GB∕T 24733-2023 等温淬火球墨铸铁件（正式版）

等温淬火球墨铸铁件Austemperedductileiron(ADI)castings国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会前言 I 2规范性引用文件 3术语和定义 24材料牌号 25制造工艺 36技术要求 47试样制备 58试验方法 9检验规则 附录A(资料性)等温淬火球墨铸铁件制造工艺 附录B(资料性)无缺口冲击试验 20附录C(资料性)材料的力学性能和物理性能补充资料 21附录D(资料性)等温淬火球墨铸铁的性能特点及应用示例 25附录E(资料性)本体试样抗拉强度和断后伸长率的指导值 26附录F(资料性)布氏硬度指导值 27附录G(规范性)切取试样的步骤 附录H(资料性)相近的等温淬火球墨铸铁牌号对照表 29参考文献 Ib)增加了1个牌号QTD1600-1,更改了QTD800、QTD900和QTD1050三个牌号的屈服强度，更改了各牌号的断后伸长率(见表1,2009年版的表1);d)更改了取样批次的构成(见10.1,2009年版的8.2);等温淬火球墨铸铁件GB/T223.3钢铁及合金化学分析方法二安替比林甲GB/T223.26钢铁及合金钼含GB/T223.68钢铁及合金化学2GB/T24234铸铁多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法(常规法)铸件的主要壁厚relevantwallthicknessofcasting断后伸长率A;断后伸长率A7867967563屈服强度R2断后伸长率A;78564545342323由供需双方商定2由供需双方商定由供需双方商定1由供需双方商定11由供需双方商定由供需双方商定由供需双方商定由供需双方商定经过适当的热处理，屈服强度最小值可按本表规定，而随铸件壁厚增大，抗拉强度和断后伸长率会降低注1:由于铸件复杂程度和各部分壁厚不同，其性能注2:字母R表示该牌号有室温(23℃)冲击性能值。材料牌号其他性能(仅供参考)断后伸长率A;21注1:最大布氏硬度由供需双方商定。注2:400HBW和450HBW如换算成洛氏硬度分别约为43HRC和48HRC。4试样(L₀=5d),测得的最小力学性能来确定材料的牌号，相当于表1中铸件的主要壁厚t≤30mm的6.1.3等温淬火球墨铸铁试样的力学性能应符合表1的规定。如需方有要求时，冲击性能应符合表3室温(23±5℃)下最小冲击吸收能量KVJ3个试样的平均值989876.2.2铸件本体性能可能等于或小于表1和表3的规定值。石墨形态以VI型为主，球化率不小于85%,石墨球数每平方毫米不低于100个。和奥铁体的混合组织。不完全奥氏体化热处理的球墨铸铁要求比表1中规定的牌号有更高的淬透性。5铸件的重量公差应符合图样或有关技术要求的规定。无特殊要求时，应按GB/T11351的规定见表4),除非另有约定，试块的类型应由供方确定。当铸件单重等于或超过2000kg,且主要壁厚超过U型选择方案1(见图1)选择方案2(见图2)圆棒型(见图3)附铸试块(见图4)I类型b,cA7(圆棒型：14mm)ⅡBbⅢCD该铸造试块的冷却速率对应于40mm壁厚。67.2.1.3单铸试块的类型和大小如图1、图2或图3所示。7IⅡⅢuxy2试块铸型吃砂量：I、Ⅱa和Ⅱb型试块最小吃砂量40mm,Ⅲ型和IN型试块最小吃砂量80mm。