UTMATTNING AV GJUTSTÅL. Stefan Gustafsson Ledell

020531 UTMATTNING AV GJUTSTÅL Stefan Gustafsson Ledell

020531 UTMATTNING AV GJUTSTÅL Stefan Gustafsson Ledell Svenska Gjuteriföreningen Box 2033, 550 02 JÖNKÖPING Tel 036 30 12 00 Fax 036 16 68 66 Info@gjuteriforeningen.se www.gjuteriforeningen.se

2002, Svenska Gjuteriföreningen

SVENSKA GJUTERIFÖRENINGEN INNEHÅLLSFÖRTECKNING TILLKOMST 1 SAMMANFATTNING 1 1 INLEDNING 2 2 UTMATTNING ALLMÄNT 2 3 UTMATTNINGSPROVNING 3 3.1 Material 3 3.2 Metod 4 3.3 Maskin 4 3.4 Provstav 4 3.5 Provning 5 4 WÖHLERDIAGRAM 5 4.1 Beräkning av utmattningsgränsen enligt trappstegsmetoden 5 4.1.1 Allmänt 5 4.1.2 Val av steglängd 5 4.1.3 Val av spänningsnivå 6 4.1.4 Beräkning av minst antal provstavar som behövs för att utföra provningen 6 4.1.5 Utförande 6 4.1.6 Beräkning av utmattningsgränsen (=m=medelvärde) 7 4.1.7 Beräkning av standardavvikelsen 7 4.1.8 Beräkning av intervallet vid en viss konfidens 7 4.1.9 Beräkning av konfidensintervall och utmattningsgräns under provningen 8 4.2 Beräkning av den lutande linjen 8 4.2.1 Provningen 8 4.2.2 Beräkning av den lutande linjen på Wöhlerkurvan 8 Sida

SVENSKA GJUTERIFÖRENINGEN 5 UTMATTNINGSRESULTAT 9 5.1 Gjutstål SS 1306-02 9 5.2 Gjutstål SS 2172-21 10 5.3 Gjutstål SS 2225-23 11 5.4 Gjutstål SS 2343-12 12 5.5 Gjutstål SS 2377-12 13 5.6 Gjutstål SS 2387-14 14 5 SLUTSATS 15 6 REFERENSER 15 7 BILAGOR Bilaga 1 Exempel på utmattningsprovning enligt trappstegsmetoden 16 Bilaga 2 Provstav som användes vid provningen 18 Bilaga 3 Provstavsämne av gjutstål 19 Bilaga 4 Utmattningsmaskinen som användes vid provningen 20 Bilaga 5 Övriga provningsresultat samt data från ämnestillverkningen 21

SVENSKA GJUTERIFÖRENINGEN 1 TILLKOMST Denna gjuteriföreningsskrift utgör slutrapport för projektet G491 och G507. I dessa projekt har utmattningsdata för olika varianter av gjutstål framtagits. Rapporten har sammanställts av Stefan Gustafsson Ledell vid Svenska Gjuteriföreningen, Jönköping. Arbetet har utförts av Stefan Gustafsson Ledell och Magnus Wihed. Arbetet har finansierats med bidrag från Svenska Gjuteriföreningens ramprogram och insatser från i projektens deltagande företag. Ledamöter i Gjuteriföreningens stödkommitté för projektet har varit: Marko Leinonen, KeyCast Kohlswa AB (Ordförande) Jan Gustavsson, Keycast Ljungby AB Ellinor Ohlsson, Nya Kohlswa Gjuteri AB Gunnar Åkerström, Volvo Teknisk Utveckling I stödkommittén har även en representant från Scana Stavanger AS ingått. I samband med dessa projekt utfördes också en omfattande litteraturstudie, för att se vilka utmatningsdata som redan fanns framtagna för gjutstål. Litteraturstudien är presenterad i gjuteriföreningsskrift 990215. SAMMANFATTNING Denna rapport redovisar utmattningsdata för sex vanliga gjutstål, SS 1306-02, SS 2172-21, SS 2225-23, SS 2343-12, SS2377-12 och SS2387-14. Före dessa stål har både utmattningsgräns och hela Wöhlerdiagram tagits fram. Denna rapport beskriver även noggrant hur provningen har utförts. För att ta fram utmattningsgränsen har trappstegsmetoden använts. Den lutande linjen på Wöhlerkurvan togs fram genom att man körde på två olika spänningsnivåer. Därefter utfördes en rätlinjig regression för att få fram lutningskoefficienten på linjen. Provningen urfördes med en resonansmaskin genom drag-tryck metoden, amplitudspänningen varierade mellan drag och tryckspänningar med medelspänningen noll. Provstaven som användes var rund med en midja på diameter nio millimeter.

