1. Introducción
CD4MCU (comúnmente se suministra según especificaciones de acero fundido como ASTM A890 Grado 1A para piezas fundidas dúplex con número UNS J93370) es una fundición de acero inoxidable dúplex diseñada específicamente que combina alta resistencia, elevada resistencia a la corrosión localizada, y buena resistencia a la erosión/cavitación.
su quimica (alto contenido de cromo, molibdeno, cobre y nitrógeno con níquel moderado) y bifásico (ferrito + Austenita) La microestructura hace que CD4MCu sea una opción popular para componentes giratorios de servicio húmedo exigentes. (impulsores, tripa de la bomba), válvulas, y otros herrajes fundidos donde la exposición al cloruro, Hay erosión o carga mecánica..
2. ¿Qué es el acero inoxidable CD4MCu??
CD4MCu es un dúplex (ferrítico - austenítico) acero inoxidable Grado proporcionado principalmente en formas de productos fundidos..
Está formulado para dar una microestructura dúplex equilibrada. (≈ 35–55% de ferrita típico en piezas fundidas bien procesadas) que produce un alto límite elástico, buena tenacidad y resistencia significativamente mejorada a las picaduras, Corrosión en grietas y agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros en relación con los grados de fundición austeníticos convencionales. (P.EJ., CF8M/316 fundido).
El “Cu” en la designación refleja una adición deliberada de cobre. (≈ 2,7–3,3% en peso) que mejora la resistencia a ciertas sustancias químicas reductoras y erosivas y mejora el rendimiento en ambientes de cavitación o lodos.
Características
- Alta resistencia mecánica (Rendimiento sustancialmente mayor que el de las piezas fundidas CF8M/316.).
- Elevada resistencia a la corrosión localizada (Mo y N impulsan PREN; El cobre mejora el comportamiento en algunas químicas reductoras.).
- Buena resistencia a la erosión/cavitación. para componentes húmedos giratorios.
- Castigabilidad para geometrías complejas (impulsores, pergaminos, cuerpos de válvula).
- Buena soldadura cuando se utilizan procedimientos calificados y rellenos coincidentes.
- Microestructura dúplex equilibrada Proporciona tenacidad tolerante a los daños y al mismo tiempo aumenta la resistencia a la fatiga frente a muchos austeníticos..
3. Composición química típica del acero inoxidable CD4MCu
| Elemento | Rango típico (WT.%) | Role / comentario |
| do | ≤ 0.04 | Mantener bajo para evitar la precipitación de carburo. |
| CR | 24.5 - 26.5 | Formador de película pasiva primaria; clave para la resistencia general a la corrosión |
| En | 4.5 - 6.5 | formador de austenita; ayuda al equilibrio dúplex |
| Mes | 1.7 - 2.5 | Fortalece la resistencia a picaduras/grietas. |
Cu |
2.7 - 3.3 | Mejora la resistencia a los ácidos reductores., comportamiento de cavitación/erosión |
| norte | 0.15 - 0.25 | Fortalecedor y potente refuerzo PREN |
| Minnesota | ≤ 1.0 | Desoxidante/coadyuvante de procesamiento |
| Y | ≤ 1.0 | Resistencia a la desoxidación y oxidación. |
| PAG | ≤ 0.04 | Control de impureza |
| S | ≤ 0.03 | S baja para solidez |
| Ceñudo | Balance | Elemento matriz (ferrito + Austenita) |
4. Propiedades mecánicas — CD4MCu (ASTM A890 Grado 1A)
A continuación se muestra un enfoque, Presentación de nivel de ingeniería del comportamiento mecánico típico de CD4MCu en las condiciones de suministro habituales. (elenco, de solución de solución, agua- o templado al aire según lo especificado por la fundición).
