013-美國鐵路協(xié)會(huì)AARM201

1、美國鐵路協(xié)會(huì)（AAR） M201-05(C、E級(jí)鋼材料標(biāo)準(zhǔn))北美鐵道協(xié)會(huì)機(jī)械部 標(biāo)準(zhǔn)和推薦標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè) 鑄鋼件1.0 范圍本規(guī)范適用于機(jī)車車輛及其它各種用途，且采用A、B、C、D、E級(jí)鋼鑄造的碳鋼和合金鋼鑄件。對(duì)于特殊的產(chǎn)品，除了其他AAR技術(shù)條件另有規(guī)定需要變更外，AAR規(guī)范M-201適用于所有的鑄件。2.0 交貨條件除用戶另有規(guī)定外，A級(jí)鋼鑄件應(yīng)不退火、退火或正火狀態(tài)交付。B和B+級(jí)鋼鑄件應(yīng)以正火或正火回火狀態(tài)交付。C級(jí)鋼鑄件應(yīng)以正火回火或淬火回火狀態(tài)交付；D和E級(jí)鋼鑄件應(yīng)以淬火回火狀態(tài)交付。2.1根據(jù)用戶要求，(供應(yīng)商)檢驗(yàn)合格證應(yīng)作為產(chǎn)品驗(yàn)收憑據(jù)。合格證應(yīng)包括該(批)鑄件是按照本規(guī)范所有對(duì)

2、應(yīng)條款的要求來制造、取樣、試驗(yàn)和檢查，而且完全符合要求。對(duì)于沒有特殊提到的地方，買方必須清楚地在此標(biāo)準(zhǔn)中提到的訂單中必須有效地進(jìn)行評(píng)審。3.0 記錄生產(chǎn)廠必須維護(hù)至少3年的所有的在此標(biāo)準(zhǔn)中要求的（體現(xiàn)所購買的鑄件的）重量、機(jī)械性能報(bào)告、化學(xué)試驗(yàn)報(bào)告和熱處理記錄。應(yīng)買方的要求，上述記錄應(yīng)該有效地完成。生產(chǎn)廠家也應(yīng)該將每個(gè)鑄件的序列號(hào)（與上述所列序列號(hào)對(duì)應(yīng)的所要求的各種試驗(yàn)）的追溯性的報(bào)告至少維護(hù)3年。制 造4.0 工藝鑄鋼可由以下一種或幾種方法熔煉：平爐、電爐、坩鍋、轉(zhuǎn)爐或氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐。5.0 熱處理鑄件在熱處理前應(yīng)完全地清理干凈、內(nèi)腔不得留有殘砂。鑄件清砂后，應(yīng)按本規(guī)范2.0的要求，并按下列相

3、應(yīng)的程序進(jìn)行熱處理。在澆注后、熱處理前，應(yīng)以不對(duì)鑄件造成損害的冷卻速度將鑄件冷卻到1000(538)以下。5.1 完全退火鑄件應(yīng)加熱到相變區(qū)域以上適當(dāng)?shù)臏囟炔⒈匾欢〞r(shí)間，以得到完整的奧氏體和細(xì)化晶粒結(jié)構(gòu)。然后鑄件應(yīng)該在爐內(nèi)緩冷。除非客戶有其他要求，必須完全退火外，生產(chǎn)廠可選擇正火來替代完全退火工藝。5. 2 正火的鑄鋼件正火的鑄鋼件應(yīng)按下列順序進(jìn)行：5.2.1將鑄件加熱到相變區(qū)域以上(Ac3以上)的勻熱溫度，并保溫一定時(shí)間，以得到完整的奧氏體和細(xì)化晶粒結(jié)構(gòu)。5.2.2將鑄件移出爐子，在靜止的空氣中冷卻到700(371)以下。5.2.3對(duì)于規(guī)定為正火工藝的B級(jí)和B+級(jí)鑄鋼件可以進(jìn)行回火，這由生