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 2 1 INLEDNING Utmattning är ett område som varit känt i över 150 år och är fortfarande en av de vanligaste haveriorsakerna. Utmattningsbrott är komplexa och svåra att förutsäga eftersom de uppkommer även när den maximala lasten är betydligt lägre än materialets draghållfasthet. Det är väldigt viktigt att veta ett materials utmattningsegenskaper vid konstruktion av komponenter som utsätts för någon form av växlande belastning. För att kompensera risken för utmattning blir kanske dimensioneringen något kraftigare än nödvändigt, vilket medför onödigt hög vikt på gjutgodset. 2 UTMATTNING ALLMÄNT Utmattning sker då ett föremål utsätts för upprepade eller varierande belastning vilket medför att materialet försvagas och slutligen brister. Utmattningsbrott sker även om den maximala belastningen är betydligt lägre än materialets draghållfasthet. Även om utmattning som haveriorsak varit känd i över 150 år är det fortfarande en av de vanligaste haveriorsakerna. Cirka 90% av alla haverier orsakas i praktiken av utmattning. Tre faktorer bidrar till uppkomsten av utmattningsbrott: en tillräckligt hög maximalspänning, tillräckligt stor spänningsvariation, och ett tillräckligt antal belastningscykler Utmattningsbrottet ligger oftast vinkelrätt mot belastningsriktningen. Materialets känslighet mot utmattning beror av en mängd faktorer som spänningskoncentration, korrosion, temperatur, restspänningar, ytfinhet m.m. Den som utförde de första utmattningsförsöken var en tysk forskare vid namn Wöhler. Han fann att om man ritade upp spänningsamplituden mot logaritmen av brottcykeltalet så fick stål en markerad utmattningsgräns. Dessa diagram kallas Wöhlerdiagram och är det vanligaste sättet att redovisa utmattningsprovningen (se bild 1). För vissa material finns ingen utmattningsgräns t.ex. aluminium. Utmattningsprovning kan ske på många olika sätt t.ex. genom roterande böjning, planväxlande böjning, vridning, dragning, drag och tryck m.m. Vanligtvis görs utmattningsprovning av provstavar, antingen runda eller platta, men den kan också göras av hela komponenter.

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 3 Wöhlerdiagram - Stål Wöhlerdiagram - Aluminium 1000 1000 Log Spänningsnivå (MPa) Log Spänningsnivå (MPa) 100 1000 10000 100000 1000000 10000000 Log Antal cykler (N) 100 1000 10000 100000 1000000 10000000 Log Antal cykler (N) Bild 1 Wöhlerdiagram för stål respektive aluminium. 3 UTMATTNINGSPROVNING 3.1 Material Utmattningsprovningen utfördes på sex olika materialvarianter. De olika varianterna var: Tabell 3.1 De materialvarianter som undersöktes. Svensk Standard SS 1306-02 SS 2172-21 SS 2225-23 SS 2343-12 SS 2377-12 SS 2387-14 Närmast motsvarande europeisk standard Pr EN 10293-2, GS200 Pr EN 10293-2, G20Mn5 Pr EN 10293-3, G25CrMo4 SS-EN 10283, GX5CrNiMoN19-11-3 SS-EN 10283, GX2CrNiMoN22-5-3 SS-EN 10283, GX4CrNiMoN16-5-1 Utmattningsresultaten från de olika materialvarianterna finns redovisade under kapitel 5. Övriga provningsresultat och data från ämnestillverkningen framgår av bilaga 5. Utöver de parametrar som framgår har även mikrostrukturen undersökningar undersökts för alla materialvarianter.

