013-美国铁路协会AARM201

1、美国铁路协会（AAR） M201-05(C、E级钢材料标准)北美铁道协会机械部 标准和推荐标准手册 铸钢件1.0 范围本规范适用于机车车辆及其它各种用途，且采用A、B、C、D、E级钢铸造的碳钢和合金钢铸件。对于特殊的产品，除了其他AAR技术条件另有规定需要变更外，AAR规范M-201适用于所有的铸件。2.0 交货条件除用户另有规定外，A级钢铸件应不退火、退火或正火状态交付。B和B+级钢铸件应以正火或正火回火状态交付。C级钢铸件应以正火回火或淬火回火状态交付；D和E级钢铸件应以淬火回火状态交付。2.1根据用户要求，(供应商)检验合格证应作为产品验收凭据。合格证应包括该(批)铸件是按照本规范所有对

2、应条款的要求来制造、取样、试验和检查，而且完全符合要求。对于没有特殊提到的地方，买方必须清楚地在此标准中提到的订单中必须有效地进行评审。3.0 记录生产厂必须维护至少3年的所有的在此标准中要求的（体现所购买的铸件的）重量、机械性能报告、化学试验报告和热处理记录。应买方的要求，上述记录应该有效地完成。生产厂家也应该将每个铸件的序列号（与上述所列序列号对应的所要求的各种试验）的追溯性的报告至少维护3年。制 造4.0 工艺铸钢可由以下一种或几种方法熔炼：平炉、电炉、坩锅、转炉或氧气顶吹转炉。5.0 热处理铸件在热处理前应完全地清理干净、内腔不得留有残砂。铸件清砂后，应按本规范2.0的要求，并按下列相

3、应的程序进行热处理。在浇注后、热处理前，应以不对铸件造成损害的冷却速度将铸件冷却到1000(538)以下。5.1 完全退火铸件应加热到相变区域以上适当的温度并保温一定时间，以得到完整的奥氏体和细化晶粒结构。然后铸件应该在炉内缓冷。除非客户有其他要求，必须完全退火外，生产厂可选择正火来替代完全退火工艺。5. 2 正火的铸钢件正火的铸钢件应按下列顺序进行：5.2.1将铸件加热到相变区域以上(Ac3以上)的匀热温度，并保温一定时间，以得到完整的奥氏体和细化晶粒结构。5.2.2将铸件移出炉子，在静止的空气中冷却到700(371)以下。5.2.3对于规定为正火工艺的B级和B+级铸钢件可以进行回火，这由生

4、产厂决定。5.3 正火回火的铸钢件正火回火的铸钢件应按下列程序进行热处理：5.3.1将铸件加热到相变区域以上(Ac3以上)的匀热温度，并保温一定时间，以得到完整的奥氏体和细化晶粒结构。5.3.2将铸件移出炉子，在静止空气中冷却，冷却到回火温度100(38) 以下。5.3.3重新进炉加热到低于相变温度(Ac1以下)、但不得低于600(316)的正确范围，并保温所要求的时间。然后移出炉子在任意的冷却速度下冷却。5.4 淬火回火的铸钢件淬火回火的铸钢件应按下列程序进行热处理：5.4.1将铸件加热到相变区域以上(Ac3以上)的匀热温度，并保温一定时间，以得到完整的奥氏体和细化晶粒结构。5.4.2将铸件

5、移出炉子，在其温度还高于相变温度区域以上时，立即浸入适当的淬火介质中，迅速冷却到远低于相变区域的温度。5.4.3将铸件重新加热到低于相变温度(Ac1以下)、但不低于800(427)，保温一定时间。然后移出炉子在任意的冷却速度下冷却。所有存在淬火裂纹倾向的铸件必须在淬火后尽快进行回火，以防止铸件裂纹。淬火和回火的时间间隔，在任何情况下都不能超过8小时。5.5 先前的规定仅仅应用于转向架、摇枕、钩尾框、缓冲器箱体、缓冲单元和牵引梁。要求生产厂家去开发和文件化热处理标准，其标准包括过程描述、过程控制程序和记录保持的相关要求。提供和复查这些文件是铸造厂取得许可过程的一部分内容，并用这些文件来确保铸件进

