1. Einführung
CD4MCU (Wird üblicherweise nach Stahlgussspezifikationen wie ASTM A890 Grade 1A für Duplexgussteile mit der UNS-Nummer J93370 geliefert) ist ein speziell entwickelter Duplex-Edelstahlguss mit hoher Festigkeit, erhöhte Beständigkeit gegen lokale Korrosion, und gute Erosions-/Kavitationsbeständigkeit.
Seine Chemie (hoher Chromgehalt, Molybdän, Kupfer und Stickstoff mit mäßigem Nickel) und zweiphasig (Ferrit + Austenit) Mikrostruktur machen CD4MCu zu einer beliebten Wahl für anspruchsvolle rotierende Komponenten im Nassbetrieb (Anspker, Pumpenhüllen), Ventile, und andere Gussbeschläge, die Chlorid ausgesetzt sind, Erosion oder mechanische Belastung vorliegen.
2. Was ist CD4MCu-Edelstahl??
CD4MCu ist ein Duplex (ferritisch -ästenitisch) Edelstahl Qualität, die hauptsächlich in Form von Gussprodukten bereitgestellt wird.
Es ist so formuliert, dass eine ausgewogene Duplex-Mikrostruktur entsteht (≈ 35–55 % Ferrit, typisch für gut verarbeitete Gussteile) das eine hohe Streckgrenze ergibt, gute Zähigkeit und deutlich verbesserte Beständigkeit gegen Lochfraß, Spaltkorrosion und Chlorid-Spannungsrisskorrosion im Vergleich zu herkömmlichen austenitischen Gusssorten (Z.B., CF8M/316 Guss).
Das „Cu“ in der Bezeichnung spiegelt einen bewussten Kupferzusatz wider (≈ 2,7–3,3 Gew.-%) Dies erhöht die Beständigkeit gegenüber bestimmten reduzierenden und erosiven Chemikalien und verbessert die Leistung in Kavitations- oder Schlammumgebungen.
Merkmale
- Hohe mechanische Stärke (Die Ausbeute ist wesentlich höher als bei CF8M/316-Gussteilen).
- Erhöhte lokale Korrosionsbeständigkeit (Mo and N boost PREN; Kupfer verbessert das Verhalten einiger reduzierender Chemikalien).
- Gute Erosions-/Kavitationsbeständigkeit für rotierende nasse Bauteile.
- Gussbarkeit Für komplexe Geometrien (Anspker, Schriftrollen, Ventilkörper).
- Gute Schweißbarkeit wenn qualifizierte Verfahren und passende Füllstoffe zum Einsatz kommen.
- Ausgewogene Duplex-Mikrostruktur Bietet schadenstolerante Zähigkeit und erhöht gleichzeitig die Ermüdungsbeständigkeit im Vergleich zu vielen austenitischen Werkstoffen.
3. Typische chemische Zusammensetzung von CD4MCu-Edelstahl
| Element | Typische Reichweite (wt.%) | Rolle / Kommentar |
| C | ≤ 0.04 | Niedrig halten, um Karbidausfällung zu vermeiden |
| Cr | 24.5 - - 26.5 | Primärer Passivfilmbildner; Schlüssel zur allgemeinen Korrosionsbeständigkeit |
| In | 4.5 - - 6.5 | Austenitbildner; Hilft bei der Duplexbalance |
| MO | 1.7 - - 2.5 | Stärkt die Beständigkeit gegen Lochfraß/Spaltbildung |
Cu |
2.7 - - 3.3 | Verbessert die Widerstandsfähigkeit gegen reduzierende Säuren, Kavitations-/Erosionsverhalten |
| N | 0.15 - - 0.25 | Stärkender und kraftvoller PREN-Booster |
| Mn | ≤ 1.0 | Desoxidationsmittel/Verarbeitungshilfsmittel |
| Und | ≤ 1.0 | Desoxidations- und Oxidationsbeständigkeit |
| P | ≤ 0.04 | Verunreinigungskontrolle |
| S | ≤ 0.03 | Niedriges S für Solidität |
| Fe | Gleichgewicht | Matrixelement (Ferrit + Austenit) |
4. Mechanische Eigenschaften – CD4MCu (ASTM A890 Klasse 1A)
Nachfolgend finden Sie einen Schwerpunkt, Technische Darstellung des typischen mechanischen Verhaltens von CD4MCu im üblichen Lieferzustand (gießen, Lösungsnahrung, Wasser- oder luftabgeschreckt, wie von der Gießerei angegeben).
