Mechanische en proceseigenschappen van metalen materialen

Twee families van vastgoedkopers moeten scheiden

Mechanische eigenschappen zijn de belastende antwoorden: hoeveel spanning het metaal nodig heeft voordat het permanent vervormt, hoeveel voordat het breekt en hoeveel het daarbij uitrekt. Proceseigenschappen zijn de antwoorden op de productie: of het materiaal kan worden gebogen, gelast, gesneden of gehard zonder te scheuren of de beoogde structuur te verliezen. Een aankoopspecificatie die alleen de kwaliteit vermeldt, heeft ook geen controle. Daarom vermelden orderdocumenten normaal gesproken de kwaliteit, de temperatuur of de warmtebehandeling, en de eigenschapswaarden die moeten worden aangetoond.

Trekwaarden en de normen die ze meten

Trekproeven worden uitgevoerd volgens ISO 6892-1, ASTM E8/E8M of GB/T 228.1 op een machinaal bewerkt monster of een monster met volledige- doorsnede, en het levert een spannings-rekrecord op waaruit de gerapporteerde waarden worden afgelezen:

Treksterkte Rm – de hoogste spanning die het monster draagt ​​vóór breuk.

Vloeigrens – de spanning waarbij permanente vervorming begint, gerapporteerd als de 0,2% rekgrens Rp0,2 waarbij het materiaal geen scherpe vloeigrens heeft.

Verlenging A – de permanente verlenging na breuk, uitgedrukt over de oorspronkelijke meetlengte.

Verkleining van gebied Z – de samentrekking van de dwarsdoorsnede bij de breuk, een gevoeliger indicator voor ductiliteit dan rek bij sommige legeringen.

De resultaten zijn afhankelijk van de geometrie van het monster, de meetlengte en de reksnelheid, dus de waarde die op een certificaat wordt vermeld, is alleen vergelijkbaar als de teststandaard en het monstertype hetzelfde zijn. Een meetlengte van 50 mm en een meetlengte van 5,65 keer de vierkantswortel van de meetlengte geven verschillende rekcijfers voor dezelfde warmte.

Hardheidsmethoden en waar ze allemaal van toepassing zijn

Hardheid is een aantrekkelijk inspectie-instrument omdat het snel en vrijwel niet-destructief is, maar het is een oppervlaktemeting. Het kan ook defecten aan de oppervlakteconditie aan het licht brengen, zoals ontkoling of een gecarboniseerde laag, omdat een zachte huid over een harde kern of omgekeerd als spreiding tussen metingen zichtbaar is.

Impacttaaiheid en de overgang van ductiel naar bros

Charpy-testen volgens ISO 148-1 of ASTM E23 meten de energie die wordt geabsorbeerd wanneer een ingekeept monster wordt gebroken door een zwaaiende hamer, gerapporteerd als KV2 in joule. Staal faalt niet bij alle temperaturen op dezelfde manier: de geabsorbeerde energie daalt scherp over een overgangsbereik, en de temperatuur waarbij een bepaald energieniveau wordt bereikt wordt een ontwerplimiet voor gebruik bij lage temperaturen. Sub-monsters worden gebruikt wanneer de materiaaldikte beperkt is, en de resultaten worden vervolgens vóór vergelijking genormaliseerd naar een equivalent op volledige grootte.

Proceseigenschappen die bepalend zijn voor de maakbaarheid

Vervormbaarheid – gemeten door buigtests, cupping- of Erichsen-testen, en bepaald door rek, rekverhardingsexponent en anisotropie.

Lasbaarheid – uitgedrukt in koolstofequivalent voor staal en in de vereiste lasprocedurekwalificatie; een hoog koolstofequivalent vereist voorverwarming en gecontroleerde tussentemperatuur.

Bewerkbaarheid – de reactie van het materiaal op snijden, beïnvloed door hardheid, insluitsels en thermische geleidbaarheid, en vaak verbeterd door gecontroleerde toevoeging van zwavel.

Hardbaarheid – de diepte waartoe een staal uithardt bij het afschrikken, gespecificeerd via end-quench of banded Jominy-limieten in normen zoals SAE J1268.

Corrosie- en oxidatiebestendigheid – vastgesteld door zoutsproei-, potentiostatische of blootstellingstests bij hoge temperaturen waar de toepassing dit vereist.

Verificatie, certificaten en veel voorkomende misverstanden

Materiaal wordt vrijgegeven op basis van een fabriekstestcertificaat waarin de chemie en de mechanische resultaten voor de hitte worden vermeld, en een inspectiecertificaat type 3.1 onder EN 10204 betekent dat de waarden afkomstig zijn van het daadwerkelijk geteste materiaal in plaats van van een generieke specificatie. Wanneer de koper een controle nodig heeft, worden onafhankelijke trek-, hardheids- of impacttests uitgevoerd op monsters uit de geleverde partij.

Drie fouten worden herhaaldelijk gezien. Als u de rekwaarden van verschillende meetlengtes vergelijkt, wordt gelijkwaardig materiaal als niet-conform beschouwd. Het gebruik van een enkele hardheidsmeting als bewijs dat een hele hitte aan zijn specificatie voldoet, negeert de normale verstrooiing en de oppervlaktegevoeligheid van de methode. En door een certificaat te accepteren waarop een standaardnummer zonder testwaarden staat, vervalt het enige bewijs dat daadwerkelijk aan de mechanische eigenschapseis is voldaan.

Veelgestelde vragen

Vraag: Wat is het verschil tussen vloeigrens en 0,2% proefspanning?

A: Een scherp vloeipunt bestaat alleen bij sommige staalsoorten met een laag koolstofgehalte. Voor de meeste metalen wordt de vloeigrens gerapporteerd als Rp0,2, waarbij de spanning een permanente rek van 0,2% veroorzaakt.

Vraag: Welke treksterktenorm moet op een bestelling worden vermeld?

A: Spreek dit af met de leverancier. ISO 6892-1, ASTM E8/E8M en GB/T 228.1 gebruiken verschillende monsters en reksnelheden, en de resultaten zijn niet uitwisselbaar zonder correctie.

Vraag: Is het testen van de hardheid voldoende voor acceptatie van een partij?

A: Nee. Hardheid is een snelle indicator, maar trek- en schokresultaten zijn nodig om de sterkte en taaiheid aan te tonen die feitelijk vereist is voor het ontwerp.

Vraag: Waarom wordt de slagvastheid gespecificeerd bij een temperatuur?

A: Omdat de geabsorbeerde energie steil daalt over de overgang van ductiel naar bros, en de gebruikstemperatuur bepaalt hoeveel marge vereist is.

V: Wat bewijst een EN 10204 3.1-certificaat?

A: Dat de gerapporteerde waarden afkomstig zijn van het daadwerkelijk geleverde materiaal, getest door de fabrikant, onafhankelijk van de productieafdeling.