1. ভূমিকা
CF3 stainless steel, a member of the austenitic cast stainless steel family, is the low-carbon cast equivalent of the popular wrought grade 304এল (ইউএস এস 30403).
It is defined under ASTM A351 and widely used in industries where corrosion resistance, ওয়েলডিবিলিটি, and castability are paramount.
দ্য “C” in CF3 stands for “Corrosion-resistant”, “F” denotes the steel grade (304L equivalent), and the number “3” identifies its low carbon content (≤ 0.03%).
Ically তিহাসিকভাবে, CF3 emerged as part of the response to corrosion issues in chloride-rich and welding-intensive applications.
The introduction of low-carbon grades in the mid-20th century was a milestone that enabled the development of high-integrity welded structures without the need for post-weld heat treatment.
Due to its balanced combination of cost-effectiveness, পারফরম্যান্স, and resistance to sensitization,
CF3 continues to be strategically important in cast stainless steel applications across chemical, পেট্রোকেমিক্যাল, জল চিকিত্সা, and food-processing sectors.
2. রাসায়নিক রচনা & ধাতুবিদ্যা
নামমাত্র রাসায়নিক রচনা
The typical weight percentage (ডাব্লুটি।%) of the alloying elements in CF3 stainless steel, as defined by ASTM A351, হয়:
| উপাদান | সাধারণ পরিসীমা (ডাব্লুটি।%) | ফাংশন |
|---|---|---|
| ক্রোমিয়াম (সিআর) | 18.0 - 21.0% | Promotes corrosion resistance through passive film formation |
| নিকেল (মধ্যে) | 8.0 - 11.0% | অস্টেনাইটকে স্থিতিশীল করে, improves ductility and toughness |
| কার্বন (গ) | ≤ 0.03% | Reduces sensitization; improves weldability |
| ম্যাঙ্গানিজ (এমএন) | ≤ 1.5% | Enhances hot workability; deoxidizer |
| সিলিকন (এবং) | ≤ 2.0% | কাস্টিংয়ে তরলতা প্রচার করে; deoxidizer |
| ফসফরাস (পি) | ≤ 0.04% | Residual; must be minimized to reduce brittleness |
| সালফার (এস) | ≤ 0.04% | Residual; excessive S can reduce toughness |
| আয়রন (ফে) | ভারসাম্য | Matrix element |
দ্য কম কার্বন সামগ্রী (≤ 0.03%) significantly mitigates the risk of chromium carbide precipitation at grain boundaries during welding,
making CF3 especially resistant to intergranular corrosion without requiring post-weld heat treatment.
মাইক্রোস্ট্রাকচার: অস্টেনিটিক ম্যাট্রিক্স & Carbide Control
CF3 stainless steel has a fully austenitic microstructure with a face-centered cubic (এফসিসি) lattice, which contributes to:
- Excellent toughness at both ambient and cryogenic temperatures.
- Non-magnetic behavior in the annealed state.
- Resistance to stress corrosion cracking (এসসিসি) in many chloride-containing environments.
Due to its low carbon content, CF3 contains minimal chromium carbides, particularly at grain boundaries.
This improves resistance to sensitization, a condition in which chromium-depleted zones form and become vulnerable to corrosive attack.
Some residual delta ferrite (সাধারণত < 10%) may be present after solidification, particularly in sand-cast components.
which helps prevent hot cracking during solidification, but has minimal impact on corrosion resistance or toughness when kept at controlled levels.
