ASTM A743 CA6NM je martensitski nehrđajući čelik Stupanj livenja posebno dizajniran da isporuči visoku čvrstoću, Otpornost na koroziju, i žilavost u ozbiljnim uslugama.
Sa svojih 12-14% hroma i 3-4% nikla kompozicije, CA6NM postiže uravnoteženu mikrostrukturu koja nudi vrhunsku otpornost na kavitaciju, erozija, i u pitanju zadržavajući odličnu zavarivost u odnosu na druge martenzitne nehrđajuće čelike.
Ova legura postala je materijal izbora za trkače hidrotubin, Impeleri pumpe, Komponente platforme na moru, i tijela ventila, Ako je kombinacija strukturne pouzdanosti i okolišne otpornosti obavezno.
1. Šta je ASTM A743 CA6NM?
ASTM A743 CA6NM je a Martenšitski nehrđajući čelik livenje razred Dizajniran za uslugu u okruženjima koja zahtijeva visoku mehaničku čvrstoću, dobra žilavost, i umjerena do visoka otpornost na koroziju.
"CA" označava leguru otpornu na koroziju u ASTM standardima za lijevanje, "6" se odnosi na legure, i "NM" ukazuje na prisustvo nikl i molibden Za poboljšanu otpornost na koroziju.
Široko je prepoznato za svoje Bilans obrade, zavarljivost, i otpornost na degradaciju životne sredine, čineći ga jedinstvenim među martenzitnim razredima.
2. Hemijski sastav CA6nm
Ca6nm je a 12% hrom, 4% nikl, 0.5% molibden martenzitni nehrđajući čelik razvijen za kombiniranje snaga, žilavost, i otpornost na koroziju u jednoj leguru.
Njegova kompozicija je čvrsto kontrolirana ispod ASTM A743 / A743M Da bi se osiguralo dosljedno metalurško performanse.
Tipična ograničenja hemijske kompozicije (% po težini):
| Element | Specifikacijski raspon (%) | Funkcionalna uloga |
| Ugljik (C) | ≤ 0.06 | Niski ugljik minimizira padavine karbide, Poboljšanje žilavosti i zavarivanja. |
| Mangan (MN) | ≤ 1.00 | Poboljšava vruće radne karakteristike i deoksidaciju tokom topljenja. |
| Silicijum (I) | ≤ 1.00 | Djeluje kao deoksidizer; Prekomjerne količine mogu smanjiti žilavost. |
| Hrom (CR) | 11.5 - 14.0 | Primarni element za otpornost na pasiviju i koroziju. |
| Nikl (U) | 3.50 - 4.50 | Stabilizira martenzit, poboljšava žilavost, i poboljšava otpor na stres koroziju. |
| Molibdenum (Mo) | 0.40 - 1.00 | Pojačava otpornost na otpornost, posebno u okruženjima koja sadrže hlorid. |
| Fosfor (Str) | ≤ 0.04 | Zadržana niska da bi se spriječilo emrica. |
| Sumpor (S) | ≤ 0.03 | Niski nivoi održavaju žilavost i otpornost na koroziju. |
| Gvožđe (FE) | Ravnoteža | Element matrice koji pruža strukturalnu čvrstoću. |
3. Mehanički & Fizička svojstva CA6nm
CA6NM je dizajniran za isporuku a uravnotežena kombinacija snage, duktilnost, i žilavost loma, Čak i u velikim dijelovima odljeva.
Njegova svojstva su rezultat svog 12CR-4Ni-MO martensitsko sastav u kombinaciji sa kontrolirana toplotna obrada.