对于薄壁铸件或金属型铸件，其抗拉强度可由供需双方商定。并用厚度u小于12.5mm的试块来测定。u——试块取样位置的厚度；图2单铸试块或并排试块——Y型试块(选择方案2)(续)b)b型8类型ABDHWa拉伸试样的总长度b CL₁应由试块按图5加工而得的试样所允许的尺寸来确定。试块最小吃砂量为40mm。7.2.2.3并排试块的类型和大小如图1、图2或图3所示。7.2.3.1附铸试块附铸在它所代表的铸件上，有与铸件主要壁厚相应的厚度，并与铸件同一批次热7.2.3.3附铸试块的类型和大小如图3或图4所示。9ah不同规格拉伸BCD如选用比A型更小尺寸的附铸试块时.应采用下式计算关系：b=0.75a·c=0.5a。图4附铸试块(选择方案4)7.2.3.4附铸试块的位置应由供需双方商定，但其位置的设置应避免对铸件的形状和浇注系统及试块邻近部位的性能产生不利影响。7.2.3.5除非供需双方另有约定，试块应在热处理后再从铸件上切开。7.2.3.6所有的试块都应有明显的标记，以保证铸件质量的可追溯性。7.2.4从铸造试块上加工试样7.2.4.1拉伸试样(见图5)和冲击试样取自试块(见图3)或试块的剖面线部位(见图1、图2或图4)。注：试样夹紧的方法及夹持端的长度1,可由供方和需方商定。d注：表中黑体字表示优先选用的尺寸。7.2.4.2切取试样的步骤应与附录G一致。7.3铸件本体试样7.3.1从热处理后铸件上切割试块加工的试样。7.3.2供需双方可对铸件指定部位的力学性能、试样尺寸进行商定。7.3.3试样的中心线应位于铸件壁厚的表面到中心的中间。7.3.4若需方无倾向性意见时，供方可自行确定在铸件上切取试样的部位，并确定试样的直径。8.1.1拉伸试验按GB/T228.1的规定执行。优先采用的试样直径为14mm,但是由于技术的原因或从铸件本体上取样等因素，允许采用其他直径的试样(见图5)。采用其他直径的试样，其原始标距应符合公式(1):L₀=5.65×√Sσ=5×d…………(1)L₀——原始标距；8.1.2如采用原始标距L₀=4×d,最小断后伸长率见表1。如使用原始标距L₀=4d的试样，应使用图6所示的试表5给出了两种拉伸试样断后伸长率之间的对应关系。表5标距L₀=5d和L₀=4d两种拉伸试样断后伸长率之间的对应关系断后伸长率A(L。=5d)%断后伸长率A(L=4d)%785632A₄=A₅×1.047+0.39冲击试验按照GB/T229的规定执行，每批次试验三个冲击试样(见图7),三个试样的平均值和最小值均应符合表2的规定。应采用刀刃半径为2mm的摆锤。无缺口冲击试验见附录B。XN图7V型缺口摆锤式冲击试样8.3硬度试验8.3.1布氏硬度试验按GB/T231.1的规定执行。8.3.2经供需双方商定，可用其他试验方法结果(如洛氏硬度等)作硬度换算，替代的硬度试验方法可由供需双方商定。8.3.3布氏硬度试验应在供需双方商定的铸件部位上进行测试，或者在铸件附铸硬度试块上测试。8.3.4如果在附铸硬度试块上进行试验，附铸硬度试块应在铸件热处理后才可以切割下来。8.3.5当铸件太大或用普通试验机测试有困难，或有大量铸件需要在线检测时，可以使用便携式硬度计测试。8.3.6当使用便携式硬度计时，应使用适宜的校准试块进行校正。8.4金相检验金相检验按GB/T9441的规定执行，检测部位和频次由供需双方商定。8.5化学成分分析8.5.1化学成分分析可采用常规化学分析法或光谱分析法进行。