Depuis 2000, le moulage de l'acier est devenu une partie de plus en plus importante des activités de Dawang. Notre fonderie d'acier à Dandong, en Chine, a une excellente conception, une bonne gestion de projet et une bonne assurance qualité. Par rapport à d'autres concurrents, les avantages d'un faible coût, d'une haute qualité et d'une capacité de production accrue nous ont permis de nous démarquer dans l'industrie du moulage d'acier et de remporter de nombreux projets de moulage d'acier de renom.
Les facteurs qui influencent les qualités de l'acier coulé
La division des qualités d'acier moulé est influencée par la composition chimique, la manipulation et les propriétés mécaniques de l'acier moulé. Outre le pourcentage réel de carbone et d'autres alliages dans le matériau, la microstructure a également un impact significatif sur les propriétés mécaniques de l'acier moulé, affectant ainsi la classification des qualités d'acier moulé.
Il est essentiel de comprendre la microstructure de l'acier moulé, l'utilisation du formage à chaud et à froid et la manière de traiter l'acier moulé après sa fabrication. En outre, la manipulation de la composition et de la microstructure de l'acier coulé entraînera des changements entre les différentes propriétés. Par exemple, une coulée d'acier plus complexe peut éventuellement réduire les niveaux de résistance.
Influence de la microstructure sur les nuances d'acier moulé
La microstructure de l'acier moulé fait référence à la façon dont les forces entre les molécules se connectent. Les processus de chauffage et de refroidissement sont utilisés pour modifier la microstructure d'une forme à l'autre, affectant ainsi les qualités de l'acier coulé.
La microstructure de l'acier coulé ne peut pas être observée à l'œil nu, mais peut être étudiée au microscope. La coulée d'acier peut utiliser plusieurs microstructures différentes : ferrite, perlite, martensite, cémentite et austénite.
Ferrite
En général, les aciers moulés à faible teneur en carbone adoptent ce type de microstructure. La forme caractéristique de la ferrite est une structure cristalline cubique centrée sur le corps (BCC). Visuellement, il s'agit d'un cube avec une molécule à chaque coin et une molécule au centre du cube. Par rapport à la microstructure d'autres qualités d'acier coulé, les molécules du BCC sont plus lâches. Cependant, la quantité de carbone ajoutée à l'acier moulé sans modifier la microstructure de la ferrite est faible, seulement 0,006% à température ambiante.
Austenite
L'austénite est une microstructure qui se forme lorsque des alliages à base de fer sont chauffés à une température supérieure à 1500°F mais inférieure à 1800°F. Si l'alliage approprié est présent dans l'acier de moulage, comme le nickel, le matériau de moulage de l'acier conservera cette microstructure même lorsqu'il est refroidi. La forme caractéristique de l'austénite est la structure cristalline cubique à faces centrées (FCC). Visuellement similaire à un cube, chaque coin possède une molécule, et chaque côté du cube possède une molécule au centre. Les molécules de la structure de l'austénite sont plus denses que les molécules de la coulée d'acier dans la structure de la ferrite. L'austénite peut contenir jusqu'à 2% de carbone et constitue une microstructure courante des nuances d'acier coulé.
Cémentite
Lorsque la coulée d'acier est chauffée jusqu'à l'austénite, elle doit être refroidie en l'absence de tout alliage pour conserver la forme de l'austénite. En d'autres termes, la microstructure de l'acier coulé est ramenée à la forme de ferrite. Toutefois, si la teneur en carbone de l'acier coulé est supérieure à 0,006%, les atomes de carbone excédentaires se combinent avec le fer pour former un composé appelé Fe3C ou cémentite. Dans des circonstances normales, la cémentite n'apparaît pas seule, car certaines qualités d'acier coulé conservent la ferrite.
Perlite
La perlite est une structure stratifiée formée par des couches alternées de ferrite et de cémentite dans les aciers moulés. Lorsque les nuances d'acier sont refroidies lentement, un mélange eutectique se forme. Le mélange eutectique est un mélange produit par la cristallisation simultanée de deux matériaux fondus. Dans ces conditions, les nuances d'acier moulées de ferrite et de cémentite se forment simultanément, formant ainsi des couches alternées dans la microstructure.
Martensite
La martensite a une structure cristalline tétragonale centrée sur le corps. Cette forme microcristalline est obtenue par un refroidissement rapide de la coulée d'acier, ce qui a pour effet de piéger les atomes de carbone dans le réseau de fer. Au final, il est possible d'obtenir des qualités d'acier coulé avec des structures très dures en forme d'aiguilles. L'acier coulé avec une structure microcristalline de martensite est généralement un acier à haute teneur en carbone.
acier à faible teneur en carbone alliage contenant environ 12% de chrome.
Les fabricants et les consommateurs d'acier moulé doivent comprendre la microstructure de l'acier moulé et les qualités d'acier moulé. La teneur en carbone, la concentration en alliages et les méthodes de finition affectent toutes les nuances d'acier moulé afin de contrôler les performances du produit fini. Selon la méthode de finition et le traitement thermique utilisés, deux aciers moulés ayant la même teneur en alliage peuvent avoir des microstructures différentes.