Zimmertemperatur (typisch) mechanische Eigenschaften – lösungsgeglühter Guss CD4MCu
| Eigentum | Typische Reichweite (UND) | Typische Reichweite (kaiserlich) | Kommentar |
| Zugfestigkeit, Rm | 650 - - 780 MPA | 94 - - 113 ksi | Abhängig von der Abschnittsgröße und der Gießereipraxis; Schwerere Abschnitte tendieren nach unten. |
| 0.2% nachweisen / Ertrag, RP0.2 | 450 - - 550 MPA | 65 - - 80 ksi | Verwenden Sie wärmespezifische Werte für zulässige Spannungsberechnungen. |
| Verlängerung, A (%) | 15 - - 25 % | - | Gemessen an Standardprüfkörpern; nimmt mit schwereren Abschnitten und Gussfehlern ab. |
| Flächenreduzierung, Z (%) | 30 - - 40 % (typisch) | - | Zeigt einen duktilen Bruch an, wenn die Gussqualität hoch ist. |
Brinellhärte (HBW) |
220 - - 280 Hb | ≈ 85 - - 110 HRB | Eine höhere Härte korreliert mit einer höheren Festigkeit, kann jedoch auf mikrostrukturelle Probleme hinweisen, wenn sie über den Erwartungen liegt. |
| Elastizitätsmodul, E | ≈ 190 - - 205 GPA | ≈ 27.6 - - 29.7 ×10³ ksi | Verwenden Sie ~200 GPa für Steifigkeitsberechnungen, es sei denn, die Lieferantendaten weichen ab. |
| Charpy V-Neoth, CVN (Raum T) | Typischerweise Gut; Geben Sie an, ob es bruchkritisch ist (Z.B., ≥ 20–40 J Ziel) | - | CVN ist Wärme- und abschnittsabhängig; erfordern einen Lieferantentest, wenn die Zähigkeit entscheidend ist. |
| Ermüdung (Anleitung) | Ausdauer (glattes Exemplar) ≈ 0,30–0,45 × Rm | - | Stark abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit, Gussfehler, Eigenspannungen und Detailgeometrie. Komponentenprüfung empfohlen. |
5. Physikalische und thermische Eigenschaften von CD4MCu-Edelstahl
| Eigentum | Repräsentativer Wert |
| Dichte | ≈ 7.80 - - 7.90 g · cm⁻³ |
| Wärmeleitfähigkeit (20 ° C) | ≈ 12 - - 16 W·m⁻¹·K⁻¹ |
| Spezifische Wärme (20 ° C) | ≈ 430 - - 500 J·kg⁻¹·K⁻¹ |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (20–100 ° C.) | ≈ 12.0 - - 13.5 × 10⁻⁶ k⁻¹ |
| Elastizitätsmodul (E) | ≈ 190 - - 205 GPA |
| Schmelzen/Solidus (ca.) | ~1375 – 1450 ° C (legiert-abhängig) |
6. Korrosionsleistung
- Lochfraß & Spalt: CD4MCus Mo + N + Hoher Cr-Gehalt sorgt für starken Widerstand; PREN im niedrigen 30er-Bereich macht es für Brackwasser geeignet, viele Kühlwassersysteme und chloridhaltige Prozessströme bei moderaten Temperaturen.
