1. Zavedení
CD4MCU (běžně dodávané podle specifikací z lité oceli, jako je ASTM A890 Grade 1A pro duplexní odlitky s číslem UNS J93370) je účelově navržený duplexní nerezový odlitek, který kombinuje vysokou pevnost, zvýšená odolnost proti lokální korozi, a dobrou odolnost proti erozi/kavitaci.
Jeho chemie (vysoký obsah chrómu, molybden, měď a dusík s mírným niklem) a dvoufázový (Ferit + Austenite) Díky mikrostrukturě je CD4MCu oblíbenou volbou pro náročné rotační součásti pro mokré provozy (oběžné kolo, Obaly čerpadla), ventily, a další litý hardware, kde je vystaven chloridům, je přítomna eroze nebo mechanické zatížení.
2. Co je CD4MCu Nerezová ocel?
CD4MCu je a Duplex (Ferritic - Autenitic) nerez jakost poskytovaná především v litých formách výrobků.
Je formulován tak, aby poskytoval vyváženou duplexní mikrostrukturu (≈ 35–55 % feritu typický pro dobře zpracované odlitky) která poskytuje vysokou mez kluzu, dobrá houževnatost a výrazně zlepšená odolnost proti důlkové korozi, štěrbinová koroze a chloridové korozní praskání ve srovnání s konvenčními austenitickými odlitky (NAPŘ., CF8M/316 litý).
„Cu“ v označení odráží záměrné přidání mědi (≈ 2,7–3,3 % hmotn.) který zvyšuje odolnost vůči určitým redukčním a erozivním chemikáliím a zlepšuje výkon v kavitačním nebo kalovém prostředí.
Funkce
- Vysoká mechanická pevnost (výtěžnost podstatně vyšší než u odlitků CF8M/316).
- Zvýšená lokální odolnost proti korozi (Po a N zvýší PREN; měď zlepšuje chování v některých redukčních chemikáliích).
- Dobrá odolnost proti erozi/kavitaci pro rotující mokré součásti.
- Castiability pro složité geometrie (oběžné kolo, svitky, tělesa ventilu).
- Dobrá svářetelnost při použití kvalifikovaných postupů a odpovídajících plniv.
- Vyvážená duplexní mikrostruktura poskytuje houževnatost tolerantní vůči poškození a zároveň zvyšuje odolnost proti únavě ve srovnání s mnoha austenitiky.
3. Typické chemické složení nerezové oceli CD4MCu
| Živel | Typický rozsah (Wt.%) | Role / komentář |
| C | ≤ 0.04 | Udržujte nízkou hladinu, abyste zabránili srážení karbidů |
| Cr | 24.5 - 26.5 | Primární formovač pasivního filmu; klíč k obecné odolnosti proti korozi |
| V | 4.5 - 6.5 | Bývalý austenit; pomáhá duplexní rovnováze |
| Mo | 1.7 - 2.5 | Posiluje odolnost proti důlkům/štěrbinám |
Cu |
2.7 - 3.3 | Zlepšuje odolnost vůči redukujícím kyselinám, kavitační/erozní chování |
| N | 0.15 - 0.25 | Posilovač a výkonný posilovač PREN |
| Mn | ≤ 1.0 | Deoxidátor/pomocný prostředek |
| A | ≤ 1.0 | Dezoxidace a odolnost proti oxidaci |
| Str | ≤ 0.04 | Kontrola nečistot |
| S | ≤ 0.03 | Nízké S pro spolehlivost |
| Fe | Váhy | Maticový prvek (Ferit + Austenite) |
4. Mechanické vlastnosti — CD4MCu (ASTM A890 Stupeň 1A)
Níže je zaměřeno, technická prezentace typického mechanického chování CD4MCu v obvyklých podmínkách dodávky (obsazení, Řešení-enealed, voda- nebo ochlazeno vzduchem podle specifikace slévárny).