Le formage à chaud et le formage à froid influent sur les qualités de l'acier moulé
La fonte d'acier est formée après la coulée de l'acier en fusion. La coulée d'acier est ensuite finie pour éviter la corrosion. La coulée d'acier est généralement réalisée à partir de modèles existants : blooms, billettes et brames. Un moule est ensuite formé par laminage. En fonction de la qualité de l'acier moulé, du matériau et de l'application visée, il peut être laminé à chaud, laminé tiède ou laminé à froid. Dans le processus de laminage, la déformation par compression est réalisée à l'aide de deux cylindres de travail. Les cylindres tournent rapidement tout en tirant et en comprimant l'acier entre les pièces moulées en acier.
L'influence du formage à froid sur les qualités de moulage de l'acier
La microstructure de l'acier coulé peut être modifiée en contrôlant le chauffage et le refroidissement. Cela a conduit au développement de différentes qualités d'acier moulé. La modification de la microstructure peut modifier les qualités d'acier moulé.
Le formage à froid est un processus de laminage en dessous de la température de recristallisation de l'acier moulé. La pression exercée par les rouleaux sur l'acier moulé provoque des dislocations dans la microstructure du matériau, ce qui affecte les qualités de l'acier moulé. Avec l'accumulation de ces dislocations, l'acier moulé devient de plus en plus difficile à déformer. Le laminage à froid modifie également la fragilité de l'acier moulé, qui peut être corrigée par un traitement thermique.
L'influence du formage à chaud sur les qualités de moulage de l'acier
Le traitement thermique comprend une série de processus, notamment le recuit, la trempe et le revenu. Dans les qualités d'acier moulé, la flexibilité et la résistance sont inversement proportionnelles. Le traitement thermique peut augmenter la flexibilité au détriment de la résistance des aciers moulés et vice versa.
La microstructure de l'acier coulé subit un changement de phase à une température spécifique. Le traitement thermique est basé sur la compréhension et l'exploitation de points de transition particuliers :
Température de normalisation : L'austénite est la phase qui forme les autres structures. La plupart des traitements thermiques chauffent d'abord la coulée d'acier jusqu'à une phase d'austénite uniforme de 1500-1800°F.
Température critique supérieure : La température critique supérieure est le point de température auquel la cémentite ou la ferrite commence à se former. Cela se produit lorsque la coulée d'acier se refroidit à partir de la température de normalisation. En fonction de la teneur en carbone, ce point se situe entre 1333 et 1670°F.
Température critique plus basse : La température critique inférieure est le point de transformation de l'austénite en perlite. L'austénite ne peut exister en dessous de la température critique inférieure de 1333°F.
Taux de refroidissement : Fa température de normalisation à la température critique supérieure et inférieure déterminera la microstructure des nuances d'acier moulées obtenues à température ambiante.
Type de traitement thermique
Sphéroïdisation
La sphéroïdisation se produit lorsque la coulée d'acier est chauffée à environ 1290°F pendant 30 heures. La couche de cémentite dans la microstructure de la perlite se transforme en sphéroïde, formant ainsi la coulée d'acier la plus souple et la plus ductile.
Entièrement recuit
La coulée d'acier est recuite en la chauffant d'abord à une température légèrement supérieure à la température critique, puis en la refroidissant à une vitesse d'environ 36°F par heure. Ce processus permet d'obtenir une structure perlite grossière, flexible et sans contrainte interne.
Recuit de traitement
Le processus de recuit permet de réduire la tension des nuances d'acier moulé par déformation à froid. La coulée d'acier est chauffée à 1025-1292°F. Les dislocations dans la microstructure sont réparées en refroidissant le reformage précristallin de l'acier moulé.
Recuit isotherme
La coulée d'acier est d'abord chauffée à la température critique supérieure. Elle est ensuite refroidie à une température critique inférieure et maintenue. Elle est ensuite refroidie progressivement jusqu'à la température ambiante. Ce processus permet de s'assurer que le matériau coulé en acier atteint une température et une microstructure uniformes avant l'étape de refroidissement suivante.
Normalisé
Chauffer la coulée d'acier à la température de normalisation pendant une heure. À ce moment-là, la coulée d'acier entre finalement dans la phase d'austénite. La coulée d'acier est ensuite refroidie à l'air. La normalisation produit une fine microstructure de perlite avec une résistance et une dureté élevées.
Trempe
La coulée d'acier est chauffée à la température de normalisation, puis trempée (par refroidissement rapide par immersion dans l'eau, l'eau salée ou l'huile) jusqu'à la température critique supérieure. Le processus de trempe produit une structure martensitique. À ce stade, les qualités d'acier moulé sont difficiles mais très fragiles.
Acier trempé et revenu
Le revenu de l'acier trempé est le traitement thermique le plus courant, car il est possible de prédire avec précision les qualités de moulage de l'acier qu'il contient. L'acier trempé est réchauffé à une température inférieure au point critique inférieur, puis refroidi. Le climat varie en fonction du résultat escompté - la plage de 298-401°F est la plus courante. Ce procédé permet de restaurer une partie de la ténacité des aciers fragiles en permettant la formation de sphéroïdes.