3. ASTM A351 CF3 and Global Equivalents
| স্ট্যান্ডার্ড | উপাধি | অঞ্চল | Equivalent Grade |
|---|---|---|---|
| ASTM A351 | Grade CF3 | মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র | Low-carbon cast 304L |
| ASME SA-351 | Grade CF3 | মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র (boiler code) | Pressure vessel compliant |
| মধ্যে 10283 | Gx2crni19-11 | European Union | কাস্ট সংস্করণ 1.4306 (304এল) |
| আইএসও 11972 | G-X2CrNi19-11 | আন্তর্জাতিক | Global harmonized equivalent |
| তিনি জি 5121 | SCS13A | জাপান | 304L cast grade |
4. যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য
| যান্ত্রিক সম্পত্তি | সাধারণ মান |
|---|---|
| টেনসিল শক্তি | ≥485 এমপিএ |
| ফলন শক্তি (0.2% অফসেট) | ≥205 এমপিএ |
| দীর্ঘকরণ | ≥30% |
| কঠোরতা | 140–190 এইচবি |
| প্রভাব কঠোরতা (রুম টেম্প) | > 100 J (Charpy V-Notch) |
| Fatigue Endurance Limit | 240–270 এমপিএ (in air, পালিশ) |
| ক্রিপ প্রতিরোধের | Moderate up to 870°C |
উন্নত তাপমাত্রায়, tensile and yield strengths decrease gradually, but the alloy retains sufficient structural integrity up to 400–500 °C, making it viable for moderate thermal service.
5. তাপ & শারীরিক বৈশিষ্ট্য
| সম্পত্তি | মান |
|---|---|
| ঘনত্ব | ~ 7.9 গ্রাম/সেমি ³ |
| তাপ পরিবাহিতা | ~ 16 ডাব্লু/এম · কে (at 100°C) |
| Coefficient of Expansion | 17.3 µm/m · ° C। (20–400°C) |
| বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ ক্ষমতা | 0.72 µω · মি |
| চৌম্বকীয় প্রতিক্রিয়া | অ-চৌম্বক (anleed) |
| জারণ প্রতিরোধের | Good up to ~800°C |
6. Casting Characteristics of CF3 Stainless Steel
CF3 stainless steel—cast equivalent of 316—brings molybdenum‑enhanced corrosion resistance into complex geometries.
To harness its full potential, foundries must account for its unique casting behavior, from melt handling to solidification control.
তরলতা & তাপমাত্রা ing ালা
CF3 melts between 1450 ° সে এবং 1550 ° সে, slightly higher than CF8 due to its Mo content.
At a pouring superheat of 1500–1560 °C, CF3 achieves a fluidity of 220–280 mm (আইএসও 243), enabling fill of thin‑walled sections down to 4 মিমি.
তবে, excessive superheat can increase gas pickup এবং জারণ, so operators typically limit superheat to 50 ° সে above liquidus.
Solidification Range & সঙ্কুচিত
একটি সঙ্গে একটি হিমায়িত পরিসীমা প্রায় 60–90 °C, CF3 solidifies over a broader temperature interval than simple austenitic alloys.
ফলস্বরূপ, it exhibits লিনিয়ার সঙ্কুচিত এর 1.9–2.3 %, necessitating careful shrink‑compensation in pattern design.
প্রতিরোধ করতে সেন্টারলাইন পোরোসিটি, engineers employ দিকনির্দেশক দৃ ification ়ীকরণ: placing insulated risers above hot spots and using চিলস to accelerate freezing in thick sections.
Feeding & Riser Design
Given its moderate shrinkage, CF3 castings benefit from risers sized to feed 30–40 % of the casting mass they support.
Finite‑element thermal simulation often guides riser placement, ensuring uninterrupted metal flow into contracting zones.
এছাড়াও, এক্সোথেরমিক হাতা on critical risers prolong feeding life without increasing overall mold volume.
অবক্ষয়, Deoxidation & Inoculation
To minimize gas porosity, foundries typically argon‑purge the molten CF3 before pouring.
They also add সিলিকন (0.3–0.6 %) এবং অ্যালুমিনিয়াম (0.02–0.05 %) deoxidizers, which form stable oxides and reduce dissolved oxygen.
অবশেষে, a small rare‑earth inoculant (যেমন, 0.03–0.05 % Fe‑Ce) promotes fine, uniform δ‑ferrite and prevents microshrinkage, enhancing mechanical consistency.