Tipična mehanička svojstva
(Vrijednosti po zahtjevima ASTM A743 / A743M; Stvarni rezultati ovise o veličini odjeljaka, toplotni tretman, i ispitivanje orijentacije)
| Nekretnina | Tipična vrijednost | Stanje ispitivanja |
| Zatezna čvrstoća (Rm) | 655-795 MPa (95-115 KSI) | Sobna temperatura, kaljeno martenzit |
| Snaga prinosa (RP0.2) | ≥ 450 MPa (65 Ksi) | Isto kao gore |
| Izduženje | ≥ 15% | Dužina mjera = 50 mm |
| Smanjenje površine | ≥ 35% | Sobna temperatura |
| Charpy V-zareznička energija udara | 40-80 J na -46 ° C (-50 ° F) | Uzdužni smjer |
| Tvrdoća | 207-255 HB (otprilike. 22-26 HRC) | Nakon kaljenja |
| Čvrstoća loma (K_ic) | ~ 110-130 MPa · √m | Sobna temperatura, Fino zrno stanje |
Tipična fizička svojstva
| Nekretnina | Tipična vrijednost | Bilješke |
| Gustina | 7.74 g / cm³ (0.280 lb / in³) | Malo niži od ugljičnih čelika zbog legure |
| Modul elastičnosti | 200 GPA (29 × 10⁶ psi) | Uporedivi sa ostalim nehrđajućim čelicima |
| Toplotna provodljivost | ~ 24 W / m · K na 100 ° C | Niži od karbonskih čelika; utječe na rasipanje topline |
| Specifični toplinski kapacitet | 460 J / kg · K | Na 20 ° C |
| Električna otpornost | 0.60 μω · m | Viši od ugljičnih čelika, korisno za neki otpor erozije |
| Koeficijent toplotne ekspanzije | 10.8 × 10⁻⁶ / ° C (20-100 ° C) | Moraju se uzeti u obzir u više metalnim sklopovima |
4. Toplotni tretman & Kontrola mikrostrukture
CA6NM izvodi svoje performanse ne samo iz svojih 12% hrom, 4% nikl, i hemija molibdena, ali i iz Precizne sekvence za prečišćavanje topline koja pretvori svoju asfalt strukturu u a tvrd, kaljeno martenzitno mikrostruktura.
Ova transformacija je neophodna za postizanje ciljane ravnoteže od legure snaga, duktilnost, Otpornost na koroziju, i dimenzionalna stabilnost.
Standardni niz termičke obrade
Tipična toplotna obrada za CA6NM odljeve prati smjernice ASTM A743 / A743M i prilagođen je debljini odjeljka:
Rješenje žarenje (Austenatiziranje):
- Temperatura: 1010-1050 ° C (1850-1920 ° F)
- Svrha: Rastvara karbide i homogenizirale legirane elemente. Prije gašenja proizvodi potpuno austenitnu strukturu.
- Držite vrijeme: ~ 1 sat po 25 mm (1 inč) Debljina presjeka, minimum 2 sati.
Gašenje:
- Srednji: Prisilni zrak ili ulje, Ovisno o veličini lijevanja i željenom stopom hlađenja.
- Svrha: Transformira austenit na mačensit sa niskim karbonom Iako minimiziraju izobličenje i preostale naprezanja.
- Zabilježiti: Sadržaj nikla u CA6NM snižava početak martenzita (M_s) temperatura, Promocija ujednačene transformacije.
Kaljenje:
- Temperatura: 565-620 ° C (1050-1150 ° F) Za standardnu ravnotežu snage i žilavosti.
- Svrha: Ublažava naglašene, Poboljšava duktilnost, i prilagođava tvrdoću na 22-26 HRC.
- Efekat temperature: Niže temperature kaljenja daju veću snagu, ali smanjuju žilavost utjecaja; veće temperature poboljšavaju žilavost, ali nešto niže snagu prinosa.
Karakteristike mikrostrukture
Pravilno termički tretirani izložbe za kasting CA6NM:
- Kaljeno matrično matrično: Pruža visoku zatezanje i snagu prinosa sa dobrim žilavošću loma.
- Veličina rafinirane zrna: Dodatak nikla suzbija rast zrna tokom austenatiranja, Pomaganje u zadržavanju energije visokog udara.
- Raspršene karbide: FINE M₂₃C₆ Carbides duž granica letve poboljšati otpor habanja bez teškog oštećenja žilavosti.
- Minimalni zadržani austenit (<5%): Prekomjerni zadržani austenit može smanjiti čvrstinu i dimenzionalnu stabilnost, Dakle, pažljivo se kontroliraju hlađenje i temperijski ciklusi.
5. Livenje, Obrada & Zavarljivost
Vrijednost CA6nm kao a hidroturbin, ventil, i legura pumpe Ne ovisi ne samo o njenoj hemiji i toplotnom tretmanu, ali i na njemu castibilnost, obratnost, i popraviti zavarivost.
Procesi lijevanja
CA6NM se može uspješno proizvesti pomoću metoda više lijeva, Omogućavanje proizvođačima da odgovaraju mogućnostima procesa do dijela geometrije, Zahtevi za dimenzije, i zapremina proizvodnje.