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 4 3.2 Metod Utmattningsprovningen utfördes genom drag-tryck metoden med R = -1, d.v.s. amplitudspänningen varierar mellan drag och tryckspänningar med medelspänningen noll (se bild 2). R värdet beräknar man genom att dividera den minsta spänningen med den maximala. Spänningar som är positiva betraktas som dragspänningar och de som är negativa som tryckspänningar. 3.3 Maskin 3.4 Provstav Bild 2. Drag-tryck metoden med R = -1. Utmattningsmaskinen som användes var en resonansmaskin som arbetar med egenfrekvensen (se bilaga 4). Maskinen klarar ± 75kN i dynamisk last och kan köras både med drag som tryckspänningar. På utmattningsmaskinen finns olika tyngder som gör att maskinen går med rätt frekvens. Provstaven eller komponenten som ska provas är inspänd mellan två backar. Både runda och platta provstavar samt även komponenter går att prova. Maskinen står på en massiv fot som i sin tur står på fyra fjädrar. Provstaven som användes vid provningen var en oanvisad provstav URU 4b (Volvobeteckning), (se bilaga 2). Den var cylindrisk med en midja på mitten, vars radie var 37 mm. Minsta diametern var 9 mm, och anvisningsfaktorn, k t var 1,05. Skallarna på provstavarna var gängade och provstaven skruvades fast i de båda backarna på utmattningsmaskinen. Provstavarna var tagna ur ett provstavsämne enligt svensk standard SIS 11 21 32 eller motsvarande (se bilaga 3). Fyra provstavar togs ur ett provstavsämne. Före provningen röntgades provstavarna för att kontrollera eventuell defekt förekomst. Som acceptansgräns användes nivå 3 enligt ASTM E466.

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 5 3.5 Provning 4 WÖHLERDIAGRAM För varje materialvariant togs ett Wöhlerdiagrammet fram, d.v.s både utmattningsgränsen och den lutande linjen. Utvärderingen av utmattningsgränsen utfördes enligt trappstegsmetoden. I kapitel 4.1 beskrivs hur man teoretiskt kan ta fram utmattningsgränsen med hjälp av trappstegsmetoden. När man utför utmattningsprovning får man antingen brott eller genomlöpare. Genomlöpare är när provningen avbryts utan att provstaven har gått till brott. Ofta sätter man ett kriterie för när provstaven ska betraktas som genomlöpare och i detta fall sattes 10 7 cykler. Provningen utfördes i normal inomhusmiljö, d.v.s i luft och vid rumstemperatur. Utmattningsdata brukar redovisas i Wöhlerdiagram. De båda axlarna (x och y) på Wöhlerdiagrammet ska vara logaritmiska och på y-axeln ska amplitudspänningen redovisas och på x-axeln ska antal cykler redovisas (se bild 1 ovan). Ett Wöhlerdiagram består av två delar, utmattningsgränsen och den lutande linjen. Den horisontella linjen i diagrammet motsvarar utmattningsgränsen och den lutande linjen beräknas fram utifrån två nivåer (se 4.2). Här nedan beskrivs hur man teoretiskt kan bestämma Wöhlerdiagrammet för ett material. I Bilaga 1 ges också ett exempel på där utmattningsgräns och den lutande linjen har bestämts. 4.1 Beräkning av utmattningsgränsens enligt trappstegsmetoden 4.1.1 Allmänt 4.1.2 Val av steglängd Trappstegsmetoden innebär att första provet utförs på en spänningsnivå som uppskattas ligga nära utmattningsgränsen. Blir det en genomlöpare höjer man ett förutbestämt steg. Blir det brott sänker man ett steg. Man utför provningen tills tillräcklig konfidens har uppnåtts. Utifrån dessa resultat beräknas sedan utmattningsgränsen. Det första som måste bestämmas är steglängden, d.v.s hur långt det ska vara mellan två spänningsnivåer, t.ex. 20 MPa. Steglängden ska vara mellan 0,5-2,0 gånger provets standardavvikelse, och provets standardavvikelse är i sin tur ca 2-5 % av brottgränsen.