Les propriétés mécaniques affectent les qualités d'acier moulé
Les propriétés mécaniques qui affectent les qualités d'acier moulé comprennent les aspects suivants, conformément aux normes internationales. Principales propriétés mécaniques de l'acier moulé
Dureté
La dureté est la capacité des matériaux de moulage en acier à résister à l'usure. L'augmentation de la dureté peut être obtenue en augmentant la teneur en carbone et en procédant à une trempe pour former de la martensite.
Puissance
La résistance est la force nécessaire pour déformer un matériau de moulage en acier. La normalisation d'une pièce d'acier coulé améliore la qualité de l'acier coulé en formant une microstructure cohérente dans l'ensemble du matériau.
Malléabilité
La ductilité est la qualité de l'acier moulé qui se déforme sous l'effet d'une contrainte de traction. En raison des dislocations dans la microstructure, l'acier formé à froid a une faible élasticité. Le recuit améliore cette élasticité en reformant le cristal de l'acier moulé et en éliminant ainsi certaines dislocations.
Solidité
La ténacité est la capacité de l'acier moulé à résister à la pression sans se briser. L'acier trempé peut être rendu plus rigide par le revenu en raison de l'ajout de sphéroïdes à la microstructure de la coulée d'acier.
Usinabilité
L'usinabilité fait référence à la facilité et à la difficulté avec lesquelles les nuances d'acier moulé sont formées par découpage, meulage ou perçage. L'usinabilité est principalement affectée par la dureté des nuances d'acier moulé. Plus le matériau est complexe, plus il est difficile à usiner.
Soudabilité
La soudabilité est la capacité à souder les pièces moulées en acier. Elle dépend principalement de la composition chimique et du traitement thermique. Les points de fusion, ainsi que la conductivité électrique et thermique, affectent la soudabilité de l'acier moulé.
Description de la qualité sur la base des nuances d'acier coulé
Le descripteur de qualité est un symbole utilisé lors de l'évaluation d'une large gamme de produits en acier moulé à l'aide du système de classification des produits en acier moulé. Par exemple, décrire la qualité commerciale, industrielle ou structurelle de l'acier moulé. Ces systèmes de catégories de moulage de l'acier divisent l'acier en applications spécifiques et les processus de fabrication en certains domaines, ce qui facilite la prise de décision du consommateur. Selon le système des nuances de moulage de l'acier, la qualité de l'acier est jugée en fonction de la description des facteurs suivants :
- Santé interne
- Composition chimique et uniformité
- Degré de défectuosité de la surface
- Portée des essais dans le processus de fabrication
- Nombre, taille et répartition des inclusions
- Durabilité
Système de classement des pièces moulées en acier
L'ASTM, l'AISI et la SAE ont toutes publié leur système de classification des nuances d'acier moulé, qui fournit aux ingénieurs, aux fabricants et aux consommateurs une norme de référence pour juger des caractéristiques de l'acier. Les nuances d'acier coulé sont généralement particulières, décrivant de nombreux aspects tels que la composition chimique, les propriétés physiques, le traitement thermique, le processus de fabrication et la forme de l'acier.
Système ASTM de grades de moulage d'acier
Le système descriptif de l'ASTM pour les qualités de moulage de l'acier se présente sous la forme de lettres suivies de numéros de série. Par exemple, on utilise "A" pour les métaux ferreux et "53" pour le numéro de l'acier au carbone galvanisé. La signification de l'ASTM A53 comprend les éléments suivants :
composition chimique :
Carbone : 0,25 (Grade A), 0,30 (Grade B)
Manganèse : 0,95 (qualité A), 1,20 (qualité B)
Phosphore : 0,05
Soufre : 0,045
Comportement mécanique :
Résistance à la traction : 330 MPa ou 48 000 psi (Grade A), 414 MPa ou 60 000 psi (Grade B)
Limite d'élasticité : 207 MPa ou 30 000 psi (Grade A), 241 MPa ou 35 000 psi (Grade B)
Forme et traitement :
Tube NPS 1/8 - NPS 26
Acier galvanisé
Noir et immersion à chaud
Galvanisé
Soudage sans soudure
Système de classification des aciers moulés de la SAE
Le système AISI/SAE de classification des aciers moulés utilise quatre chiffres pour classer les aciers moulés. Les deux premiers chiffres indiquent la concentration de la nuance d'acier et des éléments d'alliage, et les deux derniers chiffres indiquent la concentration de carbone contenue dans l'acier moulé. Par exemple, SAE 5130 décrit une coulée d'acier contenant 1% de chrome et 0,30% de carbone. La lettre préfixe indique la qualité du marchand.
Dawang est spécialisée dans la coulée d'aciers populaires de différentes nuances d'acier. Pour le moulage de l'acier, nous nous référons aux normes de qualité de moulage de l'acier du WCB et du WCC. Le moulage d'acier est devenu le domaine professionnel de Dawang, qui peut satisfaire de nombreuses applications. Nous invitons nos clients à nous contacter à tout moment et à nous faire part de leurs besoins afin que nous puissions vous faire des suggestions.