6、行正确的热处理。热处理炉的温度必须由带有记录装置的高温温度计来控制，其中记录仪器可以生成时间温度记录曲线，并在曲线记录上标出日期和炉次。每炉铸件热处理的记录表，应反映有关该炉次热处理的全部情况，包括：1) 铸件类别；2) 规定的热处理工艺；3) 装炉铸件编号(若不能做到，应记录熔炼炉号)；4) 试块或随炉装入的试棒编号；5）热处理实际时间。(生产厂)如要改变生产工艺，应向AAR提交一份建议书，详细说明更改的内容，请予认可。该申请书更改的建议，必须保证符合本规范的要求。高温计每3个月要校验一次。自动记录的时间温度曲线、热处理炉的记录和高温计校验单等，均应保存3年，以备用户需要时查阅。5.3 试片

7、重量在150磅(约68.03Kg，1Ib0.45359237Kg)及超过150磅(约68.03Kg)的所有铸件，都至少铸有2块试片，但不多于4块。重量在150磅(约68.03Kg)以下的铸件，是否铸出试片，根据用户或有关代表的要求而定。试块安置的位置，应保证在检查人员取下试片后，就能鉴别出铸件是否经过热处理。如果试片显示铸件没有被热处理，则铸件必须进行热处理。标准试片的尺寸为：高1inch(25.4mm)×宽1inch×厚1/2(12.7mm)或5/8(15.875mm)inch，要附铸在铸件上。6.0化学性能及试验6.1化学成分经化学分析，钢的成分符合下述规定：元素A、B

8、和B+级C、D和E级碳 CMax 0.320.32锰 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+级钢 在规定的最高含碳量以下，每降低0.01%的含碳(C)量，允许把规定的最高含锰(Mn)量提高0.04%，但最高允许提到1.2%的极限值。6.1.2除6.1条款规定的成分外，其它元素的含量可由生产厂选择，以获得所规定的机械性能。每个厂家对影响冲击性能和焊接性能的元素必须制定要求。对最终铸件碳当量（CE）有影响的元素要求进行计算。对于A、B和B+级钢，并按照下面给定的公式和在表6.1中的最大含量情况

9、下，碳当量应0.72。对于C、D和E级钢，碳当量0.88。下面公式（已经给定并可以有生产厂来调整）用来计算碳当量。当计算金属液的碳当量时，C、Mn和Si的实际读数与其他相关元素一起来计算。 CE=C+(Mn+Si)/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/156.2淬透性6.2.1 D和E级钢除了钩锁铁外，其他零件应采用标准的顶端淬火试验方法，测定其距淬火端7/16inch(11.1125mm)处的最低硬度与前述钢含碳量的关系如下：碳(C)%最低硬度RC换算的最低硬度BHN0.25302860.250.30333110.310.32353276.2.2试验次数对于D级和E级钢，在连续10炉

10、顶端淬火试验合格后，生产厂每月至少试验一次。6.2.3淬透性的计算对于每炉淬火加回火的钢，应按最近修订的ASTM A225规范的附录的方法，来计算其理想临界直径(DI)。所计算的DI值应作为数据记录在第3.0条规定的机械性能和化学分析报告中。6.3化学分析6.3.1钢水包中取样分析生产厂必须在每个钢水包浇到最初25%的铸件时，取样分析其C、Mn、P、S、Si和其它合金元素的含量。分析结果应根据用户要求，提供给用户或用户代表，并应符合6.1条的规定。如采用钻屑分析，则必须在试块表面以下，至少1/4inch(6.35mm)深度钻样。6.3.2 每炉钢的最终分析生产厂必须将每炉钢水加入所有的合金元素