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 6 4.1.3 Val av spänningsnivå För gjutstål brukar steglängden vara ca 15-30 MPa, vilket blir ca 10 % av utmattningsgränsen. När steglängden är bestämd ska spänningsnivån bestämmas, d.v.s. vilken nivå som det första provet ska köras på. Lämpligt kan vara att lägga spänningsnivå något över den tänkta utmattningsgränsen, d.v.s. ca 50-60 % av brottgränsen. Blir det brott kan man då använda samma resultat till den lutande linjen. 4.1.4 Beräkning av minst antal provstavar som behövs för att utföra provningen Innan provningen påbörjas bör man räkna hur många provstavar som behövs för att utföra provningen vid en viss konfidensnivå med ett visst intervall. Detta görs för att få en uppfattning om vilken omfattning provningen innebär och vilket antal provstavar som erfordras. Minsta antalet provstavar beräknas enligt följande: σ Z σ m µ = Z n = n m µ 2 där m µ = Intervallet, t ex ±20 MPa Z = Normalfördelningsfaktorn (=1,96 vid 95 % konfidens) Med konfidens menas vilken sannolikhet det är att värdet hamnar inom ovanstående intervall. σ = Uppskattad standardavvikelse (ca 2-5 % av brottgränsen) n = Minst antal inträffade händelser. Minst antal provstavar = 2 x n 4.1.5 Utförande När man valt spänningsnivå och steglängd kan utmattningsprovningen börja. För att underlätta utvärderingen av provresultatet kan ett formulär användas (se bilaga 4), där man fyller i spänningsnivåerna och provresultatet, d.v.s. om det blev brott eller genomlöpare. Utifrån formuläret beräknas sedan utmattningsgränsen (=medelvärdet) och standardavvikelse. Man kan sedan beräkna intervallet vid en viss konfidens.

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 7 4.1.6 Beräkning av utmattningsgränsen (=m=medelvärde) m = A x + d F ± 0 05, 4.1.7 Beräkning av standardavvikelsen där A och F fås ifrån formuläret (se bilaga 4) x 0 = Lägsta spänningsnivån som använts i provningen d = steglängden A och F skall baseras på de minst inträffade händelserna, d.v.s. antingen brott eller genomlöpare. Är den minst inträffade händelsen brott skall det vara ett minustecken i parentesen, annars ett plustecken. s d F B A 2 = 1, 62 2 + 0, 029 F där F, A och B tas ifrån formuläret (bilaga x) 4.1.8 Beräkning av intervallet vid en viss konfidens s gäller endast om F B A 2 2 > 03,. Om talet är mindre än 0,3 är det för lite F spridning i provresultatet, d.v.s. steglängden har varit för stor. Eftersom standardavvikelsen uppskattas utifrån provresultatet skall student t- fördelning användas. m G t s n 1 µ = n där G är en korrektionsfaktor enligt Dixon/Mood. Denna faktor sätts oftast till 1. t n-1 = student t-faktor. Fås utifrån tabell vid ett visst antal frihetsgrader och vid en viss konfidens (bilaga 3). n = Minst inträffade händelser (antal brott eller genomlöpare) n - 1 = Frihetsgrader = minst antal inträffade händelser (brott/genomlöpare) minus ett s = standardavvikelse

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 8 4.1.9 Beräkning av konfidensintervall och utmattningsgräns under provningen Efter hand som provningen pågår kan man beräkna utmattningsgränsen och konfidensintervallet. När tillräcklig konfidens erhållits t.ex. 95 % kan provningen avbrytas. Student t-fördelning ska användas. t = m µ s n 4.2 Beräkning av den lutande linjen 4.2.1 Provningen Konfidensintervallet avläses ur tabell med hjälp av t-värdet (bilaga x) Utmattningsprovningen för bestämning av den lutande delen går till på följande sätt: Två spänningsnivåer väljs, en låg och en hög nivå. Dessa nivåer måste ligga på den lutande delen. Den högsta nivån bör ligga på ca 10 000 50 000 cykler, och den lägsta på ca 200 000 1 000 000 cykler. Man bör köra minst 4-5 stycken provstavar på respektive nivå. Varje prov måste gå till brott för att kunna utvärderas. Inträffar en genomlöpare är nivån för låg. Det bör vara 2 dekader mellan nivåerna, d v s. minst två tiopotenser mellan nivåerna t.ex. låg nivå=1 000 000 och hög nivå=10 000 cykler, men detta är svårt att uppnå vid denna typ av provning. 4.2.2 Beräkning av den Lutande linjen på Wöhlerkurvan För att kunna rita upp den lutande delen av kurvan måste lutningen beräknas, och det kan göras genom följande ekvation: 1 Logσ = a log N k där σ = spänningsnivån (amplituden) a = Konstant 1/k = Lutningen på linjen (lutningskoefficienten) N = Antal cykler För att beräkna 1/k skall en rätlinjig regression utföras på logσ och log N vid de två nivåerna. Konstanten a beräknas genom minsta kvadratmetoden. Jämför med räta linjens ekvation y= m k x.