Livenje pijeska:
- Najbolje pogodni za veliki, Komponente debelog zida kao što su turbinske kućice, Kućišta pumpe, i tijela ventila u 1-5 Vaš raspon.
- Tipične tolerancije: ± 1 mm po 100 mm dimenzija.
- Površinski finiš: RA 6.3-12.5 μm nakon potresa.
- Prednosti: Velika fleksibilnost u veličini i obliku; Ekonomičan za svema do srednjeg volumena.
Investicijska livenja (Izgubljeni vosak):
- Idealno za Zamršene geometrije poput turbinskih noževa, Obloge ventila, i segmenti trkača u kojima su glatke površine i fini detalj kritični su.
- Dimenzionalna tačnost: ± 0,1 mm.
- Površinski finiš: RA 1,6-3,2 μm, Smanjenje obrade za obradu i poboljšanje hidrauličke efikasnosti kao-lijeva.
Centrifugalno livenje:
- Proizvodi Cilindrične ili prstenske komponente u obliku prstena poput rukava za pumpe, Nosite prstenje, i noseći školjke.
- Osigurava jednolična gustina i minimalna segregacija kritična za podloge visokog pritiska za brtvljenje površina.
- Često se koriste za dijelove koji zahtijevaju podnošljenosti od koncentričnosti unutar 0.25 mm.
Stope prinosa za lijevanje za CA6NM uglavnom prelazi 85% Za jednostavne geometrije, Dok se mogu složeniji oblici sa dubokim džepovima ili debelim tankim prijelazima 70-75% Zbog maskanje za skupljanje u šupljini i ograničenja dizajna.
Ponašanje obrade
Ca6nm je značajno lakše za mašin nego potpuno očvrsli martenzitski čelik, posebno u kaljeno stanje (22-26 HRC).
Bilješke o obradu ključeva:
- Brzina rezanja: ~ 30-50 m / min s alatima karbida; do 80 m / min sa obloženim karbidima u završnim prelaznicima.
- Nošenje alata: Umjeren-nikl poboljšava žilavost, ali može prouzrokovati otvrdnjavanje rada ako su hrani previše lagani.
- Upotreba rashladne tečnosti: Preporučuje se za konzistenciju površinske završne obrade i termička stabilnost.
- Stabilnost dimenzija: Nizak zadržani austenitni sadržaj znači minimalno izobličenje nakon grube obrade.
- Obrada naknada za obradu: 3-6 mm je tipičan za uklanjanje površinskih razmjera i kože za lijevanje nakon termičke obrade.
Zavarljivost
Ca6nm je Više zavariva nego konvencionalno 410 nehrđajući zbog:
- Sadržaj niskog ugljika (≤0,06%)
- Dodatak nikla (~ 4%) Stabiliziranje austenita tokom hlađenja
- Niži rizik od pucanja vodonika Kada se primjenjuju zagrijavanje i post zavarivanje toplotne obrade
Najbolje prakse za zavarivanje:
- Predgrevanje: 150-250 ° C (300-480 ° F) Da biste smanjili termičke gradijente i rizik od pukotine vodika.
- Metalni odabir punila: Odgovarajući kompozicioni punilo (npr., AWS ER410NIMO za GTAW / GMAW ili E410NIMO za SMAW) Za održavanje čvrstoće i otpornosti na koroziju.
- Interpass temperatura: < 250 ° C (480 ° F) Da biste izbjegli prekomjerne susjedne zone pogođene toplotom.
- Post zavarivanje toplotne obrade (Pwht): Lokalno ili potpuno kaljenje na 565-620 ° C (1050-1150 ° F) Da biste obnovili žilavost i uniformnost tvrdoće.
Popravak zavarivanja:
- Uobičajeno u velikim hidrotubinskim trkačima ili tijelima ventila za ispravljanje poroznosti ili površinskih oštećenja.
- Uspjeh ovisi o strogim kontroli parametara zavarivanja, Čistoća zglobova, i pwht aplikacija.
6. Otpornost na koroziju: Prilagođen vodenim okruženjima
Otpor korozije CA6nm je dizajniran za slatka voda, morska voda, i blagi hemijski okruženja, čineći je daleko otpornijim od karbonskih čelika ili odljevanih malu legure, i konkurentno sa nekim austenitnim razredima u određenim scenarijima:
- Slatkovodna i para: Sloj oksida s kromijom odupire oksidaciji i pinju u slatkoj vodi (npr., riječna voda, Sistemi rashladne tekućine) Sa stopama korozije <0.02 mm / godina.