Suitable Casting Methods for CF3 Stainless Steel
| কাস্টিং পদ্ধতি | সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন | সুবিধা | বিবেচনা |
|---|---|---|---|
| বালি ing ালাই (Green or No-Bake) | ভালভ দেহ, পাম্প হাউজিংস, ফ্ল্যাঞ্জস | – Cost-effective for large parts – Flexible for varied designs |
– Rougher surface finish (Ra 6–12 μm) – Tighter control needed for porosity |
| শেল ছাঁচ ing ালাই | Instrumentation covers, small valves | – Good dimensional accuracy (±0.3%) – Fine surface finish (Ra 3–6 μm) |
– More expensive molds – Best for small to medium-sized parts |
| বিনিয়োগ কাস্টিং (হারানো মোম) | প্ররোচিতরা, medical fittings, উচ্চ-নির্ভুলতা উপাদান | – Excellent surface finish (রা < 3 μm) – High geometric complexity |
– Higher cost – Limited to small–medium parts |
| সেন্ট্রিফুগাল কাস্টিং | বুশিংস, রিং, pipe sections | – High density – Low porosity – Good mechanical properties in radial direction |
– Suitable only for rotationally symmetric parts |
| ভ্যাকুয়াম কাস্টিং | Critical components in aerospace, nuclear applications | – Reduced oxidation – Cleaner microstructure |
– Expensive – Requires specialized equipment |
| সিরামিক ছাঁচ ing ালাই | Complex heat-resistant parts | – Excellent surface detail – Good dimensional precision |
– Longer mold preparation time – Higher cost |
Heat Treatment Practices
কাস্টিংয়ের পরে, CF3 typically undergoes সমাধান অ্যানিলিং পরিসীমা 1040–1120 ° C। (1900–2050°F) followed by rapid water quenching. This process serves several purposes:
- Dissolves residual carbides, restoring corrosion resistance
- Homogenizes the microstructure, eliminating segregation from solidification
- Improves ductility and toughness by removing delta ferrite or brittle phases
Strict temperature control during annealing is critical. Insufficient quenching rates can result in সংবেদনশীলতা এবং chromium depletion শস্যের সীমানায়, compromising corrosion resistance.
7. জারা প্রতিরোধের
সাধারণ জারা
In neutral and mildly acidic environments, CF3 maintains excellent resistance due to its chromium-rich passive film. Corrosion rates are typically < 0.05 mm/year in potable water and wastewater systems.
Localized Corrosion Resistance
The alloy shows good performance in environments containing chlorides up to ~200 ppm:
- পিটিং প্রতিরোধের সমতুল্য সংখ্যা (কাঠ): ~ 18
- Critical Pitting Temperature (CPT): ~ 20-25 ° C। (varies with chloride level)
স্ট্রেস জারা ক্র্যাকিং (এসসিসি)
CF3’s low carbon content improves SCC resistance in chloride-bearing environments, particularly in the 50–100°C range, a known danger zone for austenitic grades.
8. বানোয়াট & মেশিনিবিলিটি
সিএনসি মেশিনিং
CF3 machines comparably to wrought 304, with a machinability index of ~45 % (কোথায় 304 equals 50 %).
Shops typically use carbide tools, cutting speeds of 100–150 m/min, and feeds of 0.12–0.18 mm/rev, delivering surface finishes around Ra 1.6 µm.
ওয়েল্ডিং
Fabricators weld CF3 using 309 বা 312 filler alloys without preheat.
Post‑weld annealing at 1,050 °C for one hour restores corrosion resistance, reducing delta‑ferrite and dissolving weld‑zone carbides.
গঠন & যোগদান
Although CF3’s work‑hardening rate lags that of carbon steel, it tolerates cold forming reductions up to 40 %.
To prevent springback, designers recommend bend radii of at least 3× material thickness.