- SCC (Spannungsrisskorrosion durch Chlorid): Duplex-Mikrostruktur und geringerer Austenitanteil verleihen größerer Widerstand zu Chlorid-SCC als typische austenitische Gusssorten;
Jedoch, Unter schweren Chloridkombinationen kann es immer noch zu Plattenepithelkarzinomen kommen, Temperatur und Zugspannung. - Erosion-Korrosion / Kavitation: Der Kupferzusatz und die hohe Festigkeit verbessern die Beständigkeit gegen erosionsbedingte Korrosion und Kavitationslochfraß; Aus diesem Grund wird CD4MCu für Laufräder und Schlammpumpen verwendet.
- Reduzierende Säuren: CD4MCu ist toleranter als 316 in einigen leicht reduzierenden Flüssigkeiten, Für konzentrierte heiße reduzierende Säuren sind jedoch möglicherweise höher legierte oder auf Nickel basierende Materialien erforderlich.
- Temperaturgrenzen: Für einen langfristigen Chloridbetrieb bevorzugen Sie Expositionen auf oder unter Werten, die durch Laboruntersuchungen validiert wurden; Bei erhöhten Temperaturen nehmen die allgemeine Korrosionsrate und die lokale Angriffsanfälligkeit zu.
7. Gusseigenschaften von CD4MCu-Edelstahl
CD4MCu wird normalerweise als geliefert Investition oder Sandguss Komponenten.
Wichtige Casting-Überlegungen:
- Erstarrung und Schrumpfung: Erwarten Sie eine typische lineare Schrumpfung in der Größenordnung von ~1,2–2,0 % – verwenden Sie Gießerei-Schrumpfungsfaktoren für die Mustergestaltung. Eine gerichtete Erstarrung und richtig platzierte Speiser vermeiden Lunkerbildung.
- Schmelzkontrolle: Kontrolliertes Induktionsschmelzen, Argonentgasung und Keramikfiltration reduzieren Gas und Einschlüsse; Vakuumschmelzen oder ESR können für Gussteile mit höchster Integrität verwendet werden.
- Häufige Gussfehler: Gasporosität, Schrumpfhöhlen, nichtmetallische Einschlüsse und Kaltabschlüsse – durch korrekte Anspritzung verhindert, Filtration, Entgasung und Gusskontrolle.
- Wärmebehandlung nach dem Guss: Lösung anneal (siehe Abschnitt 8) ist erforderlich, um das gewünschte Duplex-Gleichgewicht zu erreichen und getrennte Phasen aufzulösen. HÜFTE (heißisostatisches Pressen) Kann für kritische Zwecke verwendet werden, Hochintegrierte Teile zum Schließen interner Porosität.
- Bearbeitung Zulagen & Toleranzen: Bereitstellung eines realistischen Bearbeitungsbestands (Z.B., 2–6 mm Schruppaufmaß; weniger für Feingussteile) und geben Sie bearbeitete kritische Flächen an.
8. Herstellung, Wärmebehandlung, und Best Practices beim Schweißen
Wärmebehandlung
- Lösung anneal nach dem Guss (typischer Temperaturbereich um 1040–1100 °C; Es sind genaue Spezifikationen der Gießerei einzuhalten) mit schnellem Abschrecken, um eine ausgewogene Duplex-Mikrostruktur zu fixieren und unerwünschte Niederschläge aufzulösen.
Einige Quellen empfehlen eine Wärmebehandlung bei etwa 1900 °F (~1038 °C) gefolgt von einem Abschrecken für gegossene Duplexgüten; Befolgen Sie für die genaue Temperatur/Haltung/Abschreckung das Datenblatt des Lieferanten/der Gießerei.
Schweißen
- Die Schweißbarkeit ist gut, Aber Kontrolle ist unerlässlich: Verwenden Sie qualifizierte Schweißverfahren (WPS/WPQ), Passende Zusatzmetalle für die Duplexchemie, Steuerung der Zwischenlagentemperatur, und die Wärmezufuhr begrenzen, um das Phasengleichgewicht in der HAZ aufrechtzuerhalten.