4、產(chǎn)廠決定。5.3 正火回火的鑄鋼件正火回火的鑄鋼件應(yīng)按下列程序進(jìn)行熱處理：5.3.1將鑄件加熱到相變區(qū)域以上(Ac3以上)的勻熱溫度，并保溫一定時(shí)間，以得到完整的奧氏體和細(xì)化晶粒結(jié)構(gòu)。5.3.2將鑄件移出爐子，在靜止空氣中冷卻，冷卻到回火溫度100(38) 以下。5.3.3重新進(jìn)爐加熱到低于相變溫度(Ac1以下)、但不得低于600(316)的正確范圍，并保溫所要求的時(shí)間。然后移出爐子在任意的冷卻速度下冷卻。5.4 淬火回火的鑄鋼件淬火回火的鑄鋼件應(yīng)按下列程序進(jìn)行熱處理：5.4.1將鑄件加熱到相變區(qū)域以上(Ac3以上)的勻熱溫度，并保溫一定時(shí)間，以得到完整的奧氏體和細(xì)化晶粒結(jié)構(gòu)。5.4.2將鑄件

5、移出爐子，在其溫度還高于相變溫度區(qū)域以上時(shí)，立即浸入適當(dāng)?shù)拇慊鸾橘|(zhì)中，迅速冷卻到遠(yuǎn)低于相變區(qū)域的溫度。5.4.3將鑄件重新加熱到低于相變溫度(Ac1以下)、但不低于800(427)，保溫一定時(shí)間。然后移出爐子在任意的冷卻速度下冷卻。所有存在淬火裂紋傾向的鑄件必須在淬火后盡快進(jìn)行回火，以防止鑄件裂紋。淬火和回火的時(shí)間間隔，在任何情況下都不能超過8小時(shí)。5.5 先前的規(guī)定僅僅應(yīng)用于轉(zhuǎn)向架、搖枕、鉤尾框、緩沖器箱體、緩沖單元和牽引梁。要求生產(chǎn)廠家去開發(fā)和文件化熱處理標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)包括過程描述、過程控制程序和記錄保持的相關(guān)要求。提供和復(fù)查這些文件是鑄造廠取得許可過程的一部分內(nèi)容，并用這些文件來確保鑄件進(jìn)

6、行正確的熱處理。熱處理爐的溫度必須由帶有記錄裝置的高溫溫度計(jì)來控制，其中記錄儀器可以生成時(shí)間溫度記錄曲線，并在曲線記錄上標(biāo)出日期和爐次。每爐鑄件熱處理的記錄表，應(yīng)反映有關(guān)該爐次熱處理的全部情況，包括：1) 鑄件類別；2) 規(guī)定的熱處理工藝；3) 裝爐鑄件編號(hào)(若不能做到，應(yīng)記錄熔煉爐號(hào))；4) 試塊或隨爐裝入的試棒編號(hào)；5）熱處理實(shí)際時(shí)間。(生產(chǎn)廠)如要改變生產(chǎn)工藝，應(yīng)向AAR提交一份建議書，詳細(xì)說明更改的內(nèi)容，請(qǐng)予認(rèn)可。該申請(qǐng)書更改的建議，必須保證符合本規(guī)范的要求。高溫計(jì)每3個(gè)月要校驗(yàn)一次。自動(dòng)記錄的時(shí)間溫度曲線、熱處理爐的記錄和高溫計(jì)校驗(yàn)單等，均應(yīng)保存3年，以備用戶需要時(shí)查閱。5.3 試片