8.5.2常规化学分析取样方法按GB/T20066的规定执行。8.5.3光谱取样方法按GB/T5678和GB/T14203的规定执行。光谱分析方法按GB/T20125和GB/T24234的规定执行。GB/T223.18、GB/T223.23的规定执行。8.6.1铸件的几何形状及尺寸公差应选择相应精度的量具或三坐标测量机测量。8.6.2首批样件，应按图样逐件检查尺寸和几何形状。采用能保证尺寸稳定性方法生产出来的铸件可b)连续浇注时，每一个取样批次铸件的最大重量为2000kg或2h浇注的铸件作为一个批次。a)非连续热处理的场合，同批次铸件在相同热处理条件下生产的等温淬火球墨铸铁件属同一(资料性)等温淬火球墨铸铁件制造工艺A.1球墨铸铁铸件质量一般而言，等温淬火球墨铸铁毛坯铸件的质量高于普通球墨铸铁件，铸件不宜有非金属夹杂、碳化定允许存在碳化物等缺陷的部位及数量。推荐石墨球数≥100个/mm²,球化率≥85%。A.2化学成分的控制碳当量(CE)近似计算公式：CE=%C+1/3(%Si),碳当量范围见表A.1。表A.1不同壁厚所对应的碳当量范围对厚大截面有淬透性要求的等温淬火球墨铸铁需要加入Mo、Cu和Ni等合金元素。为了增加淬透性，避免在热处理过程中形成珠光体。最终所需要的合金量与铁液成分、零件外形尺寸以及等温淬火工艺有关，由供方的铸造厂和热处理厂共同商定。当不需要时，合金元素的加入并不能提高等温淬火球墨铸铁的性能，而只会增加铸件的成本。推荐的化学成分见表A.2和表A.3。其他球化元素(如Ca、Sr、Ba、Yi、La和Ce)仅用于替代球化元素Mg,Mg加上这些球化元素含量之和的残留量不宜超过0.06%。表A.2有意加入元素的推荐目标值和控制范围C0.80%最大(仅在需要时)2.00%最大(仅在需要时)0.30%最大(仅在需要时)铸件截面尺寸小于13mm时，Mn的目标值可以提高到≤0.60%;截面厚度超过13mm(或有形成元素存在时),Mn的目标值宜≤0.35%或更低，以消除影响零件切削性和塑韧性的晶界碳化物的形表A.3微量或杂质元素的控制最大值和范围典型控制范围PSOVB注2:Sb和Bi在加入稀土的大断面球墨铸铁中，对改善球化、细化石墨有A.3热处理前的金相组织热处理过程中奥氏体化碳达到饱和所需要的时间，以及等温淬火阶段铸件的变形和尺寸变化受热处理前铸件中珠光体/铁素体比例的影响。如果在等温淬火之后不再进行切削加工，稳定一致的珠光体/铁素体比例尤其重要。A.4等温淬火工艺过程图A.1所示的典型等温淬火处理工艺(依据化学成分、零件的形状和牌号来确定等温温度和时间)。—24000—24000温度/℃图A.1等温淬火过程示意图将等温淬火的零件加热到要求的奥氏体化温度(A-B)。奥氏体化温度(B)是铸铁的化学成分和奥氏体化过程中希望得到的平衡组织的函数。奥氏体化温度范围在785℃~950℃。其后，铸件在奥氏体化温度保温，保温时间足以达到相平衡和碳饱和状态。保温时间是化学成分、铸件壁厚和石墨球数的函数。然后，铸件以不形成珠光体的速度迅速淬火冷却(C-D)到所要求的等温温度(D),该等温温度高于马氏体开始转变温度。所需冷却速度与铸件壁厚、合金含量和淬火设施有关。选择等温淬火温度以得到所要求的强度等级。等温温度高，铸件的硬度低、韧性好，见图A.2,等温淬火温度低，铸所得到的基体组织是针状铁素体和高碳奥氏体组成的奥铁体。在低牌号的ADI中可能会有一部分先共析铁素体存在。