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AAR M-201 2005


AAR 标准与推荐规范手册 联轴节与货车缓冲件

钢铸件 M-201 技术规范
正式通过:1923 年; 修订:1984 年,1993 年,1997 年,2000 年,2003 年,2005 年

1.0 范围 本技术规范涉及机车和汽车等设备以及各种用途的碳素钢与合金钢铸件, 其分为 A, B, + B ,C,D,和 E 级,AA

R M-201 技术规范适用于所有铸件,除非某种特种产品,AAR 技 术规范会给出变更的技术规格。 2.0 购买的依据 除非购方另行规定,A 级为未经退火、退火或正火铸件。B 和 B+级为经正火或正常回 火铸件。C 级为经正常回火或调质铸件。D 和 E 级为调质铸件。 2.1 应购方要求,发放证书将作为验收依据。该证书应包括一份报告书,它关于生产、采样、 测试, 及其检验过的材料是按照并符合本技术规范所有适用规定的要求进行的。 每份证书都 要经过供方或厂方授权代表签发。无特殊申明的情况下,因理解为根据购方的要求,该记录 必须要向购方提供。 3.0 存档 厂方需对此分标准中所涉及的铸件提供报告,包括所有的重量、物理性能报告、化学性 能报告和热处理报告,并将纪录保存最少 3 年。而这些记录会应购方要求随时提供给对方。 同时, 厂方也必须保存至少 3 年以上每个单独铸件的序列号的纪录, 以便用序列号追溯上面 提到的各份报告。 生产 4.0 工艺 钢铁熔炼可以采用下列一种或多种工艺:平炉、电炉、熔炉、转炉或氧气顶吹转炉等技 术。 5.0 热处理 铸件要经彻底清洁方可进行热处理,内腔不应被成型材料阻塞,然后,按照适宜于 2.0 节要求的方法进行下面的热处理过程。 浇注后,铸件的温度须降至 1,000℉(538℃)以下方可以不损伤铸件的速率下进行热处 理。 5.1 全退火 将铸件加热至转变范围以上合适的温度长达所需的时间, 才能达到完全的奥氏体化, 细

1

化晶粒结构。然后,使该铸件在退火炉内缓慢降温。除非购方另有规定,厂方会在规定全退 火的工序选择正火替代全退火。

5.2 正火钢铸件 按如下次序进行钢铸件正火处理 5.2.1 将铸件加热至转变范围之上固有恒定温度,并保温一段合适时间,以达到完全奥氏 体化,细化晶粒结构。 从炉内取出铸件,在静止空气中降至 700℉(371℃)以下。 作为厂方选择,规定为正火的 B 级和 B1 级铸件可随后进行回火处理。

5.2.2 5.2.3

5.3 正火回火钢铸件 按如下次序进行钢铸件的正常回火处理 5.3.1 将铸件加热至转变范围之上固有恒定温度,并保温一段合适时间,以达到完全奥氏 体化,细化晶粒结构。 从炉内取出铸件,在静止空气中冷却,直至铸件作为一个整体其温度降至回火温度 之下 100℉(38℃)时止。 将铸件重新加热进行回火处理,使其温度在转变范围之下固有恒定温度,但不得小 于 600℉(316℃) ,并保温一段所需时间。从炉内取出铸件,并按任何所需速率冷 却。

5.3.2

5.3.3

5.4

淬火回火钢铸件 按如下次序进行钢铸件的调质处理 将铸件加热至转变范围之上固有恒定温度, 并保温一段合适时间, 以达到完全奥氏体 化,细化晶粒结构。 从炉内取出铸件,当铸件温度还在转变范围之上时,通过合适的液体介质将铸件迅 速冷却至大大低于转变范围温度之下。 将铸件重新加热进行回火处理,使其温度在转变范围之下固有恒定温度,但不得小 于 800℉(427℃) ,并保温一段合适时间。从炉内取出铸件,并按任何所需速率冷 却。所有铸件在淬火后易生成裂纹,为阻止开裂,必须尽快进行回火处理,淬火与 回火的时间间隔绝不能超过 8 小时。