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 9 5 UTMATTNINGSRESULTAT 5.1 Gjutstål SS 1306-02 Här nedan redovisas de utmattningsdata som tagits fram för de olika materialvarianterna i detta projekt. Svensk standard Utmattningsgräns σ D (MPa) Brottgräns R m (MPa) σ D / R m SS 1306-02 248 ± 18 1 494 0,50 1 Intervallet gäller vid 95 % konfidens Lutande linjens ekvation: Log(y) = -0,028 Log(x) + 2,60 * Antal Provstavar använda: Totalt: 20 st Utmattningsgräns: 12 st Lutande linjen: 8 st * * Den lutande linjen saknas. För kommentar, se slutsats.

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 10 5.2 Gjutstål SS 2172-21 Svensk standard Utmattningsgräns σ D (MPa) Brottgräns R m (MPa) σ D / R m SS 2172-21 244 ± 7 1 536 0,46 1 Intervallet gäller vid 95 % konfidens Lutande linjens ekvation: Log(y) = -0,049 Log(x) + 2,72 Antal Provstavar använda: Totalt: 27 st Utmattningsgräns: 15 st Lutande linjen: 12 st

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 11 5.3 Gjutstål SS 2225-23 Svensk standard Utmattningsgrän s σ D (MPa) Brottgräns R m (MPa) σ D / R m SS 2225-23 281 ± 16 1 746 0,38 1 Intervallet gäller vid 95 % konfidens Lutande linjens ekvation: Log(y) = -0,080 Log(x) + 2,99 Antal Provstavar använda: Totalt: 31 st Utmattningsgräns: 16 st Lutande linjen: 15 st

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 12 5.4 Gjutstål SS 2343-12 Svensk standard Utmattningsgräns σ D (MPa) Brottgräns R m (MPa) σ D / R m SS 2343-12 219 ± 5 1 531 0,41 1 Intervallet gäller vid 95 % konfidens Lutande linjens ekvation: Log(y) = -0,002 Log(x) + 2,36 * Antal Provstavar använda: Totalt: 26 st Utmattningsgräns: 11 st Lutande linjen: 15 st * * Den lutande linjen saknas. För kommentar, se slutsats.

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 13 5.5 Gjutstål SS 2377-12 Svensk standard Utmattningsgräns σ D (MPa) Brottgräns R m (MPa) σ D / R m SS 2377-12 324 ± 7 1 669 0,48 1 Intervallet gäller vid 95 % konfidens Lutande linjens ekvation: Log(y) = -0,013 Log(x) + 2,59 * Antal Provstavar använda: Totalt: 26 st Utmattningsgräns: 16 st Lutande linjen: 10 st * * Den lutande linjen saknas. För kommentar, se slutsats.

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 14 5.6 Gjutstål SS 2387-14 Svensk standard Utmattningsgräns σ D (MPa) Brottgräns R m (MPa) σ D / R m SS 2387-14 321 ± 32 1 906 0,35 1 Intervallet gäller vid 95 % konfidens Lutande linjens ekvation: Log(y) = -0,183 Log(x) + 3,65 Antal Provstavar använda: Totalt: 22 st Utmattningsgräns: 14 st Lutande linjen: 8 st

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 15 6 SLUTSATS 7 REFERENSER Denna rapport redovisar utmattningsdata för sex olika gjutstål. Utmattningsgränsen har ett linjärt förhållande till materialets brottgräns och för dessa gjutstål varierar förhållandet mellan 0,35 till 0,50. Utmattningsgränsen har bestämts med hjälp av trappstegsmetoden och för den den lutande linjen har två spänningsnivåer valts för att sedan utföra en rätlinjig regression, vilket ger lutningen på linjen. Därefter har ett så kallat Wöhler diagram upprättats. Den lutande linjen för variant SS1306, SS2343 och SS2377, har ej fåtts fram, sannolikt p.g.a. materialens egenskaper i förhållande till maskintypen som användes (se avsnitt 3.3.). 1 Lindeborg, B: Utmattningshållfasthet hos segjärn, aducerjärn och gjutstål, Mekanresultat 83007, Augusti 1983 2 Avd för produktutveckling: Dimensionering mot utmattning, del 1 Normalmetod, Mekanresultat 77004, September 1977 3 Jarfall, L: Dimensionering mot utmattning, del 2 Specialmetoder, Mekanresultat 80002, Maj 1980 4 Gustafsson, S: Utmattning av gjutstål, litteraturstudie, Gjuteriföreningsskrift 990215, februari 1999 5 Dixon/Mood