- Lösungsglühen nach dem Schweißen: für fertige Baugruppen nicht immer praktikabel; wenn nicht möglich, Wählen Sie geeignete Zusatzlegierungen aus und minimieren Sie die HAZ-Ausdehnung, um die lokale Korrosionsbeständigkeit aufrechtzuerhalten.
Bearbeitung & Bildung
- Die Bearbeitbarkeit von CD4MCu ist mäßig; Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge, geeignete Futtermittel und Kühlmittel.
Duplex-Sorten sind stärker als austenitische Sorten, daher ist mit einem höheren Werkzeugverschleiß zu rechnen. Die Kaltumformung ist im Vergleich zu duktilen austenitischen Werkstoffen begrenzt; Konstruktionszeichnungen entsprechend.
Oberflächenvorbereitung & Passivierung
- Nach dem Schweißen/Reparieren die Anlauffarbe entfernen und nach Bedarf beizen, und dann mit Stickstoff- oder Zitronensäure-Passivierungsprozessen passivieren, um einen gleichmäßigen Passivfilm wiederherzustellen.
9. Industrielle Anwendungen von CD4MCu (ASTM A890 Klasse 1A)
CD4MCu wird häufig bei Gussgeometrien verwendet, Eine erhöhte Festigkeit und eine verbesserte lokale Korrosions-/Erosionsbeständigkeit sind erforderlich:
- Pumpkomponenten: Anspker, Spiralen und Gehäuse für Meerwasser, Brackwasser, Kühlwasser- und Schlammdienstleistungen.
- Ventilkörper & trimmen: Steuer- und Absperrventile im Offshore-Bereich, Entsalzung, Chemikalie, und Kraftwerksanlagen.
- Entsalzung & Umkehrosmose-Ausrüstung: rotierende Hardware und Armaturen, die Chloriden und transienten Bedingungen ausgesetzt sind.
- Zellstoff & Papier- und Bergbauausrüstung: Schlammpumpen und verschleißanfällige Komponenten.
- Chemischer Prozess & Kühlsysteme: wo Chloridgehalt und mechanische Belastung zusammenkommen.
10. Vorteile & Einschränkungen
Kernvorteile von CD4MCu (ASTM A890 Klasse 1A)
- Ausgewogene Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit: Die Streckgrenze ist doppelt so hoch wie die von 316L bei vergleichbarer oder besserer Korrosionsbeständigkeit in Chlorid- und Säuremedien.
- Überlegene Leistung im Sauerservice: Entspricht NACE MR0175, Damit ist es ideal für H₂S-haltige Umgebungen.
- Ausgezeichnete Gussbarkeit: Geeignet für komplex geformte Komponenten, die durch Schmiedeverfahren schwer herzustellen sind.
- Kosteneffizienz: 30–50 % günstiger als Nickelbasislegierungen (Z.B., Hastelloy C276) und bietet gleichzeitig eine ähnliche Korrosionsbeständigkeit in gemäßigten Umgebungen.
- Resistenz tragen: Der Zusatz von Kupfer erhöht die Abrieb- und Erosionsbeständigkeit, Verlängerung der Lebensdauer in Flüssigkeitshandhabungsanwendungen.
Wichtige Einschränkungen von CD4MCu (ASTM A890 Klasse 1A)
- Schweißkomplexität: Erfordert eine strenge Kontrolle der Wärmezufuhr und eine obligatorische PWHT, höhere Herstellungskosten im Vergleich zu austenitischen Stählen.
- Temperaturbeschränkung: Aufgrund der σ-Phasenbildung nicht für Dauerbetrieb über 450 °C geeignet.