7、重量在150磅(約68.03Kg，1Ib0.45359237Kg)及超過150磅(約68.03Kg)的所有鑄件，都至少鑄有2塊試片，但不多于4塊。重量在150磅(約68.03Kg)以下的鑄件，是否鑄出試片，根據(jù)用戶或有關(guān)代表的要求而定。試塊安置的位置，應(yīng)保證在檢查人員取下試片后，就能鑒別出鑄件是否經(jīng)過熱處理。如果試片顯示鑄件沒有被熱處理，則鑄件必須進(jìn)行熱處理。標(biāo)準(zhǔn)試片的尺寸為：高1inch(25.4mm)×寬1inch×厚1/2(12.7mm)或5/8(15.875mm)inch，要附鑄在鑄件上。6.0化學(xué)性能及試驗(yàn)6.1化學(xué)成分經(jīng)化學(xué)分析，鋼的成分符合下述規(guī)定：元素A、B

8、和B+級(jí)C、D和E級(jí)碳 CMax 0.320.32錳 MnMax 0.901.85磷 PMax 0.040.04硫 SMax 0.040.04硅 SiMax 1.501.506.1.1 A、B和B+級(jí)鋼 在規(guī)定的最高含碳量以下，每降低0.01%的含碳(C)量，允許把規(guī)定的最高含錳(Mn)量提高0.04%，但最高允許提到1.2%的極限值。6.1.2除6.1條款規(guī)定的成分外，其它元素的含量可由生產(chǎn)廠選擇，以獲得所規(guī)定的機(jī)械性能。每個(gè)廠家對(duì)影響沖擊性能和焊接性能的元素必須制定要求。對(duì)最終鑄件碳當(dāng)量（CE）有影響的元素要求進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于A、B和B+級(jí)鋼，并按照下面給定的公式和在表6.1中的最大含量情況

9、下，碳當(dāng)量應(yīng)0.72。對(duì)于C、D和E級(jí)鋼，碳當(dāng)量0.88。下面公式（已經(jīng)給定并可以有生產(chǎn)廠來調(diào)整）用來計(jì)算碳當(dāng)量。當(dāng)計(jì)算金屬液的碳當(dāng)量時(shí)，C、Mn和Si的實(shí)際讀數(shù)與其他相關(guān)元素一起來計(jì)算。 CE=C+(Mn+Si)/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/156.2淬透性6.2.1 D和E級(jí)鋼除了鉤鎖鐵外，其他零件應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的頂端淬火試驗(yàn)方法，測定其距淬火端7/16inch(11.1125mm)處的最低硬度與前述鋼含碳量的關(guān)系如下：碳(C)%最低硬度RC換算的最低硬度BHN0.25302860.250.30333110.310.32353276.2.2試驗(yàn)次數(shù)對(duì)于D級(jí)和E級(jí)鋼，在連續(xù)10爐

10、頂端淬火試驗(yàn)合格后，生產(chǎn)廠每月至少試驗(yàn)一次。6.2.3淬透性的計(jì)算對(duì)于每爐淬火加回火的鋼，應(yīng)按最近修訂的ASTM A225規(guī)范的附錄的方法，來計(jì)算其理想臨界直徑(DI)。所計(jì)算的DI值應(yīng)作為數(shù)據(jù)記錄在第3.0條規(guī)定的機(jī)械性能和化學(xué)分析報(bào)告中。6.3化學(xué)分析6.3.1鋼水包中取樣分析生產(chǎn)廠必須在每個(gè)鋼水包澆到最初25%的鑄件時(shí)，取樣分析其C、Mn、P、S、Si和其它合金元素的含量。分析結(jié)果應(yīng)根據(jù)用戶要求，提供給用戶或用戶代表，并應(yīng)符合6.1條的規(guī)定。如采用鉆屑分析，則必須在試塊表面以下，至少1/4inch(6.35mm)深度鉆樣。6.3.2 每爐鋼的最終分析生產(chǎn)廠必須將每爐鋼水加入所有的合金元素

