可锻铸铁管件材料机械性能试验和研究

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1、可锻铸铁管件材料机械性能的试验与研究李国林材料的机械性能是可锻铸铁管件非常重要的技术指标，它直接关系着管路的安装和使用效果。ISO49:1994和国际上大多数国家的可锻铸铁管件标准都规定，生产可锻铸铁管件应采用机械性能不低于300-06的黑心可锻铸铁（JISB2301:2004标准规定可采用270-05牌号）。为了确保产品质量，人们在长期的生产过程中积累了丰富的实践经验，研究发明了许多试验方法并将其纳入相关的标准。常用的试验方法一般有以下几种：1按GB/T9440《可锻铸铁件》标准规定制做拉伸试棒，按GB/T228《金属

2、拉伸试验方法》标准规定,用万能材料试验机进行拉伸试验。这种方法是,在可锻铸铁产品进行浇注的同时按GB/T9440《可锻铸铁件》标准的相关要求制作材料试验拉伸试棒，并与同炉浇注的产品同炉进行热处理后，将试棒按照相关要求标距并装卡在万能材料试验机上进行拉伸试验。KTH300-06牌号的可锻铸铁抗拉强度为≥300MPa,伸长率≥6%。2JISB2301-1976日本工业标准《螺纹连接型可锻铸铁制管子接头》推荐了一种压扁试验方法。这种方法是在管件热处理之后加工螺纹之前进行。根据管件规格的不同按规定从管件毛坯端部取下相应宽度（见表

3、1）的轮状试片，躲开管件分型面45°角处装卡在压力试验机或台虎钳上，以每分钟17-20mm的速度压下。2″以下管件变形率5%，2-1/1″3管件变形率3%，在这种情况下任何部位都不能产生局部断裂现象为合格合格，否则为不合格。表1规格（mm）8-10152025-324050658090100125150试片宽度（mm）7891011121315161718203GB3287-82标准规定管件应作胀裂试验。其方法是用未经热处理的A3钢柱，按1:16的锥度做成管螺纹胀裂试验螺柱，这个螺柱的管螺纹锥度与锥管内螺纹是相互吻合的。

4、在做胀裂试验之前螺纹内需涂油润滑，然后将胀裂试验螺柱旋进管件至手拧不动为止，再借助其他辅助力旋进5个螺距，管件不能产生破裂现象。实践证明，检验管件产品机械性能的上述三种试验方法都是相当可靠的。为什么这样说呢？根据GB3287-82的要求，笔者曾经反复多次试验。基准平面都在合格范围之内的内外螺纹管件，在不借助其他外力的情况下，直接用手拧最多能旋进4个螺距，再借助其他外力最多还可以旋进3个螺距，加在一起一共是7个螺距。如果再加力往里旋进，很可能在巨大压力和摩擦力的作用下产生高温而使内外螺纹焊接在一起，不能再行拆卸。用手旋合4

5、个螺距后正好使内外管螺纹的基准平面在距内螺纹管件端面半个螺距处重合，此时外螺纹尚未对内螺纹管件产生膨胀力。如果再借助其他辅助力旋进，外螺纹就会对内螺纹产生相当大的膨胀力，管件的周长随着膨胀力的增加持续延长而不断裂，这就需要管件材料具有良好的韧性，也就是伸长率。3牌号为300-06的可锻铸铁的延伸率是6%。GB3287-82《可锻铸铁管路连接件技术条件》标准规定的胀裂试验方法是，在不借助外力的情况下用手旋合后再借助外力旋进5个螺距。管件受胀而不产生破裂需要的延伸率是多少呢？下面我们以1英寸的管件为例，根据基本原理计算一下。

6、我们知道锥管螺纹的锥度为1:16，也就是说随着管螺纹轴线的延长和缩短管件的直径随之变化，管螺纹轴线每延长16mm,螺纹直径就延长1mm。1英寸管件的螺距是每英寸（25.4mm）11扣，25.4÷11≈2.309mm,5个螺距相当于轴线延长2.309×5=11.545mm,螺纹直径延长（11.545÷16×1）约0.72mm,周长延伸（0.72mm×3.14）约2.26mm,1英寸管件基准平面的螺纹小径为30.291mm,周长约为（30.291×3.14）95mm,相当于伸长率约为（2.26mm÷95mm×100﹪）2.4

7、%。也就是说假设用手拧不动后再借助其它辅助力旋进5个螺距，只需材料具有≥2.5%的延伸率就能满足管件对材质的韧性要求。基于上述分析，伸长率为5%以上的可锻铸铁韧性完全能够保证可锻铸铁管件的使用效果，能够确保管件在使用过程中不崩不裂。3