- Empfindlichkeit gegenüber Restelementen: Hoch mn (>0.8%) oder Sn/Pb-Verunreinigungen verringern die Korrosionsbeständigkeit und erhöhen das Rissrisiko.
- Geringere Duktilität als austenitische Stähle: Verlängerung (16–24 %) ist niedriger als 316L (≥ 40%), Einschränkung des Einsatzes bei Anwendungen mit hoher Verformung.
11. Vergleichende Analyse – CD4MCU im Vergleich zu ähnlichen Legierungen
Werte sind repräsentativ, Nur für Screening und Spezifikationserstellung – verwenden Sie immer Lieferanten-MTRs, Herstellerdatenblätter und anwendungsspezifische Testdaten zur endgültigen Auswahl.
| Aspekt / Legierung | CD4MCU (Gussduplex) | CF8M / Gießen 316 (Austenitisch) | Duplex 2205 (geschmiert) | Nickelbasis (Z.B., C-276) |
| Kompositions-Highlights | Cr ~24,5–26,5; Bei ~4,5–6,5; Mo ~1,7–2,5; Cu ~2,7–3,3; N ~0,15–0,25 | Cr ~16–18; Bei ~10–14; Mo ~2–3 (CF8M) | Cr ~21–23; Bei ~4–6,5; Mo ~3; N ~0,08–0,20 | Sehr hoher Ni- und Cr-Gehalt; beträchtliches Mo (und andere Legierungen) |
| Typisches PREN (Screening) | ~ 30–35 (hängt von Mo/N ab) | ~24–27 | ~ 35–40 | >40 (variiert je nach Legierung) |
| Repräsentative Mechanik (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-Variable (oft 500–900 MPa); Rp0,2 hängt von der Note ab |
| Chlorid-SCC-Beständigkeit | Gut (besser als CF8M; Duplexvorteil) | Mäßig – anfällig unter heißen/stressigen Bedingungen | Sehr gut (Eine der besten rostfreien Optionen für SCC) | Allgemein exzellent (Entwickelt für extreme Chemikalien) |
Lochfraß / Spaltwiderstand |
Hoch (MO + N + Cr; PREN ~30s) | Mäßig | Sehr hoch | Exzellent |
| Erosion / Höhlenwiderstand | Gut (Cu + Höhere Festigkeit verbessert die Leistung) | Mäßig | Gut (Höhere Stärke hilft) | Variabel – abhängig von der Note; wird oft eher wegen Korrosion als wegen Erosion gewählt |
| Gussbarkeit / Produktformen | Hervorragend als Gussteile geeignet (Anspker, Schriftrollen, Ventilkörper) | Exzellent (Gussformen sind weit verbreitet) | In erster Linie geschmiert (Platte, Bar, Rohr); Es gibt einige Gussduplex, die jedoch komplexer sind | Geschmiedet und gegossen; Gussteile möglich, aber kostspielig |
| Schweißbarkeit & HAZ-Verhalten | Gut – erfordert qualifizierte Verfahren und HAZ-Kontrolle | Exzellent (316 ist verzeihend) | Schweißbar, erfordert jedoch eine strenge Kontrolle, um das Duplex-Gleichgewicht zu wahren | Mit qualifizierten Verfahren schweißbar; Die Wahl des Füllstoffs ist von entscheidender Bedeutung |
| Typische Kostenspanne (Material) | Mittelhoch (geringer als die meisten Ni-Legierungen) | Untere (wirtschaftlich) | Mittelhoch (ähnlich wie CD4MCu oder höher für High-Spec) | Hoch (Premium-Legierungen) |
Typische Anwendungen |
Anspker, Pumpenhüllen, Ventilkörper für Brack-/Meerwasser, Aufschlämmpumpen, Entsalzung, Kühlwasser | Allgemeine Prozessrohrleitungen, Panzer, Sanitäranlagen, mäßiger Chloridbetrieb | Off-Shore, Entsalzung, hochfeste Chloriddienstleistungen, Drucksysteme | Chemische Reaktoren, extremer Säure-/Chlorid-Einsatz, sehr hohe Korrosionsschwere |
| Wann wählen? | Benötigen Sie komplexe Gussteile mit hoher Festigkeit?, Gute Lochfraß-/SCC- und Erosionsbeständigkeit bei moderaten Kosten | Kostengesteuerte Projekte, bei denen die Chloridbelastung gering bis mäßig ist und eine einfache Herstellung erwünscht ist | Wenn höchste Chloridbeständigkeit und Festigkeit erforderlich sind und eine bearbeitete Form akzeptabel ist | Wenn die Betriebschemie oder die Temperatur die Edelstahl-/Duplex-Fähigkeit übersteigt und die Lebenszykluskosten einen Aufpreis rechtfertigen |
12. Abschluss
CD4MCU (ASTM A890 Klasse 1A bei Angabe in gegossener Duplexform) ist eine technisch attraktive Option für rotierende und druckführende Gussteile im chloridhaltigen Bereich, erosive oder kavitierende Dienstleistungen.