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 16 BILAGA 1 EXEMPEL PÅ UTMATTNINGSPROVNING ENLIGT TRAPPSTEGSMETODEN Provning Utmattningsdata enligt drag-tryck metoden skall tas fram för ett gjutstål. Trappstegsmetoden skall användas. Beräkning av minst antal provstavar Utmattningsgränsen skall bestämmas med 95 % konfidens (sannolikhet) med ett intervall på ± 10 MPa. Brottgränsen för gjutstålet är 600 MPa Uppskattad standardavvikelse: ca 3 % av R m medför 18 MPa. Z σ n = m µ 2 196, 18 = = 10 2 12,4 Beräknat uppskattat antal provstavar = 2 x 12,4 = 24,8 25st Utförande Medan provningen utförs fyller man i formuläret nedan. Spänningsnivåerna fylls i formuläret fyller man i ett o om det blir ett brott eller ett x om det blir en genomlöpare. Sedan beräknas F, A och B. I det här fallet blev F = 9, A = 12 och B = 22.

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 17 Beräkning av utmattningsgränsen, m (=medelvärde) Utmattningsgränsen kan nu beräknas enligt följande: A m= x + d ± F = + + 0 0, 5 225 25 12 0, 5 = 270, 8 271 9 MPa Beräkning av standardavvikelsen, s F B A 2 F 2 922 12 = 2 9 2 = 067, > 03, s kan användas s d F B A 2 2 922 12 = 162, 2 + 0029, = 162, 25 2 + 0, 029 = 28, 2 F 9 MPa Beräkning av intervallet Minst antal händelser = genomlöpare = 9 st Frihetsgrader = 9-1 = 8 st Student t-faktorn, t n-1 = [Ur tabell: 95 % konfidens = 0,975, 8 frihetsgrader] = 2,306 m G t s n 1 µ = n = 10 8282,, 9 = 21, 7 22 MPa Tycker man att intervallet är för stort kan man fortsätta provningen. Slutsats Utmattningsgränsen för gjutstålet är: 271 ± 22 MPa med 95 % sannolikhet

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 18 BILAGA 2 PROVSTAV SOM ANVÄNDES VID PROVNINGEN (VOLVO BETECKNING)

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 19 BILAGA 3 PROVSTAVSÄMNE AV GJUTSTÅL

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 20 BILAGA 4 UTMATTNINGSMASKIN SOM ANVÄNDES VID PROVNINGEN Bild AMSLER högfrekvenspulsator 1478.

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 21 BILAGA 5 ÖVRIGA PROVNINGSRESULTAT SAMT DATA FRÅN ÄMNESTILLVERKNINGEN Material Charge SS 1306-02 9082 Företag Keycast Kohlswa AB Smältförfarande HF X LB Metallurgisk behandling Raffinering Deoxodering Al, Ti, Si Gjutparametrar Gjuttemperatur ( C) Gjutförfarande Formmaterial 1580 Över läpp Skalsand Typ av provstavsämne SIS 11 21 32 Värmebehandlingsparametrar Normalisering 920 120 Luft Kemisk sammansättning (vikt %) C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al 0,16 0,48 0,75 0,017 0,011 0,11 0,13 0,02 0,21 0,052 Ti V Nb Ca 0,068 0,01 0,007 Mekaniska egenskaper R el (MPa) R eh (MPa) R p0,2 (MPa) R m (MPa) A (%) Z (%) 311 333 494 32,0 60,0 Hårdhet (HBW5/750) KV 150 RT (J) 149 49,1

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 22 Material Charge SS 2172-21 9438 Företag Keycast Kohlswa AB Smältförfarande HF X LB Metallurgisk behandling Raffinering Deoxodering Al, Ti, Si Gjutparametrar Gjuttemperatur ( C) Gjutförfarande Formmaterial 1610 Över läpp Skalsand Typ av provstavsämne SS 11 21 32 Värmebehandlingsparametrar Normalisering 920 120 Luft Kemisk sammansättning (vikt %) C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al 0,17 0,57 1,32 0,015 0,013 0,06 0,04 0,02 0,06 0,034 Ti V Nb Ca 0,035 0,01 0,009 Mekaniska egenskaper R el (MPa) R eh (MPa) R p0,2 (MPa) R m (MPa) A (%) Z (%) 346 367 536 25,5 46,0 Hårdhet (HBW 5/750) 160 79,6 KV 150 RT (J)