5.4.1

5.4.2

5.4.3

5.5 热处理文件 本规定仅适用于汽车大梁、转向架承梁、联轴节体、拨叉、缓冲器或缓冲件等铸件。要

2

求厂方开发热处理的标准工艺并形成文件, 该标准涉及工艺、 工艺控制方法及保存记录的要 求。 这些文件作为铸造验收过程一部分予以出示并对照检查, 并且用以确保产品是经过恰当 热处理。热处理炉的温度受高温计控制,它与记录仪相连,绘制时间-温度记录图表,该图 表以处理日期与炉号而予以识别。 对每批热处理铸件的运转记录卡片应表明与每批热处理相 关的一切信息,它包括 1)产品类别;2)规定的热处理方法;3)该批铸件的编号(如无编 号,则注明热处理号) ;4)从铸件上切取测试试样或从该批铸件上切取试样的识别号;以及 5)进行热处理的实际时间。其它替换方法也会考虑,只要详细的建议方法以书面形式递呈 AAR 审批。递交审议的方法要确保符合本规定的要求。高温计须每三个月标定一次。时间温度图表,热处理炉运转记录卡片,与高温计标定等记录须保留三年,并应购方要求予以出 示。 5.6 测试耳 对所有超过 150 磅重的铸件或应购方要求小于 150 磅重的铸件须浇注至少二个, 但不超 过四个测试耳。测试耳的位置应该这样安排,即由检验员除去这些试验耳,则表明该铸件已 经历过热处理。如果测试耳的检验表明该铸件未经热处理,则该铸件须进行热处理。标准的 测试耳应长 1”,宽 1”,与铸件相连处的厚度为 1/2”或 5/8”。 6.0 化学性质与测试 6.1 化学成分 钢铁分析结果不应超过下列值: A,B 和 B+级 0.32 0.90 0.04 0.04 1.50 C,D 和 E 级 0.32 1.85 0.04 0.04 1.50

碳(最百分含量) 锰(最高百分含量) 磷(最高百分含量) 硫(最高百分含量) 硅(最高百分含量)

6.1.1 A,B 和 B+级铸钢 碳含量比规定的最高百分比含量每下降 0.01%, 而锰的含量在规定的最高百分比含量高 0.04%,直至高达 1.2%是允许的。 6.1.2 6.1 节尚未被指明的其它元素的含量则由厂方选定,以达到规定的物理性质。

6.2 淬透性 6.2.1 D 和 E 级钢 除了联轴节锁扣之外,钢铁成分在标准顶端淬火试验中在 7/16”处得到最小硬度值,在 淬火结束后测得如下碳含量(基于其初始成分而言) 碳百分含量 <0.25 0.25-0.30 0.31-0.32 最小硬度值,Rc 30 33 35

3

6.2.2 测试频度 如果连续 10 次顶端淬火试验结果令人满意的话, 厂方会对 D 和 E 级钢每月至少进行一 次顶端淬火试验。 6.2.3 淬透性分析 按照最新版美国材料试验标准 A255 附录三规定的方法,对调质钢每次加热计算标准临 界直径 (DI) 该 DI 分析值作为资料应按照 3.0 节所定义的在机械和化学测试报告单中出示。 。 6.3 化学分析 6.3.1 桶样分析 厂方必须从铸桶浇注铸件达最初 25%起取样分析测定碳、锰、磷、硫、硅和其它有针 对性合金元素的百分含量。该分析结果应购方或购方代表要求应予以出示,且须符合 6.1 节 的要求。如果采用钻孔取样,则钻孔深度必须达到测试铸块表面之下至少 1/4”。 6.3.2 热分析结束 钢铁每次加热, 对于从最后验收的铸件中, 最终投入的金属或完成浇注后所采集的样品, 厂方必须用来测定锰的百分含量。 该分析结果应购方或购方代表要求应予以出示, 且要符合 6.1 节的要求。如果采用钻孔取样,则钻孔深度必须达测试铸块表面之下至少 1/4 吋。记录 须保留二年。 6.4 成品分析 厂方可以对取自破碎的拉伸试验样品或取自每次加热的铸件上的样品进行分析, 由此测 得的化学成分须符合 6.1 节规定的要求。如果采用钻孔取样,则钻孔深度必须达测试铸块表 面之下至少 1/4”,钻孔取样方式应不损伤铸件的实用性。

7.0 机械性质与测试 7.1 拉力试验的试样 7.1.1 作为厂方的选择,试样取自附着在铸件上或铸注系统上的浇注物,或取自铸锭,且按 照美国材料试验标准 A370 制样。 7.1.1 7.1.2 制作铸锭所采用的工艺足以代表厂方正常的工艺方法。 每个熔料在热处理后都要测试其机械性质, 取自熔料的试样应与相同级别铸件一起, 以与它们所代表的铸件以同一方式进行热处理。每次热处理炉的装载物中应包括至少 一个相同级别的钢铁试样,并且对其进行机械性质的测试并且作出记录。 间歇生产热处理炉装载物定义为该热处理炉内所有相同级别的钢铸件。连续生产热处 理炉装载物定义为在一次热处理周期内经过炉内某一给定位置的具有相同级别的所有 钢铸件。