Seine Duplexstruktur, Der Molybdän- und Stickstoffgehalt sorgt für eine robuste Lochfraßbeständigkeit und SCC-Toleranz, während Kupfer und hohe Festigkeit die Beständigkeit gegen Erosion und mechanische Beschädigungen verbessern.
Die Vorteile der Legierung erkennen, disziplinierte Gießereipraxis, dokumentiertes Lösungsglühen, Qualifiziertes Schweißen und entsprechende NTE sind unerlässlich.
Wo die Betriebschemie oder Temperatur die CD4MCu-Fähigkeit übersteigt, Es sollten Duplex-Knetgüten oder Nickelbasislegierungen bewertet werden.
FAQs
Was bedeutet „CD4MCu“??
Es bezeichnet eine Duplex-Edelstahlgusssorte mit Zusammensetzungsmerkmalen (Cr, MO, Cu und N) optimiert für verbesserte Lochfraßbildung, SCC und Erosionsbeständigkeit. Es wird üblicherweise als ASTM A890 Grade 1A in Gussduplex-Spezifikationen geliefert.
Was ist der Unterschied zwischen CD4MCu und 2205 Duplex Edelstahl?
CD4MCu ist ein gießen Duplexlegierung, optimiert für die Herstellung komplexer Komponenten, mit Kupferzusatz zur Verbesserung der Beständigkeit gegen reduzierende Säuren.
2205 ist a geschmiert Duplexlegierung mit höherem Stickstoffgehalt (0.14–0,20 Gew.-%) zur Austenitstabilisierung.
Während beide ähnliche PREN-Werte haben (~34), CD4MCu wird für Gussteile bevorzugt, Und 2205 wird für bearbeitete Produkte verwendet (Teller, Rohre).
Ist CD4MCu für Meerwasser geeignet??
Ja – CD4MCu wird häufig für Meerwasser verwendet, Brackwasser- und Kühlwasseranwendungen; Jedoch, Geben Sie Labortests und Korrosionstoleranzen für den langfristigen Einsatz unter Wasser oder im Spritzbereich an.
Kann CD4MCu vor Ort geschweißt werden??
Ja – aber Schweißen erfordert qualifizierte Verfahren, passende Duplex-Zusatzwerkstoffe, Kontrollierte Wärmezufuhr und Reinigung/Passivierung nach dem Schweißen. Erwägen Sie bei kritischen Baugruppen eine Vorqualifizierung und Tests an geschweißten Teilen.
Wie schneidet CD4MCu im Vergleich ab? 316 Castings?
CD4MCu bietet eine höhere Festigkeit und eine deutlich bessere lokale Korrosions- und SCC-Beständigkeit als Gussteile aus CF8M/316 – was eine längere Lebensdauer in chloridhaltigen Gussteilen ermöglicht, erosive Umgebungen.