Pokojová teplota (typický) mechanické vlastnosti — litý CD4MCu žíhaný v roztoku
| Vlastnictví | Typický rozsah (A) | Typický rozsah (císařský) | Komentář |
| Pevnost v tahu, Rm | 650 - 780 MPA | 94 - 113 KSI | Závisí na velikosti sekce a slévárenské praxi; těžší úseky mají nižší tendenci. |
| 0.2% důkaz / Výtěžek, RP0.2 | 450 - 550 MPA | 65 - 80 KSI | Pro výpočty povoleného napětí použijte hodnotu specifickou pro teplo. |
| Prodloužení, A (%) | 15 - 25 % | - | Měřeno na standardních zkušebních tělesech; klesá s těžšími sekcemi a vadami odlitku. |
| Zmenšení plochy, Z (%) | 30 - 40 % (typický) | - | Ukazuje na tvárný lom, když je kvalita odlitku vysoká. |
Tvrdost podle Brinella (HBW) |
220 - 280 HB | ≈ 85 - 110 HRB | Vyšší tvrdost koreluje s vyšší pevností, ale může signalizovat mikrostrukturální problémy, pokud se to očekává. |
| Modul pružnosti, E | ≈ 190 - 205 GPA | ≈ 27.6 - 29.7 × 10³ ksi | Pro výpočty tuhosti použijte ~200 GPa, pokud se údaje dodavatele neliší. |
| Charpy V-Notch, CVN (pokoj T) | Obvykle dobrý; specifikujte, zda je kritický pro zlomeninu (NAPŘ., ≥ 20–40 J cíl) | - | CVN je teplo- a závislé na sekcích; vyžadovat test dodavatele, pokud je houževnatost kritická. |
| Únava (vedení) | Vytrvalost (hladký vzorek) ≈ 0,30–0,45 × Rm | - | Silně závislá na povrchové úpravě, Odlévací vady, zbytková napětí a geometrie detailů. Doporučuje se testování součástí. |
5. Fyzikální a tepelné vlastnosti nerezové oceli CD4MCu
| Vlastnictví | Reprezentativní hodnota |
| Hustota | ≈ 7.80 - 7.90 G · CM⁻³ |
| Tepelná vodivost (20 ° C.) | ≈ 12 - 16 W·m⁻¹·K⁻¹ |
| Specifické teplo (20 ° C.) | ≈ 430 - 500 J·kg⁻¹·K⁻¹ |
| Součinitel tepelné roztažnosti (20–100 ° C.) | ≈ 12.0 - 13.5 × 10⁻⁶ k⁻⁻ |
| Modul pružnosti (E) | ≈ 190 - 205 GPA |
| Tání/solidus (cca.) | ~1375 – 1450 ° C. (závislé na slitině) |
6. Korozní výkon
- Pitting & štěrbina: Mo. CD4MCu + N + vysoký Cr poskytuje silnou odolnost; PREN v nízkých 30 letech je vhodný pro brakické vody, mnoho systémů chladicí vody a procesních proudů obsahujících chloridy při mírných teplotách.
- SCC (chloridové pnutí-korozní praskání): duplexní mikrostruktura a frakce nižšího austenitu větší odpor na chloridový SCC než typické austenitické lité druhy;
však, SCC se může stále vyskytovat při těžkých kombinacích chloridů, teplotní a tahové napětí. - Eroze-koroze / kavitace: přídavek mědi a vysoká pevnost zlepšují odolnost vůči korozi asistované erozí a kavitační důlkové korozi; proto se CD4MCu používá pro oběžná kola a kalová čerpadla.
- Snížení kyselin: CD4MCu je tolerantnější než 316 v některých mírně redukujících tekutinách, ale koncentrované horké redukční kyseliny mohou vyžadovat materiály z vyšší slitiny nebo niklu.
- Teplotní limity: pro dlouhodobou chloridovou službu upřednostňujte expozice na úrovni nebo pod úrovní ověřenou laboratorním screeningem; při zvýšených teplotách se zvyšuje celková rychlost koroze a náchylnost k lokalizovanému napadení.
7. Odlévací charakteristiky nerezové oceli CD4MCu
CD4MCu se obvykle dodává jako investice nebo litý do písku komponenty.