7.2

拉力试验 7.2.1 应按照美国材料试验标准 A370 规定的钢铁制品机械测试的标准方法及其定义进行 测试。使用该规范说明的直径为 1/2”(13mm) ,标距长度为 2”(50mm)的试样。 样品取自按 7.1.1 节制作的试样。

4

7.2.2

用作铸件的钢铁材料应满足下列最低要求。 A级 经退火或正火处理 60 30 26 38 B 级 70 38 24 36 B+ 级 80 50 24 36 C 级 90 60 22 45 D 级 105 85 17 35 E 级 120 100 14 30

未经退火 拉力强度,ksi 屈服点,ksi 2”延伸率, % 断面缩减率, % 7.2.3 60 30 22 30

厂方须对每次熔炼采集的样品进行测试,并记录测试结果,但不包括有裂痕瑕疵的 样品。每个钢号每次加热处理须测试一个样品。如果测试样品在车制过程中出现缺陷 或在测试前后呈现瑕疵,则该样品必须舍弃,并启用其它替代样品。样品取自按 7.1.1 节制作的试样。 如果任一拉力试验样品的延伸率小于规定值,由测试前样品上量规刻度所示且任何 一段裂缝从离标距中心超过 3/4”时被允许再测一次。样品取自按 7.1.1 节制作的试样。 购买时,可以从铸件上切取样品(但不包括带瑕疵的样品) ,且必须达到 7.2.2 节所 述拉力强度与屈服强度的 80%。

7.2.4

7.2.5

7.3

冲击试验 7.3.1 钢铁具有冲击性,它通过美国材料试验标准 A370 图 11 所示方法制备的标准摆锤式 V 型缺口 A 型样品进行测试。样品取自按 7.1.1 节制作的试样。每次测试由三个取自 同一次加热处理中的冲击试验样品而吸收的平均冲击强度确定。结果须满足下列指定 温度下的最低要求。 铸钢 温度(℉) 冲击强度(呎磅) + B和B 级 +20 15 C 级(正常回火钢) 0 15 C 级(调质钢) -40 20 D级 -40 20 E级 -40 20 7.3.2 7.3.3 按照美国材料试验标准 A370 钢铁制品机械测试的标准方法与定义进行冲击试验。 厂方测试样品取自熔炼过程,并记录测试结果,包括该熔体的化学分析结果,但不 包括带有瑕疵样品。测试频度应每周每个钢号每次熔炼,当熔体浇注至少达 25%时取 样进行测试。样品取自按 7.1.1 节制作的试样。 作为厂方一种替换方法,也可以采用动态扯裂试验法(美国材料试验标准 E604)或 无延性转变试验法(美国材料试验标准 E208)进行冲击试验。样品取自按 7.1.1 节制 作的试样。

7.3.4

7.3.4.1 动力扯裂试验法应由取自同一批加热处理三个样品吸收的平均冲击强度而确定,在 7.3.4.3 节表格中规定温度下最小应为 50 呎磅。

5

7.3.4.2 无延性转变试验应由在 7.3.4.3 节表格中规定的温度下测试两个样品确定,两个样品 均无断裂性。 7.3.4.3 动态扯裂试验与无延性转变试验温度应该如下: 动态扯裂试验与无延性转变试验温度 铸钢 B和B 级 C 级(正常回火钢) C 级(调质钢) D级 E级 7.3.5
+

测试温度(℉) +60 +60 -60 -60 -60

购方可以对铸件成品进行试验,费用由购方承担。测试结果应符合 7.3.4 规定的最低 值。

7.4

硬度 除了那些在产品规格中指明的,铸钢件的硬度必须在如下布氏硬度数的范围之内。 铸钢 A级 B 和 B +级 C级 D级 E级 布氏硬度数 108-160 137-208 179-241 211-285 241-311

测试是在样品表面进行。 该表面应按美国材料试验标准 A370 进行抛光脱碳。 这可以是 一种过程检测来作为其他检测结果的补充。硬度测试时选取每一炉的铸件或样片。 测试数,小批量订单 假如小批量订单铸件超过 180 磅重, 其中订单的大小以及所具备的模型和铸造器材要使 得一次熔炼可以浇注五个以下铸件。按照 7.0 节要求,用从同一熔炼浇注中采集的额外备用 的测试试样与连接在同一熔炼的一些其它铸件中采集的测试试样进行物理性质测定。 8 重热处理 如果该批物理测试结果与规定的要求不符, 厂方可以进行重热处理。 但这种重热处理不 得超过两次,重新测试的方法按 7.0 节规定的进行。 9 工艺与成品 10 工艺 所有铸件要符合购方提供图纸的尺寸。 该图纸须在厂方开始生产之前提交。 如果没有提 供图纸,则要符合购方提供的模型预定的尺寸。 11 成品