11、后，或最后一个合格铸件作为代表，分析其含Mn量。分析结果应根据用户的要求提供给用户或用户代表，并应符合6.1条的规定。如采用钻屑分析，则必须在试块表面以下，至少1/4inch(6.35mm)深度钻样。6.4验证分析用户可以在已拉断的拉伸试样或在每炉铸件上取样分析，其化学成分应符合第6.1条的规定。钻样分析时，应在试样表面以下1/4inch(6.35mm)钻样，而且不能影响铸件的正常使用。7.0机械性能及其试验7.1 拉伸试验的试棒7.1.1根据生产厂的选择，拉伸试验的样棒可以附铸在铸件上，也可以附铸在浇注系统上，或者按最近修订的ASTMA370标准制订的基尔试块制作。7.1.2生产厂制造的基尔

12、试棒块的方法，应是其正常的工艺方法。7.1.3在热处理后，每炉钢都要测定其机械性能。每炉钢的样棒都应以它所代表的的同一等级铸件以相同方式一起热处理，在热处理装炉时，同一等级钢的至少带一根样棒，并要有测定和记录的机械性能。分批进行热处理装炉，规定为同一等级钢的所有铸件装在同样的热处理炉中。流水作业热处理装炉，规定为在某一热处理循环周期内，同一等级钢的所有铸件通过炉内的给定位置。7.2拉伸试验7.2.1应按照最近修订的ASTM-A370标准钢制品机械性能试验的标准方法和规定进行拉伸试验，试样尺寸采用该技术条件中规定的直径为1/2inch(13mm)、标距为2inch (50mm)。试样必须从7.1

13、.1条规定的样棒中制取。7.2.2铸件用钢的机械性能应符合下列最低要求：注：Ksi与MPa的量纲关系值约为1：6.89476A级钢(Ksi)B级钢B+级钢C级钢D级钢E级钢不退火退火或正火KsiKsiKsiKsiKsi拉力强度Ksi6060708090105120屈服点Ksi3030385060851002”延伸率22262424221714断面收缩率303836364535307.2.3生产厂应按照熔炼炉号的试样进行试验，并记录试验结果(有缺陷的试样除外)。每个级别钢种的每一炉钢必须有一根试样作检验。如果试样在加工时发现有缺陷，或者在拉伸试验以后发现有缺陷，则该试样报废，并另换一根试棒作试验

14、。这些拉伸试样应从7.1.1条规定的样棒中制取。发运铸件之前，试验结果必须符合7.2.2的要求。7.2.4若任一根拉伸试样的延伸率(%)低于规定值，而且断口的任何部位与试验前刻在试样上标距中心的距离大于3/4inch(19.05mm)时，允许重新取样试验。这些拉伸试样应从7.1.1条规定的样棒中制取。7.2.5 交付时，用户可从铸件上制取试样(试样有缺陷的除外)，其拉伸强度和屈服强度至少达到7.2.2条所规定值的80%。7.3冲击试验7.3.1钢的冲击韧性，要按照ASTM A370标准中图11所规定的“A”型标准的摆锤式(Charpy-V)V形缺口试样进行测定。试样应从7.1.1条规定的样棒中

15、制取。每次试验必须测定同一炉次3个冲击试样的吸收能量，并取其平均值。其值应符合下列试验温度下的最低要求(1Ft1.3333J)：铸钢温度能量Ft-磅焦耳JB和B+级206.71520C级(正回)017.81520C级(淬回)40402027D级40402027E级404020277.3.2应按照最近修订的ASTM- A370钢制品机械性能试验的标准方法和规定测定试样的冲击性能。7.3.3生产厂应对各个熔炼炉次的试样作试验，并记录测试结果，包括其化学成分，若试样有缺陷不算。试验的频率为每个级别钢、每周试验一炉。这些试样是该炉钢水浇注到最后25时才能浇注，并应从7.1.1条规定的试块中制取。7.3

16、.4生产厂可选择动态撕裂试验(DT) (ASTME604)或者无塑性转变试验ASTME208)来代替冲击性能试验。试块应从7.1.1条规定的试棒中制取。7.3.4.1动态撕裂试验要求测定同一炉号的3个试样，在7.3.4.3条规定的温度下，其平均吸收能量最低值为50ft-磅(67J)。7.3.4.2无塑性转变试验应包括在表7.3.4.3条所规定的温度下试验2件试样。这2件试样均应具有“无断裂”的性能。7.3.4.3动态撕裂试验和无塑性转变试验的温度为：钢的级别试验温度B和B+级6015.6C级(正回)6015.6C级(淬回)-60-51D级-60-51E级-60-517.3.5用户可以自费从铸件