Klíčové body castingu:
- Tuhnutí a smrštění: očekávejte typické lineární smrštění v řádu ~1,2–2,0 % — pro návrh vzoru použijte faktory smrštění ve slévárně. Směrové tuhnutí a správně umístěné nálitky zabraňují vzniku smršťovacích dutin.
- Kontrola taveniny: řízené indukční tavení, odplyňování argonu a keramická filtrace snižují plyn a inkluze; pro odlitky s nejvyšší integritou lze použít vakuové tavení nebo ESR.
- Běžné vady odlitku: Pórovitost plynu, Shrinkage dutiny, nekovové vměstky a studené uzávěry – zamezeno správným vtokem, filtrace, kontrola odplynění a nalévání.
- Tepelné zpracování po lití: žíhání řešení (viz sekce 8) Je zapotřebí k dosažení požadované duplexní rovnováhy a rozpuštění segregovaných fází. Hip (izostatické lisování za tepla) lze použít pro kritické, díly s vysokou integritou pro uzavření vnitřní pórovitosti.
- Obrábění povolenky & tolerance: poskytovat realistické obráběcí zásoby (NAPŘ., 2– Přídavek na hrubování 6 mm; méně u investičních odlitků) a určit obrobené kritické plochy.
8. Výroba, Tepelné zpracování, a osvědčené postupy svařování
Tepelné zpracování
- Žíhání řešení po odlití (typický teplotní rozsah kolem 1040–1100 °C; přesná slévárenská specifikace, kterou je třeba dodržovat) s rychlým zchlazením pro zajištění vyvážené duplexní mikrostruktury a rozpuštění nežádoucích precipitátů.
Některé zdroje doporučují tepelné zpracování kolem ~1900 °F (~1038 °C) následuje kalení u litých duplexních tříd; postupujte podle datového listu dodavatele/slévárny pro přesnou teplotu/udržení/zchlazení.
Svařování
- Svařitelnost je dobrá, ale kontrola je nezbytná: používat kvalifikované postupy svařování (WPS/WPQ), odpovídající přídavné kovy určené pro duplexní chemii, ovládání interpass teploty, a omezit přívod tepla pro udržení fázové rovnováhy v HAZ.
- Rozpouštěcí žíhání po svařování: není vždy možné pro dokončené sestavy; pokud to není možné, vyberte vhodné slitiny plniv a minimalizujte rozsah HAZ pro zachování místní odolnosti proti korozi.
Obrábění & formování
- Obrobitelnost CD4MCu je střední; použijte nástroje z tvrdokovu, vhodná krmiva a chladicí kapalina.
Duplexní třídy jsou pevnější než austenitické, takže očekávejte vyšší opotřebení nástroje. Tváření za studena je ve srovnání s tvárnou austenitikou omezené; podle toho konstrukční výkresy.
Příprava povrchu & pasivace
- Po svaření/opravě podle potřeby odstraňte tepelný odstín a moření, a poté pasivujte procesem pasivace dusičnanem nebo citronem pro obnovení jednotného pasivního filmu.
9. Průmyslové aplikace CD4MCu (ASTM A890 Stupeň 1A)
CD4MCu je široce používán tam, kde odlévá geometrie, je vyžadována zvýšená pevnost a zlepšená odolnost vůči lokální korozi/erozi:
- Komponenty čerpadla: oběžné kolo, spirály a pouzdra pro mořskou vodu, Brakická voda, služby chlazení vody a kalů.
- Tělesa ventilu & oříznout: regulační a izolační ventily na moři, Odsolování, chemikálie, a elektrárenské systémy.
- Odsolování & zařízení pro reverzní osmózu: rotující kování a kování vystavené chloridům a přechodným podmínkám.
- Buničina & papírenské a důlní zařízení: kalová čerpadla a součásti náchylné k opotřebení.
- Chemický proces & chladicí systémy: kde se kombinují hladiny chloridů a mechanické zatížení.
10. Výhody & Omezení
Hlavní výhody CD4MCu (ASTM A890 Stupeň 1A)
- Vyvážená odolnost proti síle a korozi: Mez kluzu dvakrát vyšší než 316L se srovnatelnou nebo lepší odolností proti korozi v chloridových a kyselých médiích.