9. Applications of CF3 Stainless Steel
ভালভ, পাম্প, and Fittings in Water Treatment
In municipal and industrial water treatment facilities, CF3 stainless steel is a material of choice for:
- Valve bodies and bonnets
- Pump casings and impellers
- Pipe fittings and couplings
Its resistance to chloride-induced corrosion, even in brackish or mildly saline environments, ensures long service life with minimal maintenance.
The low carbon content reduces the risk of sensitization during welding, which is critical for pressure-retaining systems.
Petrochemical and Oil & Gas Components
The oil and gas industry frequently uses CF3 for castings that encounter corrosive fluids, including hydrocarbons, hydrogen sulfide, and CO₂-rich environments. সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন অন্তর্ভুক্ত:
- সংক্ষেপক হাউজিংস
- Manifolds and flowline components
- Metering valves and flanges
In up- and midstream systems, CF3 helps prevent stress-corrosion cracking (এসসিসি) এবং পিটিং, which are accelerated by high chloride content or wet sour gas.
Food Processing and Pharmaceutical Equipment
Hygienic process systems require materials with excellent corrosion resistance, মসৃণ পৃষ্ঠ সমাপ্তি, and compatibility with cleaning agents (CIP/SIP). CF3 fits these requirements, এটি উপযুক্ত করে তোলে:
- Sanitary valves and pipe fittings
- Mixing and metering equipment
- Dosing pumps and housings
এটি austenitic microstructure, which remains stable even after repeated sterilization cycles, helps meet এফডিএ এবং 3-A Sanitary Standards in critical production environments.
Power Generation and Marine Hardware
- Steam and condensate system components
- Seawater pumps and valve parts
- Heat exchanger end covers
Its resistance to aqueous corrosion, বায়োফুলিং, এবং oxidation at elevated temperatures enhances component longevity in these aggressive settings.
In marine environments, CF3 performs reliably in both surface and submerged service.
Other Emerging Applications
- Hydrogen handling systems: Due to its non-magnetic and crack-resistant nature
- Semiconductor wet-processing tools: Where ultra-clean, non-reactive materials are needed
- Additive-manufactured cast components: For reduced weight and complex design integration
10. বিকল্প উপকরণগুলির সাথে তুলনা
Selecting the appropriate stainless steel grade for a given application requires a deep understanding of the performance trade-offs between available options.
CF3 stainless steel, as the low-carbon cast equivalent of 304L, is often compared to related alloys such as সিএফ 3 এম, সিএফ 8, সিএফ 8 এম, and wrought 304 স্টেইনলেস.
| সম্পত্তি | সিএফ 3 (304L কাস্ট) | সিএফ 3 এম (316L কাস্ট) | সিএফ 8 (304 কাস্ট) | সিএফ 8 এম (316 কাস্ট) | 304L Wrought |
|---|---|---|---|---|---|
| মলিবডেনাম (মো) বিষয়বস্তু | না | হ্যাঁ | না | হ্যাঁ | না |
| কার্বন সামগ্রী | ≤ 0.03% (কম কার্বন) | ≤ 0.03% (কম কার্বন) | ≤ 0.08% | ≤ 0.08% | ≤ 0.03% (কম কার্বন) |
| ক্লোরাইড প্রতিরোধের | মাঝারি | দুর্দান্ত | মাঝারি | দুর্দান্ত | মাঝারি |
| পিটিং প্রতিরোধের (কাঠ) | ~ 18 | ~ 25–27 | ~20 | ~ 25–27 | ~ 18 |
| জারা প্রতিরোধের | ভাল | দুর্দান্ত | মাঝারি | দুর্দান্ত | ভাল |
| ঢালাইযোগ্যতা | দুর্দান্ত | দুর্দান্ত | মাঝারি | মাঝারি | দুর্দান্ত |
| ব্যয় | $$ | $$$ | $$ | $$$ | $$ |
| শক্তি (টেনসিল) | ~ 485 এমপিএ | ~500 MPa | ~510 MPa | ~520 MPa | ~520 MPa |
| দীর্ঘকরণ | ~ 40% | ~45% | ~45% | ~45% | ~45% |
| গঠনযোগ্যতা | Excellent for cast parts | Excellent for cast parts | Good for cast parts | Good for cast parts | দুর্দান্ত (for rolled or formed parts) |
| অ্যাপ্লিকেশন | Water systems, food-grade parts | রাসায়নিক, সামুদ্রিক, অফশোর | General industrial parts | সামুদ্রিক, রাসায়নিক, অফশোর | High-ductility, পাতলা প্রাচীরযুক্ত অংশ |
11. উপসংহার
সংক্ষেপে, CF3 stainless steel merges the proven corrosion resistance of 304 with the versatility of casting.