17、上取样作验证试验。试验结果应符合7.3.4条规定的最低值。7.4硬度除产品技术条件另有规定外，铸钢件的布氏硬度必须在下列范围以内：材料级别硬度范围BHN(布氏)HRC-150Kg(洛氏)A108160（4）B和B+137208（14）C179241（8）22D211285（16）30E2413112333根据ASTM- A370的规定，应在磨去脱碳层的表面上测量其硬度。这可以像补充其他试验结果一样用于过程检验。硬度试验可以在同一炉次的铸件或试棒上进行。8.0 小批订货的试验数量铸件重量一旦超过180磅(81.65Kg)时的小批量订单，由于订货数量、可用的模型和铸造装备等原因，而使1炉钢在浇注订

18、货铸件的数量不超过5件，此时第7.0条要求的机械性能，可用同炉一起浇注并附铸在其它一些铸件上的多余或备用的试样来测定。9.0重新热处理如果铸件的机械性能不符合规定的要求，铸造厂可以对该批次铸件重新热处理，但重新热处理的次数不能超过二次，而且应按第7条的规定，重新进行机械性能测定。外形质量及精整10.0外形质量所有铸件均应精工制作，并符合生产前用户提供的图纸尺寸；若用户没有提供图纸，则应符合用户提供的模型所基于的尺寸。11.0精整提交检验的铸件，不得有任何有害的缺陷，并应清理干净。12.0缺陷的焊修12.1缺陷的焊修 生产厂家必须对铸件的焊修制定专门的程序，但不要受是否是铸件的关键部位或非关键部

19、位的焊修的限制。这个要求也应该融入到生产厂家的程序中。焊修前必须将缺陷彻底去除。要焊补的部位必须铲修出坡口，以便使焊接牢固。在不能从铸壁两侧施焊的部位，焊坡的最大深度必须要求在焊坡底部与相对的铸壁之间至少留有1/8”(3.175mm)的本体金属。在有贯穿的缺陷且便于从铸壁两侧都能施焊的部位，则应铲修呈双“V”或“U”形坡口后，从两侧进行焊补。在有贯穿缺陷而又不便于从铸壁两侧进行施焊的部位，可以在背面衬托一块表面光滑而又干净的铜板进行焊补，除非专用的产品技术条件不允许用这种方法进行焊补。12.2 焊接、焊工和焊接工艺应按照最新修订的AWS15.1铁路焊接规范进行认证。12.3可采用电弧焊方法来修

20、复铸件的缺陷，这种方法可使焊缝获得良好的熔敷效果，并在热处理后，焊缝的最低机械性能应相当于母体金属的水平。可以在热处理前或热处理后进行焊补。焊后需热处理，应在零件的产品技术条件中注明。12.4铸件温度低于40(4.4)时，A、B、B+、C、D或E级钢铸件不得施焊。允许局部预热到40以上。预热温度不可以超过600（24868)。12.5 A级钢铸件的焊修如果采用药皮焊条保护焊工艺，应采用：E6015、E6016、E6018或同等级的焊条。12.6 B和B+级钢铸件的焊修如果采用药皮焊条保护焊工艺，应采用低氢型焊条的类型如下：对于B级钢AWS/ASTM E7015、E7016、E7018、E8015、E8016、E8018或同等级的焊条；对于B+级钢AWS/ASTM E8015、E8016、E8018、E9015/E9016或同等级的焊条。12.7 C级钢铸件的焊修如果采用药皮焊条保护焊工艺，应采用AWS/ASTM E9015、E9016、E9018或同等级的低氢型焊条。为了在热处理后获得更好的机械性能，生产厂可选择AWS/ASTM E10015、E10016、E10018或同等级的低氢型焊条。12.8 D级钢铸件的焊修如果采用药皮焊条保护焊工艺，应采用AWS/ASTM E11015、E11016、E