A.5等温淬火球墨铸铁的典型金相组织各牌号等温淬火球墨铸铁的典型金相组织见图A.2～图A.7。(资料性)无缺口冲击试验B.1无缺口冲击试验表B.1给出了等温淬火球墨铸铁无缺口试样的最小冲击吸收能量值。本附录仅适用于订货时由供需双方协商。B.2最小冲击吸收能量各牌号材料的最小冲击吸收能量值见表B.1。表B.1等温淬火球墨铸铁无缺口试样的最小冲击吸收能量注1:(23±5)℃时无缺口试样试验值，本表列的值是四次单独试验中3个较高注2:无缺口试样的最小冲击吸收能量间接反映了材料显试块的类型、试验的频率和数量由供需双方商定。冲击性能仅适用于等温淬火后的试验材料。冲击试样为热处理后加工的无缺口试样，其外观尺寸[(55±0.6)mm×(10±0.11)mm×(10±0.11)mm]。B.4试验方法冲击试验方法见GB/T229,测试4个无缺口试样；剔除最小值，采用剩下的3个的平均值。B.5复验复验条件见第9章。(资料性)材料的力学性能和物理性能补充资料C.1表C.1给出了等温淬火球墨铸铁其他力学和物理性能的技术数据，表C.2和图C.1～图C.4给出了用于齿轮设计的一些性能数据和资料。本文件规定的等温淬火球墨铸铁牌号与国外等温淬火球墨铸铁牌号对照情况见附录H。表C.1等温淬火球墨铸铁其他力学和物理性能的技术数据等温淬火球墨铸铁的技术数据性能(特性)性能指标*抗压强度σ画0.2%屈服强度抗剪强度σ0.2%屈服强度抗扭强度σ₁B0.2%屈服强度断裂韧性Kc准偏差约为22.3%)~0.0002Rm交变拉伸δm=2oR-obue平均疲劳强度σ(标准偏差约为9%)为14%)旋转平面弯曲强度比σ/R约为 表C.1等温淬火球墨铸铁其他力学和物理性能的技术数据(续)等温淬火球墨铸铁的技术数据牌号性能(特性)旋转弯曲强度比σpwx/R约(拉伸和压缩)泊松比v(20℃~200℃)18°~14导热率λ表中数据为壁厚50mm以下能达到的最小值；对较大的断面，可由供需双方协商确定。’无缺口——无缺口试样(q≤25mm)在高循环次数为100万转(N=1×10²)下的平均疲劳强度和失效概率P对较低强度的牌号，线膨胀系数a较高。缺口——缺口试样(K,≤3)在高循环次数为100万转(N=1×10²)下的平均旋转疲劳强度和失效概率P=50%,相应的疲劳强度比随着抗拉强度的例如：对于抗拉强度400MPa的球墨铸铁，直径10.6mm,缺口半径为0.25mm的45°V型圆周缺口试样(k,≈1.7)的疲劳强度降低至无缺口试样的0.68倍。应力/MPa应力/MPaN=10²循环次数N=10²循环次数C.2等温淬火球墨铸铁的许用弯曲应力和许用接触应力分别见图C.1和图C.2。C.3图C.3为采用接触应力计算方法确定ZN,图C.4为应力精环系数)应力精环系数)图C.3等温淬火球墨铸铁的抗点蚀应力循环系数Z、图C.4等温淬火球墨铸铁的抗弯曲应力循环系数Y、注：图C.1～图C.4引自美国齿轮制造商协会AGMA939-A07《齿轮用等温淬火球墨铸铁(ADD》(资料性)等温淬火球墨铸铁的性能特点及应用示例表D.1给出了各牌号等温淬火球墨铸铁的性能特点及应用示例。表D.1等温淬火球墨铸铁的性能特点及应用示例性能特点应用示例布氏硬度250HBW～310HBW。具有优异的抗弯曲疲劳强度和较好的抗裂纹性能。机加工性能较好。抗拉强度和疲劳强度稍低于QTD900-9,但可成为等温淬火处理后需进一步机加工的QTD900-9零件的代替牌号。动载性能超过同硬度的球墨铸大功