Temperatura ambiente (típico) Propiedades mecánicas: CD4MCu fundido recocido en solución
| Propiedad | Rango típico (Y) | Rango típico (imperial) | Comentario |
| Resistencia a la tracción, RM | 650 - 780 MPA | 94 - 113 KSI | Depende del tamaño de la sección y de la práctica de fundición.; las secciones más pesadas tienden a bajar. |
| 0.2% prueba / Producir, RP0.2 | 450 - 550 MPA | 65 - 80 KSI | Utilice el valor específico de calor para los cálculos de tensión permitida. |
| Alargamiento, A (%) | 15 - 25 % | - | Medido en muestras de prueba estándar; Disminuye con secciones más pesadas y defectos de fundición.. |
| Reducción de área, Z (%) | 30 - 40 % (típico) | - | Indicativo de fractura dúctil cuando la calidad de la fundición es alta.. |
Dureza Brinell (HBW) |
220 - 280 media pensión | ≈ 85 - 110 HRB | Una mayor dureza se correlaciona con una mayor resistencia, pero puede indicar problemas microestructurales si es superior a lo esperado.. |
| Módulo de elasticidad, mi | ≈ 190 - 205 GPA | ≈ 27.6 - 29.7 ×10³ ksi | Utilice ~200 GPa para cálculos de rigidez a menos que los datos del proveedor difieran. |
| Charpy en V muesca, CVN (habitación T) | Típicamente bien; especificar si la fractura es crítica (P.EJ., Objetivo ≥ 20–40 J) | - | CVN es calor- y dependiente de la sección; Requiere prueba del proveedor si la dureza es crítica.. |
| Fatiga (guía) | Resistencia (espécimen liso) ≈ 0,30–0,45 × sala | - | Depende en gran medida del acabado de la superficie., defectos de lanzamiento, tensiones residuales y geometría de detalle. Se recomienda realizar pruebas de componentes. |
5. Propiedades físicas y térmicas del acero inoxidable CD4MCu
| Propiedad | Valor representativo |
| Densidad | ≈ 7.80 - 7.90 g · cm⁻³ |
| Conductividad térmica (20 ° C) | ≈ 12 - 16 W·m⁻¹·K⁻¹ |
| Calor específico (20 ° C) | ≈ 430 - 500 J·kg⁻¹·K⁻¹ |
| Coeficiente de expansión térmica (20–100 ° C) | ≈ 12.0 - 13.5 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
| Módulo de elasticidad (mi) | ≈ 190 - 205 GPA |
| Fusión/solidus (aprox.) | ~1375 – 1450 ° C (dependiente de la aleación) |
6. Rendimiento de corrosión
- Boquiabierto & hendedura: Mo de CD4MCu + norte + El alto Cr proporciona una fuerte resistencia.; PREN en los 30 grados lo hace adecuado para agua salobre, Muchos sistemas de agua de refrigeración y corrientes de proceso que contienen cloruro a temperaturas moderadas..
- SCC (agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro): La microestructura dúplex y la fracción de austenita inferior confieren mayor resistencia a cloruro SCC que los grados fundidos austeníticos típicos;
sin embargo, El SCC aún puede ocurrir bajo combinaciones severas de cloruro., temperatura y tensión de tracción. - Erosión-corrosión / cavitación: La adición de cobre y su alta resistencia mejoran la resistencia a la corrosión asistida por erosión y a las picaduras por cavitación.; Esta es la razón por la que CD4MCu se utiliza para impulsores y bombas de lodo..
- Ácidos reductores: CD4MCu es más tolerante que 316 en algunos líquidos ligeramente reductores, pero los ácidos reductores calientes concentrados pueden requerir materiales de mayor aleación o a base de níquel..
- Límites de temperatura: para servicio de cloruro a largo plazo, prefiera exposiciones iguales o inferiores a niveles validados por análisis de laboratorio; a temperaturas elevadas aumentan las tasas de corrosión generalizadas y la susceptibilidad a ataques localizados.
7. Características de fundición del acero inoxidable CD4MCu
CD4MCu normalmente se entrega como inversión o molde de arena componentes.
Consideraciones clave sobre el casting:
- Solidificación y contracción.: espere una contracción lineal típica del orden de ~1,2–2,0 %; utilice factores de contracción de fundición para el diseño del patrón. La solidificación direccional y las bandas verticales colocadas correctamente evitan las cavidades por contracción.
- control de fusión: fusión por inducción controlada, La desgasificación de argón y la filtración cerámica reducen los gases y las inclusiones.; Se puede utilizar fusión al vacío o ESR para piezas fundidas de mayor integridad..
- Defectos comunes de fundición: porosidad de gas, cavidades de contracción, Inclusiones no metálicas y cierres fríos: se evitan mediante una compuerta correcta., filtración, desgasificación y control de vertido.