Its balanced chemistry, robust mechanical profile, and proven long‑term durability make CF3 an authoritative choice for medium‑duty corrosive environments.
আরও, with annual global production exceeding 50,000 tonnes and scrap rates under 6 %, CF3 delivers both economic and performance advantages.
অপেক্ষায়, integrating CF3 into hybrid casting–additive workflows and exploring surface treatments promises to extend its service envelope—ensuring CF3 remains a cornerstone alloy in industrial applications.
ল্যাংহে আপনার যদি উচ্চ-মানের প্রয়োজন হয় তবে আপনার উত্পাদন প্রয়োজনের জন্য উপযুক্ত পছন্দ স্টেইনলেস স্টিল কাস্টিং.
FAQs on CF3 Stainless Steel
Is CF3 Stainless Steel suitable for high-temperature applications?
CF3 is generally suitable for moderate-temperature applications (up to about 800°F or 427°C).
For higher temperatures, or when জারণ প্রতিরোধের at elevated temperatures is critical,
other grades like সিএফ 8 এম বা 316 স্টেইনলেস স্টিল may be more appropriate due to their enhanced high-temperature properties.
Can CF3 be welded?
হ্যাঁ, CF3 stainless steel is highly ওয়েলডেবল. Its low carbon content minimizes the risk of carbide formation during welding, reducing the chances of intergranular corrosion.
তবে, it is always recommended to use appropriate welding techniques এবং post-weld heat treatments when working with this material in critical applications.
Is CF3 Suitable for Cryogenic Applications?
হ্যাঁ, CF3 exhibits good toughness at low temperatures, making it suitable for use in cryogenic applications such as liquefied natural gas (LNG) storage and transportation.
Can CF3 Be Heat Treated?
CF3 is generally not heat treatable for strengthening purposes. তবে, it can be annealed to relieve stresses and improve machinability.
How does CF3 Stainless Steel perform in seawater?
CF3 offers moderate resistance to seawater corrosion, but it is not as resistant as CF3M or CF8M, which have enhanced chloride resistance due to the presence of মলিবডেনাম.
মধ্যে সামুদ্রিক পরিবেশ with high salinity, CF3 may experience some পিটিং জারা সময়ের সাথে সাথে, so CF3M or CF8M might be more suitable.
How should CF3 Stainless Steel be maintained?
Regular maintenance of CF3 stainless steel includes:
- পরিষ্কার: Removing contaminants such as chlorine, লবণ, and chemicals that could cause localized corrosion.
- পরিদর্শন: Checking for any signs of পিটিং বা ক্রেভিস জারা, বিশেষত সামুদ্রিক বা chemical environments.
- ওয়েল্ডিং: Ensuring proper পোস্ট ওয়েল্ড তাপ চিকিত্সা to avoid cracking or sensitization.
Can CF3 Stainless Steel be used in food contact applications?
হ্যাঁ, CF3 is often used in খাদ্য প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জাম এর কারণে জারা প্রতিরোধের এবং ease of cleaning.
It complies with এফডিএ এবং 3-A Sanitary Standards, এটি জন্য উপযুক্ত পছন্দ করা স্যানিটারি ভালভ, পাম্প, এবং পাইপিং সিস্টেম.