11、后，或最后一個(gè)合格鑄件作為代表，分析其含Mn量。分析結(jié)果應(yīng)根據(jù)用戶的要求提供給用戶或用戶代表，并應(yīng)符合6.1條的規(guī)定。如采用鉆屑分析，則必須在試塊表面以下，至少1/4inch(6.35mm)深度鉆樣。6.4驗(yàn)證分析用戶可以在已拉斷的拉伸試樣或在每爐鑄件上取樣分析，其化學(xué)成分應(yīng)符合第6.1條的規(guī)定。鉆樣分析時(shí)，應(yīng)在試樣表面以下1/4inch(6.35mm)鉆樣，而且不能影響鑄件的正常使用。7.0機(jī)械性能及其試驗(yàn)7.1 拉伸試驗(yàn)的試棒7.1.1根據(jù)生產(chǎn)廠的選擇，拉伸試驗(yàn)的樣棒可以附鑄在鑄件上，也可以附鑄在澆注系統(tǒng)上，或者按最近修訂的ASTMA370標(biāo)準(zhǔn)制訂的基爾試塊制作。7.1.2生產(chǎn)廠制造的基爾

12、試棒塊的方法，應(yīng)是其正常的工藝方法。7.1.3在熱處理后，每爐鋼都要測定其機(jī)械性能。每爐鋼的樣棒都應(yīng)以它所代表的的同一等級(jí)鑄件以相同方式一起熱處理，在熱處理裝爐時(shí)，同一等級(jí)鋼的至少帶一根樣棒，并要有測定和記錄的機(jī)械性能。分批進(jìn)行熱處理裝爐，規(guī)定為同一等級(jí)鋼的所有鑄件裝在同樣的熱處理爐中。流水作業(yè)熱處理裝爐，規(guī)定為在某一熱處理循環(huán)周期內(nèi)，同一等級(jí)鋼的所有鑄件通過爐內(nèi)的給定位置。7.2拉伸試驗(yàn)7.2.1應(yīng)按照最近修訂的ASTM-A370標(biāo)準(zhǔn)鋼制品機(jī)械性能試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法和規(guī)定進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，試樣尺寸采用該技術(shù)條件中規(guī)定的直徑為1/2inch(13mm)、標(biāo)距為2inch (50mm)。試樣必須從7.1

13、.1條規(guī)定的樣棒中制取。7.2.2鑄件用鋼的機(jī)械性能應(yīng)符合下列最低要求：注：Ksi與MPa的量綱關(guān)系值約為1：6.89476A級(jí)鋼(Ksi)B級(jí)鋼B+級(jí)鋼C級(jí)鋼D級(jí)鋼E級(jí)鋼不退火退火或正火KsiKsiKsiKsiKsi拉力強(qiáng)度Ksi6060708090105120屈服點(diǎn)Ksi3030385060851002”延伸率22262424221714斷面收縮率303836364535307.2.3生產(chǎn)廠應(yīng)按照熔煉爐號(hào)的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，并記錄試驗(yàn)結(jié)果(有缺陷的試樣除外)。每個(gè)級(jí)別鋼種的每一爐鋼必須有一根試樣作檢驗(yàn)。如果試樣在加工時(shí)發(fā)現(xiàn)有缺陷，或者在拉伸試驗(yàn)以后發(fā)現(xiàn)有缺陷，則該試樣報(bào)廢，并另換一根試棒作試驗(yàn)

14、。這些拉伸試樣應(yīng)從7.1.1條規(guī)定的樣棒中制取。發(fā)運(yùn)鑄件之前，試驗(yàn)結(jié)果必須符合7.2.2的要求。7.2.4若任一根拉伸試樣的延伸率(%)低于規(guī)定值，而且斷口的任何部位與試驗(yàn)前刻在試樣上標(biāo)距中心的距離大于3/4inch(19.05mm)時(shí)，允許重新取樣試驗(yàn)。這些拉伸試樣應(yīng)從7.1.1條規(guī)定的樣棒中制取。7.2.5 交付時(shí)，用戶可從鑄件上制取試樣(試樣有缺陷的除外)，其拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度至少達(dá)到7.2.2條所規(guī)定值的80%。7.3沖擊試驗(yàn)7.3.1鋼的沖擊韌性，要按照ASTM A370標(biāo)準(zhǔn)中圖11所規(guī)定的“A”型標(biāo)準(zhǔn)的擺錘式(Charpy-V)V形缺口試樣進(jìn)行測定。試樣應(yīng)從7.1.1條規(guī)定的樣棒中