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 23 Material Charge SS 2225-23 LB 60624 Företag Keycast Ljungby AB Smältförfarande HF LB X Metallurgisk behandling Raffinering Syrgasfärskning Deoxodering Gjutparametrar Gjuttemperatur ( C) Gjutförfarande Formmaterial 1580 Bottentömmande skänk Vattenglas Typ av provstavsämne Kölprov Värmebehandlingsparametrar Gjutgodsglödgning 950 120 Luft Lätt oxiderande Härdning 900 30 Vatten Lätt oxiderande Anlöpning 620 120 Luft Lätt oxiderande Kemisk sammansättning (vikt %) C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al 0,26 0,59 0,71 0,020 0,014 1,04 0,09 0,17 0,14 0,05 Ti V Nb Ca 0,03 0,01 Mekaniska egenskaper R el (MPa) R eh (MPa) R p0,2 (MPa) R m (MPa) A (%) Z (%) 580 746 18,0 52,0 Hårdhet (HBW5/750) KV 150 RT (J) 230 67,3

170 > 150 1) 1) Ingen av stavarna brast vid slagprovningen SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 24 Material Charge SS 2343-12 HR 990317 Företag Keycast Ljungby AB Smältförfarande HF X LB Metallurgisk behandling Raffinering Deoxodering SiCa Gjutparametrar Gjuttemperatur ( C) Gjutförfarande Formmaterial 1600 Skalsand Typ av provstavsämne Kölprov Värmebehandlingsparametrar Släckglödgning 1050 Vatten Oxiderande Kemisk sammansättning (vikt %) C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al 0,050 1,07 1,16 0,027 0,007 17,98 10,55 2,99 0,23 0,008 Ti V Nb Ca 0,005 0,05 0,01 0,001 Mekaniska egenskaper R el (MPa) R eh (MPa) R p0,2 (MPa) R m (MPa) A (%) Z (%) 251 531 51,5 70,5 Hårdhet (HBW 5/750) KV 150 RT (J)

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 25 Material Charge SS 2377-12 U 5759 Företag Kohlswa Gjuteri AB Smältförfarande HF X LB Metallurgisk behandling Raffinering Deoxodering Al Gjutparametrar Gjuttemperatur ( C) Gjutförfarande Formmaterial 1580 Bottentömmande skänk Olivin, Alfaset Typ av provstavsämne Kölprov Värmebehandlingsparametrar Släckglödgning 1080 240 Vatten Oxiderande Kemisk sammansättning (vikt %) C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al 0,039 0,85 1,04 0,021 0,016 21,5 5,36 2,88 <0,3 Ca 0,02 Ti V Nb Ca <0,01 N = 0,14 Mekaniska egenskaper R el (MPa) R eh (MPa) R p0,2 (MPa) R m (MPa) A (%) Z (%) 481 669 32,0 63,0 Hårdhet (HBW5/750) KV 150 RT (J) 220 > 150 1) 1) Ingen av stavarna brast vid slagprovningen

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN 26 Material Charge SS 2387-14 A 5097 Företag Scana Stavanger AS Smältförfarande HF LB X Metallurgisk behandling Raffinering AOD Deoxodering I samband med AOD-behandling Gjutparametrar Gjuttemperatur ( C) Gjutförfarande Formmaterial Typ av provstavsämne Värmebehandlingsparametrar Härdning 1000 45 Vatten Luft Anlöpning 570 120 Luft Luft Anlöpning 530 120 Luft Luft Kemisk sammansättning (vikt %) C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al 0,034 0,53 0,68 0,020 0,001 16,2 4,95 0,89 0,36 Ti V Nb Ca Mekaniska egenskaper R el (MPa) R eh (MPa) R p0,2 (MPa) R m (MPa) A (%) Z (%) 753 906 19,0 53,0 Hårdhet (HBW5/750) KV 150 RT (J) 293 90,7

SVENSK GJUTERIFÖRENINGEN SYFTE INNEHÅLL ÄMNESOMRÅDE NYCKELORD Syftet med rapporten är att ge läsaren upplysning om utmattningsdata för de vanligaste gjutstålen, samt hur man utför utmattningsprovning enligt trappstegsmetoden. I denna rapport redovisas utmattningsdata för sex olika varianter av gjutstål, samt hur dessa utmattningsdata tagits fram. Gjutning Utmattning Utmattning Utmattningshållfasthet Utmattningsegenskaper Gjutstål Trappstegsmetoden