6

铸件应无有害缺陷,且在递交检验时应经彻底清洁。 12.0 缺陷的焊接修补 12.1 缺陷的焊接修补 整个缺陷须在焊接修补之前清除完。 待焊接区域必须具有带轮廓的边缘以便进行超声焊 接。 被修补区域的最大深度须至少允许 1/8”超声焊条能填补在焊缝坡口底与该区域中铸件侧 壁的对边之间, 而从铸件侧壁的两边是不能进行焊接的。 只要沿铸件侧壁与两侧延伸的缺陷 可以被触及进行焊接,则可以采用双 V 或 U 形轮廓从两侧进行焊接。如果沿铸件延伸的缺 陷无法从两侧触及,可以采用铜垫片进行焊接,只要其表面是光洁的,除非特殊部件规格不 被容许之外。 12.1 焊工必须胜任焊接工作, 且采用美国焊接学会 15.1 包含的焊工技能操作方法或在等同 于焊接岗位上的操作方法。 12.2 可以采用金属电极弧焊法修补缺陷。该方法会产生超声焊接沉积,它同样具有热处理 条件下与母材料相同的最低机械性能。可以在非热处理条件下焊接,也可以在热处理条 件下焊接。对于涉及的部件,在该产品规格中要简要阐明焊后热处理的要求。 12.3 当焊接修补区域的温度低于 40℉时,对 A,B,B+,C,D 或 E 级铸件不宜进行焊接。 局部预热到 40℉以上是可以接受的。为避免打卷的可能,该温度不应超过 600℉。 12.4 A 级钢铸件的焊接 如果采用气体保护的电弧焊,则须用 E6015,E6016,E6018 或与其相当的电极。 12.5 B 和 B+级钢铸件的焊接 如果采用气体保护的电弧焊,则应选用低含氢型电极,如对于 B 级铸件:选用 AWS/ASTM 的 E7015,E7016,E7018,E8015,E8016,E8018 及其相当的电极;对于 B+ 级铸件:选用 AWS/ASTM 的 E8015,E8016,E8018 及其相当的电极。 12.6 C 级钢铸件的焊接 如果采用气体保护的电弧焊,则应选用低含氢型电极,选用 AWS/ASTM 的 E9015, E9016,E9018 及其相当的电极;作为厂方选择,为使热处理后达到更高的机械性能会选用 AWS/ASTM 的 E10015,E10016,E10018 及其相当的电极。 12.7 D 级钢铸件的焊接 如果采用气体保护的电弧焊, 作为厂方选择, 则应选用低含氢型电极, 选用 AWS/ASTM 的 E11015,E11016,E11018 及其相当的电极。 12.8 E 级钢铸件的焊接 修补 E 级钢铸件缺陷所采用的焊接材料应该是 AWS/ASTM 的 E12015, E12016, E12018, E13015,E13016,E13018 及其相当的电极。 13 标记打印 当单一产品规格中并没有包括标记要求时,则厂方的识别标记,模型号,与钢号,以及 如遇规定的话,包括购方的首字母略词应清晰打印在所有的铸件上。

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14 重量的变化 如果单一产品规格中没有提及的话, 则根据厂方与购方协议一致同意, 重量的变化应不 超过测得铸件重量的 5%或低于测得铸件重量的 3%。 检验与拒收 15 检验 15.1 正在实施购方合同上工件的整个时段内,代表购方的验收人员可以自由进入与购得材 料生产有关的厂方操作的所有部门。 厂方应免费向验收人员提供适宜的设备与必要的帮 助直至验收人员对提供的材料符合规定表示满意为止。除非另有规定,应在发运之前就 在工厂当地完成测试与检验工作。 15.2 购方可以在购方实验室内或其它地方进行测试,以决定是否接受或拒收材料。但这类 测试费用须由购方承担。 15.3 拒收 如果样品所代表的材料与规定的要求不符,或与单一产品的规格不符,则予以拒收。 15.4 在铸造厂或者其它地方经过测试与检验之后,并被接受的材料如有有害瑕疵,则予以 拒收,并且通知厂方。 15.5 AAR 代表 除了购方代表之外,在交替服务中采用的材料,在与它们的生产、测试和检验有关的工 厂所有操作部门的整个时段内,AAR 正式代表应能自由过问。目的是为了确保工业标准的 执行,厂方应向 AAR 正式代表提供适宜的设备确保所提供的材料符合规定。

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