15、制取。每次試驗(yàn)必須測定同一爐次3個(gè)沖擊試樣的吸收能量，并取其平均值。其值應(yīng)符合下列試驗(yàn)溫度下的最低要求(1Ft1.3333J)：鑄鋼溫度能量Ft-磅焦耳JB和B+級(jí)206.71520C級(jí)(正回)017.81520C級(jí)(淬回)40402027D級(jí)40402027E級(jí)404020277.3.2應(yīng)按照最近修訂的ASTM- A370鋼制品機(jī)械性能試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法和規(guī)定測定試樣的沖擊性能。7.3.3生產(chǎn)廠應(yīng)對(duì)各個(gè)熔煉爐次的試樣作試驗(yàn)，并記錄測試結(jié)果，包括其化學(xué)成分，若試樣有缺陷不算。試驗(yàn)的頻率為每個(gè)級(jí)別鋼、每周試驗(yàn)一爐。這些試樣是該爐鋼水澆注到最后25時(shí)才能澆注，并應(yīng)從7.1.1條規(guī)定的試塊中制取。7.3

16、.4生產(chǎn)廠可選擇動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)(DT) (ASTME604)或者無塑性轉(zhuǎn)變?cè)囼?yàn)ASTME208)來代替沖擊性能試驗(yàn)。試塊應(yīng)從7.1.1條規(guī)定的試棒中制取。7.3.4.1動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)要求測定同一爐號(hào)的3個(gè)試樣，在7.3.4.3條規(guī)定的溫度下，其平均吸收能量最低值為50ft-磅(67J)。7.3.4.2無塑性轉(zhuǎn)變?cè)囼?yàn)應(yīng)包括在表7.3.4.3條所規(guī)定的溫度下試驗(yàn)2件試樣。這2件試樣均應(yīng)具有“無斷裂”的性能。7.3.4.3動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)和無塑性轉(zhuǎn)變?cè)囼?yàn)的溫度為：鋼的級(jí)別試驗(yàn)溫度B和B+級(jí)6015.6C級(jí)(正回)6015.6C級(jí)(淬回)-60-51D級(jí)-60-51E級(jí)-60-517.3.5用戶可以自費(fèi)從鑄件

17、上取樣作驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合7.3.4條規(guī)定的最低值。7.4硬度除產(chǎn)品技術(shù)條件另有規(guī)定外，鑄鋼件的布氏硬度必須在下列范圍以內(nèi)：材料級(jí)別硬度范圍BHN(布氏)HRC-150Kg(洛氏)A108160（4）B和B+137208（14）C179241（8）22D211285（16）30E2413112333根據(jù)ASTM- A370的規(guī)定，應(yīng)在磨去脫碳層的表面上測量其硬度。這可以像補(bǔ)充其他試驗(yàn)結(jié)果一樣用于過程檢驗(yàn)。硬度試驗(yàn)可以在同一爐次的鑄件或試棒上進(jìn)行。8.0 小批訂貨的試驗(yàn)數(shù)量鑄件重量一旦超過180磅(81.65Kg)時(shí)的小批量訂單，由于訂貨數(shù)量、可用的模型和鑄造裝備等原因，而使1爐鋼在澆注訂