- Tratamiento térmico post-fundido: recocido de solución (ver sección 8) es necesario para alcanzar el equilibrio dúplex deseado y disolver las fases segregadas.. CADERA (prensado isostático en caliente) puede usarse para situaciones críticas, Piezas de alta integridad para cerrar la porosidad interna..
- Mecanizado subsidios & tolerancias: proporcionar stock de mecanizado realista (P.EJ., 2– Margen de desbaste de 6 mm; menos para fundiciones de inversión) y especificar caras críticas mecanizadas.
8. Fabricación, Tratamiento térmico, y mejores prácticas de soldadura
Tratamiento térmico
- Recocido de solución después del casting (rango de temperatura típico alrededor de 1040-1100 °C; especificación exacta de fundición a seguir) con enfriamiento rápido para fijar la microestructura dúplex equilibrada y disolver precipitados indeseables.
Algunas fuentes recomiendan un tratamiento térmico alrededor de ~1900 °F (~1038°C) seguido de enfriamiento para grados dúplex fundidos; siga la hoja de datos del proveedor/fundición para conocer la temperatura/retención/enfriamiento exactos.
Soldadura
- La soldabilidad es buena., pero el control es esencial: utilice procedimientos de soldadura calificados (WPS/WPQ), Metales de aportación compatibles diseñados para química dúplex., controlar la temperatura entre pasadas, y limitar el aporte de calor para mantener el equilibrio de fases en la ZAT.
- Recocido con solución post-soldadura: no siempre es factible para conjuntos completos; si no es posible, seleccionar aleaciones de relleno apropiadas y minimizar la extensión de HAZ para preservar la resistencia a la corrosión local.
Mecanizado & formando
- La maquinabilidad de CD4MCu es moderada; utilizar herramientas de carburo, alimentaciones y refrigerante adecuados.
Los grados dúplex son más fuertes que los austeníticos, por lo que se espera un mayor desgaste de la herramienta.. El conformado en frío es limitado en comparación con los austeníticos dúctiles.; dibujos de diseño en consecuencia.
Preparación de la superficie & pasivación
- Después de soldar/reparar, retire el tinte térmico y decapado según sea necesario, y luego pasivar con procesos de pasivación nítrico o cítrico para restaurar una película pasiva uniforme.
9. Aplicaciones industriales de CD4MCu (ASTM A890 Grado 1A)
CD4MCu se usa ampliamente donde la geometría fundida, Se requiere una mayor resistencia y una mejor resistencia a la corrosión/erosión localizada.:
- Componentes de la bomba: impulsores, volutas y carcasas para agua de mar, agua salobre, Servicios de agua de refrigeración y lodos..
- Cuerpos de válvula & recortar: Válvulas de control y aislamiento en alta mar., desalinización, químico, y sistemas de centrales eléctricas.
- Desalinización & equipo de osmosis inversa: Hardware y accesorios giratorios expuestos a cloruros y condiciones transitorias..
- Pulpa & equipos de papel y minería: bombas de lodo y componentes propensos al desgaste.
- Proceso químico & sistemas de enfriamiento: donde se combinan los niveles de cloruro y la carga mecánica.
10. Ventajas & Limitaciones
Ventajas principales de CD4MCu (ASTM A890 Grado 1A)
- Resistencia equilibrada y resistencia a la corrosión: Límite elástico dos veces mayor que el del 316L con resistencia a la corrosión comparable o superior en medios clorados y ácidos..
- Rendimiento superior en servicio amargo: Cumple con NACE MR0175, lo que lo hace ideal para entornos que contienen H₂S.
- Excelente capacidad de fundición: Adecuado para componentes de formas complejas que son difíciles de fabricar mediante procesos de forjado..
- Rentabilidad: 30–50% más barato que las aleaciones a base de níquel (P.EJ., Hastelloy C276) al mismo tiempo que ofrece una resistencia a la corrosión similar en ambientes moderados.
- Resistencia al desgaste: La adición de cobre mejora la resistencia a la abrasión y la erosión., Ampliación de la vida útil en aplicaciones de manipulación de fluidos..
Limitaciones clave de CD4MCu (ASTM A890 Grado 1A)
- Complejidad de la soldadura: Requiere un estricto control de la entrada de calor y PWHT obligatorio, aumento de los costos de fabricación en comparación con los aceros austeníticos.