Takođe izdržava mokru paru na 200-300 ° C, Ključna osobina za komponente elektrane. - Morska voda: Dodaci molibdena poboljšavaju otpornost na pitting izazvane hloridom.
U testovima uranjanja morskog voda, CA6NM pokazuje stopu korozije od 0,05-0,1 mm / superiornu godinu 410 nehrđajući čelik (0.2-0,3 mm / godina) Ali nešto manje od 316 (0.01-0,03 mm / godišnje). - Blage hemikalije: Odolijeva razblažene kiseline (npr., 5% sumporna kiselina), Alkalis (npr., 10% Natrijum hidroksid), i naftni proizvodi, čineći ga pogodnim za ventile naftnim polje i pumpe za preradu hemijske obrade.
Ograničenja postoje: Ca6nm se ne preporučuje za jake kiseline (npr., 37% hidrouklorična kiselina) ili okruženja visokogklorida (npr., Sandrice sa >10% Nacl), gdje austenitne ocjene poput CF8M-a (316 ekvivalentan) nastupite bolje.
7. Tipične primjene CA6nm
ASTM A743 CA6NM visoka čvrstoća, Izvrsna žilavost na niskim temperaturama, i otpornost na koroziju, kavitacija, i erozija napravite ga za materijal za Kritična hidraulika, marine, i komponente energetskog sektora.
| Primjenski sektor | Tipične komponente | Zahtjevi za ključne performanse sastale su se za CA6NM |
| Hidroelektrana | Turbine trkači (Kaplan, Francis, sijalica), Wicket Gates, Vodilice, Ostanite prstenovi | Visok otpor kavitacije, Otpornost erozije, žilavost na niskoj temperaturi |
| Marinac & Offshore | Lopatice propelera, čvorišta, Zalihe kormila, Pump osovine, Tijela ventila morske vode | Otpornost na koroziju morske vode, dobra snaga umora, Niska magnetska propusnost |
| Ulja & Plin | Impeleri pumpe podzemni, rukavi, GLASA / GLOBE / PROVJERIVANJE VENTILA, Choke ventili | Otpornost na koroziju hlorida, Otpornost erozije, visoka čvrstoća |
| Industrijska pumpa | Centrifugalni pumpi, Nosite prstenje, prepirka, Ploče za difuzore | Otpornost na habanje, Otpornost na koroziju u bočastoj vodi i hemikalijama |
| Postrojenja za desalinacije | Osovine pumpe visokog pritiska, impeleri, Prstenovi za brtvljenje | Otpornost na pitting izazvane hloridom, Stabilnost dimenzija |
| Plimski & Obnovljiva energija | TIDA TURBINE BLADE, čvorišta, osovine | Kombinirana otpornost na koroziju erozije i hlorida, Dugoročna trajnost |
| Odbrana / Pomorski | Propeleri za podmornice, Obloge osovine, Komponente opreme za upravljanje | Nizak magnetski potpis, otpor kavitacije, Mehanička pouzdanost |
8. Usporedbe: Ca6nm vs ca15 (410), 17-4Ph, Dupleks 2205
| Nekretnina / Značajka | Ca6nm (ASTM A743) | Ca15 (410 SS) (ASTM A743) | 17-4Ph (ASTM A747 CB7CU-1) | Dupleks 2205 (ASTM A890 razred 4a) |
| Vrsta / Mikrostruktura | Martensitski (niska c, 12CR + U) | Martensitski (visok c, 12CR) | Oborine - očvršćivanje martensita | Feritna-austenitic (dupleks) |
| Tipičan sastav (wt%) | C ≤ 0.06, CR 11.5-14, Na 3,5-4,5, MO 0,4-1,0 | CR 11.5-14, U ≤ 1.0, C 0.15 | C ≤ 0.07, CR 15-17, U 3-5, CU 3-5 | C ≤ 0.03, CR 21-23, Je 4,5-6,5, MO 2.5-3.5 |
| Zatezna čvrstoća (MPa) | 655-760 | 550-690 | 930-1,100 | 620-880 |
| Snaga prinosa (MPa) | 450-550 | 350-450 | 725-1,035 | 450-620 |
| Izduženje (%) | 15-20 | 10-15 | 8-12 | 20-25 |
| Tvrdoća (HB) | 200-240 | 180-230 | 300-360 | 220-270 |