- Vynikající výkon kyselého servisu: Vyhovuje NACE MR0175, díky tomu je ideální pro prostředí obsahující H₂S.
- Vynikající castiability: Vhodné pro tvarově složité součásti, které se obtížně vyrábějí tvářenými procesy.
- Efektivita nákladů: 30– 50 % levnější než slitiny na bázi niklu (NAPŘ., Hastelloy C276) a zároveň nabízí podobnou odolnost proti korozi v mírném prostředí.
- Nosit odpor: Přídavek mědi zvyšuje odolnost proti oděru a erozi, prodloužení životnosti v aplikacích pro manipulaci s kapalinami.
Klíčová omezení CD4MCu (ASTM A890 Stupeň 1A)
- Složitost svařování: Vyžaduje přísnou kontrolu vstupu tepla a povinné PWHT, zvyšující se výrobní náklady ve srovnání s austenitickými oceli.
- Omezení teploty: Nevhodné pro nepřetržitý provoz nad 450°C kvůli tvorbě σ fáze.
- Citlivost na zbytkové prvky: Vysoká Mn (>0.8%) nebo nečistoty Sn/Pb snižují odolnost proti korozi a zvyšují riziko praskání.
- Nižší tažnost než u austenitických ocelí: Prodloužení (16–24 %) je nižší než 316 l (≥ 40%), omezení použití v aplikacích s vysokou deformací.
11. Srovnávací analýza — CD4MCU oproti podobným slitinám
Hodnoty jsou reprezentativní, pouze pro screening a navrhování specifikací — vždy používejte MTR dodavatele, datové listy výrobce a údaje o zkouškách specifických pro aplikaci pro konečný výběr.
| Aspekt / Slitina | CD4MCU (litý duplex) | CF8M / Obsazení 316 (Austenic) | Duplex 2205 (Teaket) | Na bázi niklu (NAPŘ., C-276) |
| Zvýraznění kompozice | Cr ~24,5–26,5; Při ~4,5–6,5; Po ~1,7–2,5; Cu ~2,7–3,3; N ~0,15–0,25 | Cr ~16–18; V ~10–14; Po ~2–3 (CF8M) | Cr ~21–23; V ~4–6,5; Po ~3; N ~0,08–0,20 | Velmi vysoké Ni a Cr; podstatné Mo (a další legování) |
| Typické PREN (promítání) | ~ 30–35 (závisí na Po/N) | ~24–27 | ~ 35–40 | >40 (se liší podle slitiny) |
| Reprezentativní mechanické (Rm / RP0.2) | Rm 650–780 MPa; Rp0,2 450–550 MPa | Rm ≈ 480–620 MPa; Rp0,2 ≈ 170–300 MPa | Rm ≈ 620–880 MPa; Rp0,2 ≈ 400–520 MPa | Rm proměnná (často 500–900 MPa); Rp0,2 závisí na jakosti |
| Odolnost vůči chloridům SCC | Dobrý (lepší než CF8M; duplexní výhoda) | Střední — náchylné v horkých/stresových podmínkách | Velmi dobré (jedna z nejlepších nerezových voleb pro SCC) | Obvykle vynikající (navrženo pro extrémní chemii) |
Pitting / Odolnost štěrbiny |
Vysoký (Mo + N + Cr; PREN ~30s) | Mírný | Velmi vysoká | Vynikající |
| Eroze / kavitační odpor | Dobrý (Cu + vyšší síla zlepšuje výkon) | Mírný | Dobrý (pomáhá vyšší síla) | Proměnná — závisí na platové třídě; často se volí spíše pro korozi než pro erozi |
| Castiability / formy produktu | Vynikající jako odlitky (oběžné kolo, svitky, tělesa ventilu) | Vynikající (lité formy široce dostupné) | Především Teaket (talíř, bar, trubka); nějaký cast duplex existuje, ale je složitější | Kované a lité; odlitky možné, ale nákladné |
| Svařovatelnost & Chování HAZ | Dobrý – vyžaduje kvalifikované postupy a kontrolu HAZ | Vynikající (316 je shovívavý) | Svařitelné, ale vyžaduje přísnou kontrolu pro zachování duplexní rovnováhy | Svařitelné kvalifikovanými postupy; kritická volba plniva |