18、貨鑄件的數(shù)量不超過5件，此時(shí)第7.0條要求的機(jī)械性能，可用同爐一起澆注并附鑄在其它一些鑄件上的多余或備用的試樣來測定。9.0重新熱處理如果鑄件的機(jī)械性能不符合規(guī)定的要求，鑄造廠可以對(duì)該批次鑄件重新熱處理，但重新熱處理的次數(shù)不能超過二次，而且應(yīng)按第7條的規(guī)定，重新進(jìn)行機(jī)械性能測定。外形質(zhì)量及精整10.0外形質(zhì)量所有鑄件均應(yīng)精工制作，并符合生產(chǎn)前用戶提供的圖紙尺寸；若用戶沒有提供圖紙，則應(yīng)符合用戶提供的模型所基于的尺寸。11.0精整提交檢驗(yàn)的鑄件，不得有任何有害的缺陷，并應(yīng)清理干凈。12.0缺陷的焊修12.1缺陷的焊修 生產(chǎn)廠家必須對(duì)鑄件的焊修制定專門的程序，但不要受是否是鑄件的關(guān)鍵部位或非關(guān)鍵部

19、位的焊修的限制。這個(gè)要求也應(yīng)該融入到生產(chǎn)廠家的程序中。焊修前必須將缺陷徹底去除。要焊補(bǔ)的部位必須鏟修出坡口，以便使焊接牢固。在不能從鑄壁兩側(cè)施焊的部位，焊坡的最大深度必須要求在焊坡底部與相對(duì)的鑄壁之間至少留有1/8”(3.175mm)的本體金屬。在有貫穿的缺陷且便于從鑄壁兩側(cè)都能施焊的部位，則應(yīng)鏟修呈雙“V”或“U”形坡口后，從兩側(cè)進(jìn)行焊補(bǔ)。在有貫穿缺陷而又不便于從鑄壁兩側(cè)進(jìn)行施焊的部位，可以在背面襯托一塊表面光滑而又干凈的銅板進(jìn)行焊補(bǔ)，除非專用的產(chǎn)品技術(shù)條件不允許用這種方法進(jìn)行焊補(bǔ)。12.2 焊接、焊工和焊接工藝應(yīng)按照最新修訂的AWS15.1鐵路焊接規(guī)范進(jìn)行認(rèn)證。12.3可采用電弧焊方法來修

20、復(fù)鑄件的缺陷，這種方法可使焊縫獲得良好的熔敷效果，并在熱處理后，焊縫的最低機(jī)械性能應(yīng)相當(dāng)于母體金屬的水平?？梢栽跓崽幚砬盎驘崽幚砗筮M(jìn)行焊補(bǔ)。焊后需熱處理，應(yīng)在零件的產(chǎn)品技術(shù)條件中注明。12.4鑄件溫度低于40(4.4)時(shí)，A、B、B+、C、D或E級(jí)鋼鑄件不得施焊。允許局部預(yù)熱到40以上。預(yù)熱溫度不可以超過600（24868)。12.5 A級(jí)鋼鑄件的焊修如果采用藥皮焊條保護(hù)焊工藝，應(yīng)采用：E6015、E6016、E6018或同等級(jí)的焊條。12.6 B和B+級(jí)鋼鑄件的焊修如果采用藥皮焊條保護(hù)焊工藝，應(yīng)采用低氫型焊條的類型如下：對(duì)于B級(jí)鋼AWS/ASTM E7015、E7016、E7018、E8015、E8016、E8018或同等級(jí)的焊條；對(duì)于B+級(jí)鋼AWS/ASTM E8015、E8016、E8018、E9015/E9016或同等級(jí)的焊條。12.7 C級(jí)鋼鑄件的焊修如果采用藥皮焊條保護(hù)焊工藝，應(yīng)采用AWS/ASTM E9015、E9016、E9018或同等級(jí)的低氫型焊條。為了在熱處理后獲得更好的機(jī)械性能，生產(chǎn)廠可選擇AWS/ASTM E10015、E10016、E10018或同等級(jí)的低氫型焊條。12.8 D級(jí)鋼鑄件的焊修如果采用藥皮焊條保護(hù)焊工藝，應(yīng)采用AWS/ASTM E11015、E11016、E