| Čvrstost na 0 ° C (J) | Odličan (≥ 40) | Sajam (10-20) | Umjeren (20-30) | Odličan (≥ 60) |
| Otpornost na koroziju | Dobro u svježoj / morskoj vodi, odolijeva kavitaciju | Sajam, skloni pitting u hloridima | Dobro, ali ne za teške hloridne okruženja | Odličan klorid i otpornost na pamet |
| Otpor kavitacije | Visoko | Niska | Srednji | Visoko |
| Toplotni tretman | Rješenje Annial + teme | Samo kaljenje | Rešenje + starenje | SAVRŠENO SAMO RJEŠENJE |
| Castibilnost | Dobro, Pogodno za pijesak & Investicijska livenja | Dobro za lijevanje pijeska | Umjeren, složeniji zbog očvršćivanja oborina | Umjeren, zahtijeva preciznu kontrolu |
| Zavarljivost | Dobro, ali zahtijeva prije / post toplinsku obradu | Umjeren, skloni pucanju | Dobro, Ali potrebna je post zavarivanje starenja | Dobro, osjetljivi na intermetemetriju |
| Obratnost | Umjeren | Dobro | Sajam | Umjeren |
| Nivo troškova | Srednji | Niska | Visoko | Visoko |
| Tipične aplikacije | Hidrauličke turbine, Impeleri pumpe, Morski propeleri | Opći dijelovi pumpe, Niskobirni ventili | Vazdušni prostor, Osovine velike čvrstoće | Offshore konstrukcije, Oprema za desalinaciju |
9. Uobičajeni ekvivalenti
Jedinstvena ravnoteža snage CA6NM-a, žilavost, i otpornost na koroziju pozicionira se među nekoliko srodnih martenzitnih nehrđajućih čelika. Njeni zajednički ekvivalenti u drugim standardima ili ocjenama uključuju:
- US J91660: Oznaka sistema jedinstvene numeriranje za CA6NM.
- ASTM A297 Tip CA6nm: Alternativna oznaka ASTM-a za slične odljeve.
- U 1.4528 / X12crnissi17-7: Evropski ekvivalent Martenšitni nehrđajući čelik, koristi se u livenju ili kovanju.
- On sus630: Japanska ekvivalentna količina kašanja od nehrđajućeg čelika, Dijeli neke slične aplikacije iako se razlikuju u mikrostrukturi.
- Ca15 (ASTM A743 CA15): Viši karbonski martenšitski razred sa sličnom hemijom, ali različitom mehaničkom i žilavošću profila.
10. Zaključak
ASTM A743 CA6NM nudi a Dokazana ravnoteža snage, Otpornost na koroziju, i žilavost što ga čini neophodnim u zahtjevnim rotirajućim strojevima i morskim / offshore aplikacijama.
Njegova poboljšana otpornost na zavarivanje i kavitaciju omogućavaju duži radni vijek i smanjenim održavanjem ukidanja ekonomičan izbor za teška okruženja.
FAQs
Je ca6nm magnetic?
Da, Martensitski je i pokazuje magnetna svojstva.
Je ca6nm pogodan za uranjanje morske vode?
Ne - njezina stopa korozije (0.1-0,2 mm / godišnje) čini ga neprikladnim za dugoročnu izloženost morskom vodom. Koristite dupleks 2205 umjesto toga.
Koja je maksimalna temperatura za CA6NM?
Zadržava korisnu snagu do 400 ° C. Iznad 500 ° C, pojavljuju se oksidacija i omekšavanje; Koristite legure na bazi nikla za veće temp.
Može li se CA6nm koristiti u preradi hrane?
Ne - njegov umjereni otpor korozije i potencijal za pištanje u kiselim namirnicama čine austenitne ocjene (npr., CF8) bolji.
Kako CA6NM uspoređuje sa 17-4ph snage?
17-4PH nudi veću vlačnu čvrstoću (860-1100 MPa) ali je manje kavana; CA6NM je preferiran za složene odljeve.
Što je tipično vrijeme vode za ca6NM odljeve?
4-8 tjedana za pijesak odljeve; 6-12 sedmica za investicijske odljeve (Zbog izrade kalupa).