| Typické nákladové pásmo (materiál) | Středně vysoká (méně než většina slitin Ni) | Spodní (hospodárný) | Středně vysoká (podobně jako CD4MCu nebo vyšší pro high-spec) | Vysoký (prémiové slitiny) |
Typické aplikace |
Oběžné kolo, Obaly čerpadla, tělesa ventilů pro brakickou/mořskou vodu, Kaše čerpadla, Odsolování, chladicí vody | Obecné procesní potrubí, tanky, sanitární zařízení, střední chloridová služba | Offshore, Odsolování, vysokopevnostní chloridové služby, tlakové systémy | Chemické reaktory, extrémní kyselý/chloridový servis, velmi vysoká závažnost koroze |
| Kdy vybrat | Potřebujete složité lité díly s vysokou pevností, dobrá odolnost proti důlkové korozi/SCC a erozi za rozumnou cenu | Nákladově orientované projekty, kde je expozice chloridům nízká – střední a je požadována jednoduchost výroby | Když je požadována nejvyšší odolnost vůči chloridům a pevnost a tvářená forma je přijatelná | Když provozní chemie nebo teplota překročí nerezovou/duplexní kapacitu a náklady na životnost opravňují prémii |
12. Závěr
CD4MCU (ASTM A890 Třída 1A, pokud je specifikována v lité duplexní formě) je technicky atraktivní varianta pro rotující a tlakově zatěžované lité součásti v chloridovém ložisku, erozivní nebo kavitační služby.
Jeho duplexní struktura, obsah molybdenu a dusíku poskytuje robustní odolnost proti důlkové korozi a toleranci SCC, zatímco měď a vysoká pevnost zvyšují odolnost proti erozi a mechanickému poškození.
Abychom si uvědomili výhody slitiny, disciplinovaná slévárenská praxe, dokumentované rozpouštěcí žíhání, kvalifikované svařování a vhodné NDE jsou nezbytné.
Tam, kde provozní chemie nebo teplota překračuje kapacitu CD4MCu, Je třeba hodnotit duplexní tvářené třídy nebo slitiny na bázi niklu.
Časté časté
Co znamená „CD4MCu“??
Označuje duplexní nerezový odlitek s vlastnostmi složení (Cr, Mo, Cu a N) vyladěno pro lepší pitting, SCC a odolnost proti erozi. Běžně se dodává jako ASTM A890 Grade 1A v litých duplexních specifikacích.
Jaký je rozdíl mezi CD4MCu a 2205 Duplexní nerezová ocel?
CD4MCu je a obsazení duplexní slitina optimalizovaná pro výrobu složitých součástí, s přídavkem mědi pro zvýšení snížení odolnosti vůči kyselinám.
2205 je a Teaket duplexní slitina s vyšším obsahem dusíku (0.14–0,20 hm. %) pro stabilizaci austenitu.
Zatímco oba mají podobné hodnoty PREN (~34), CD4MCu je preferován pro odlitky, a 2205 se používá pro tvářené výrobky (talíře, potrubí).
Je CD4MCu vhodný pro mořskou vodu?
Ano – CD4MCu se široce používá pro mořskou vodu, aplikace brakické vody a chladicí vody; však, specifikujte laboratorní screening a přídavky na korozi pro dlouhodobý provoz ponořený nebo v rozstřikovací zóně.
Lze CD4MCu svařovat v terénu?
Ano, ale svařování vyžaduje kvalifikované postupy, odpovídající duplexní přídavné kovy, řízený přívod tepla a čištění/pasivace po svařování. U kritických sestav zvažte předkvalifikaci a zkoušky svařených kuponů.
Jak je na tom CD4MCu ve srovnání s 316 odlitky?
CD4MCu nabízí vyšší pevnost a výrazně lepší odolnost vůči lokální korozi a SCC než odlitky CF8M/316 – umožňuje delší životnost v chloridových ložiskách, erozivním prostředím.
