Tubi in acciaio ASTM A519 8650: composizione, trattamento termico e usi

Cos'è il tubo in acciaio ASTM A519 8650

ASTM A519 è la specifica americana per tubi meccanici in acciaio al carbonio e legato senza saldatura e DOM. Copre tubi destinati all'ingegneria meccanica, all'idraulica e al servizio di pressione piuttosto che alla trasmissione di condotte e lascia all'acquirente la scelta del tipo e del trattamento termico. Il grado 8650 è uno dei gradi di lega elencati nella specifica: un acciaio al cromo-nichel-molibdeno con un contenuto di carbonio relativamente elevato che viene normalmente fornito allo stato bonificato.

Poiché la specifica è uno standard generale per i tubi meccanici, i livelli di proprietà che contano sono quelli scritti nell'ordine di acquisto: il grado, le condizioni di trattamento termico, i requisiti di proprietà meccanica e la classe di esame non distruttivo.

Composizione chimica di grado 8650

Il grado 8650 è un acciaio legato a tutta tempra. L'aggiunta di nichel migliora la tenacità e la temprabilità, il cromo e il molibdeno aumentano la temprabilità e la resistenza al rinvenimento e il livello di carbonio di circa lo 0,5% supporta il livello di resistenza ottenuto dopo la tempra e il rinvenimento. I limiti tipici dell'analisi di siviera sono mostrati di seguito.

Proprietà meccaniche e trattamento termico

I tubi di questo grado vengono quasi sempre ordinati bonificati, perché allo stato grezzo di laminazione non sviluppano la combinazione di resistenza e tenacità per cui è stato scelto il grado. L'austenitizzazione viene eseguita nell'intervallo 845-870 gradi C, seguita dalla tempra in olio, e la temperatura di rinvenimento viene quindi selezionata in base al livello di durezza e resistenza richiesti.

Tempra: austenitizzare a 845-870 gradi C, tempra in olio.

Tempera: selezionare la temperatura adatta all'applicazione; il rinvenimento vicino a 540 gradi C produce tipicamente una durezza di circa 28-32 HRC.

Carico di snervamento minimo tipico per tubi bonificati: 620 MPa.

Resistenza alla trazione tipica: 795 MPa e superiore, a seconda della temperatura di rinvenimento scelta.

Poiché il livello di resistenza è stabilito dalla fase di rinvenimento, la temperatura di rinvenimento utilizzata nella produzione deve essere registrata sul certificato del materiale e abbinata ai risultati dei test meccanici.

8650 e 4140 a confronto

Entrambi i gradi sono acciai legati al cromo-molibdeno utilizzati per componenti meccanici ad alta resistenza, ma l'equilibrio delle proprietà è diverso.

Carbonio:8650 contiene circa lo 0,48-0,53% di carbonio contro circa lo 0,38-0,43% del 4140, che conferisce a 8650 la resistenza e la durezza più elevate ottenibili dopo il trattamento termico.

Nichel:8650 contiene lo 0,40-0,70% di nichel mentre il 4140 non ha alcuna aggiunta intenzionale di nichel, quindi 8650 offre una migliore tenacità alle basse temperature.

Cromo:4140 utilizza un intervallo di cromo più elevato di circa 0,80-1,10%, mentre 8650 utilizza circa 0,40-0,60%.

Selezione:8650 è adatto a parti soggette a fatica e impatto, come attrezzature di perforazione e componenti idraulici; 4140 è la scelta più economica per strutture generali ad alta resistenza.

Test e ispezione al momento dell'acquisto

I requisiti di ispezione dovrebbero essere scritti nell'ordine, poiché ASTM A519 consente diversi livelli di esame non distruttivo.

Esame ultrasonico per difetti interni come cuciture, inclusioni e porosità.

Test di durezza a Brinell o Rockwell, riportati rispetto alla condizione di rinvenimento.

Test di trazione che confermano un carico di snervamento minimo di 620 MPa laddove tale livello è specificato.

Test di impatto Charpy con intaglio a V, comunemente richiesto a meno 40 gradi C per il servizio a bassa temperatura.

Analisi chimica e verifica dimensionale rispetto alle dimensioni e allo spessore delle pareti ordinati.

I certificati dei materiali portano sempre più spesso un supporto dati digitale per la tracciabilità, consentendo di ricollegare il numero di colata al record di prova originale. Gli acquirenti di componenti idraulici e di perforazione critici dovrebbero concordare il formato del certificato e il percorso di ispezione di terze parti prima dell'inizio della produzione.

Modalità di guasto comuni e misure preventive

I tubi in leghe ad alto contenuto di carbonio richiedono attenzione in tre aree durante la lavorazione e il servizio.

Infragilimento da idrogeno:le operazioni di decapaggio ed galvanica devono essere controllate e seguite da un'adeguata cottura, perché l'alto contenuto di carbonio rende l'acciaio sensibile alla fessurazione indotta dall'idrogeno.

Frattura per fatica:La pallinatura superficiale introduce uno stress residuo di compressione ed è un modo pratico per prolungare la durata a fatica delle parti caricate dinamicamente.

Saldatura:preriscaldare sopra i 260 gradi C prima della saldatura ed eseguire la distensione dopo la saldatura per evitare cricche a freddo nella zona interessata dal calore.

Laddove il fattore limitante è la resistenza alla corrosione piuttosto che la robustezza, un grado di acciaio inossidabile o di lega superiore può essere più economico per tutta la vita del componente, anche a un prezzo di acquisto più elevato.

Domande frequenti

D: Cos'è il tubo in acciaio ASTM A519 8650?
Si tratta di un tubo meccanico DOM o senza saldatura prodotto secondo la specifica ASTM A519 in lega di grado 8650, un acciaio al cromo-nichel-molibdeno normalmente fornito bonificato per elevata resistenza e tenacità.

D: Qual è la composizione chimica dell'acciaio 8650?
I limiti tipici sono 0,48-0,53% di carbonio, 0,75-1,00% di manganese, 0,40-0,70% di nichel, 0,40-0,60% di cromo e 0,15-0,25% di molibdeno, con silicio tra 0,15% e 0,35%.

D: Come viene trattato termicamente il tubo d'acciaio 8650?
Viene austenitizzato a 845-870 gradi C, bonificato in olio, quindi temperato ad una temperatura scelta per raggiungere la durezza richiesta, con circa 540 gradi C che danno circa 28-32 HRC.

D: Qual è la differenza tra 8650 e 4140?
8650 ha una maggiore quantità di carbonio e un'aggiunta di nichel, che conferisce maggiore resistenza e migliore tenacità alle basse temperature, mentre il 4140 utilizza più cromo ed è generalmente l'opzione a basso costo per parti generali ad alta resistenza.

D: Quali settori utilizzano tubi in acciaio 8650?
È ampiamente utilizzato per cilindri idraulici, alberi di trasmissione, componenti di batterie di perforazione e altre parti meccaniche ad alta resistenza soggette a fatica e carichi di impatto.

D: È possibile saldare il tubo d'acciaio 8650?
Può, ma sono necessari il preriscaldamento sopra i 260 gradi C e la distensione post-saldatura perché l'alto contenuto di carbonio rende la zona alterata dal calore soggetta a fessurazioni a freddo.