoterma |
| 120-90-02 | Sejukkan & marah, normalkan & marah, atau rawatan isoterma |
Memilih gred as-cast seperti 65-45-12 atau 80-55-06 berbanding gred dirawat haba seperti 100-70-03 secara bermakna boleh mengurangkan kedua-dua kos dan masa pendahuluan — patut diambil kira jika aplikasi tidak memerlukan prestasi gred berkekuatan lebih tinggi.
Sifat impak besi mulur adalah bergantung kepada struktur mikro, dan gred ASTM A536 standard tidak menyatakan keperluan impak secara lalai — ujian impak mengikut piawaian ISO 1083 yang berasingan apabila diperlukan untuk reka bentuk kejuruteraan. Untuk aplikasi suhu rendah atau berimpak tinggi, adalah wajar meminta gred ferit sepenuhnya dengan pemanjangan yang lebih tinggi, kerana kandungan pearlit yang lebih rendah dalam struktur mikro (biasanya di bawah 15%) membolehkan bahan memenuhi kriteria impak yang menuntut, seperti 12 Joule pada -20°C.
Jika aplikasi anda melibatkan iklim sejuk, pemuatan kejutan atau rintangan hentaman kritikal keselamatan, tandakan keperluan ini secara eksplisit dengan faundri anda dan bukannya menganggap penetapan gred standard meliputinya secara automatik.
Sebelum memuktamadkan gred, adalah wajar untuk mengesahkan besi mulur ialah keluarga bahan yang betul di tempat pertama. Besi mulur menawarkan keseimbangan yang sangat baik antara kekuatan, kemuluran, kos dan kebolehtuangan, menjadikannya sangat sesuai untuk komponen struktur dan dinamik. Sebagai perbandingan, besi tuang kelabu adalah lebih murah tetapi rapuh dan tidak sesuai untuk aplikasi dinamik atau berimpak, manakala keluli karbon memberikan kekuatan dan kebolehkimpalan yang lebih tinggi tetapi lebih sukar untuk dituang dan lebih mahal untuk dimesin.
Besi mulur juga mempamerkan ciri getaran dan redaman akustik yang sangat baik berkat struktur mikro grafitnya, selalunya mengatasi prestasi keluli dalam aplikasi dinamik — pertimbangan penting untuk komponen seperti kotak gear, roda tenaga dan perumah jentera di mana kawalan getaran penting sama seperti kekuatan mentah.
Aplikasi biasa untuk jentera rentang besi mulur ASTM A536, injap, trak, komponen kereta api dan kotak gear serta roda tenaga — mencerminkan betapa luasnya skala keluarga gred ini merentas industri. Mendapatkan pemilihan gred tepat dari awal bermakna perbezaan antara komponen yang berfungsi dengan pasti untuk hayat perkhidmatan penuhnya dan komponen yang sama ada gagal sebelum masanya di bawah beban atau kos lebih tinggi daripada yang diperlukan untuk menghasilkan.