- Restricción de temperatura: No apto para servicio continuo por encima de 450 °C debido a la formación de fase σ.
- Sensibilidad a elementos residuales.: Alto MN (>0.8%) o las impurezas de Sn/Pb reducen la resistencia a la corrosión y aumentan el riesgo de agrietamiento..
- Menor ductilidad que los aceros austeníticos.: Alargamiento (16–24%) es inferior a 316L (≥40%), Limitar el uso en aplicaciones de alta deformación..
11. Análisis comparativo CD4MCU versus aleaciones similares
Los valores son representativos., solo para selección y redacción de especificaciones; utilice siempre las MTR del proveedor, Hojas de datos del fabricante y datos de prueba específicos de la aplicación para la selección final..
| Aspecto / Aleación | CD4MCU (dúplex fundido) | CF8M / Elenco 316 (austenítico) | Dúplex 2205 (forjado) | base de níquel (P.EJ., C-276) |
| Aspectos destacados de la composición | Cr ~24,5–26,5; Entre ~4,5 y 6,5; Mes ~1,7–2,5; Cu ~2,7–3,3; norte ~0,15–0,25 | Cr ~16-18; Entre ~10 y 14; Mes ~2–3 (CF8M) | Cr ~21-23; Entre ~4 y 6,5; Mes ~3; N ~0,08–0,20 | Ni y Cr muy altos; Mo sustancial (y otras aleaciones) |
| PREN típico (cribado) | ~ 30–35 (depende del mes/noche) | ~24–27 | ~ 35–40 | >40 (Varía por aleación) |
| Mecanico representativo (RM / RP0.2) | 650–780 MPa; Rp0,2 450–550 MPa | Sala ≈ 480–620 MPa; Rp0,2 ≈ 170-300 MPa | Sala ≈ 620–880 MPa; Rp0,2 ≈ 400–520 MPa | variable de salón (a menudo 500–900 MPa); Rp0.2 depende del grado |
| Resistencia al cloruro SCC | Bien (mejor que CF8M; beneficio dúplex) | Moderado: susceptible en condiciones de calor o estrés. | Muy bien (una de las mejores opciones de acero inoxidable para SCC) | Generalmente excelente (Diseñado para químicas extremas.) |
Boquiabierto / resistencia a la grieta |
Alto (Mes + norte + CR; PRE ~30s) | Moderado | Muy alto | Excelente |
| Erosión / resistencia a la cavitación | Bien (Cu + mayor resistencia mejora el rendimiento) | Moderado | Bien (una mayor fuerza ayuda) | Variable: depende del grado; A menudo se elige por corrosión en lugar de erosión. |
| Castigabilidad / formas de producto | Excelente como piezas fundidas (impulsores, pergaminos, cuerpos de válvula) | Excelente (formas de yeso ampliamente disponibles) | Ante todo forjado (lámina, bar, tubo); Existe algún reparto dúplex pero más complejo. | Forjado y fundido; piezas fundidas posibles pero costosas |
| Soldadura & Comportamiento de la ZAT | Bueno: requiere procedimientos calificados y control de HAZ | Excelente (316 es perdonador) | Soldable pero requiere un control estricto para preservar el equilibrio dúplex | Soldable con procedimientos cualificados.; elección de relleno crítica |
| Banda de costos típica (material) | Medio-alto (menos que la mayoría de las aleaciones de Ni) | Más bajo (económico) | Medio-alto (similar a CD4MCu o superior para alta especificación) | Alto (aleaciones premium) |
Aplicaciones típicas |
Impulsores, tripa de la bomba, cuerpos de válvulas para agua salobre/de mar, bombas de suspensión, desalinización, agua de refrigeración | Tuberías de proceso generales, tanques, equipo sanitario, servicio moderado de cloruro | Costa afuera, desalinización, servicios de cloruro de alta resistencia, sistemas de presión | Reactores químicos, servicio extremo de ácido/cloruro, severidad de corrosión muy alta |
| cuando elegir | Necesita piezas fundidas complejas con alta resistencia., buena resistencia a las picaduras/SCC y a la erosión a un costo moderado | Proyectos basados en costos donde la exposición al cloruro es baja a moderada y se desea simplicidad de fabricación. | Cuando se requiere la mayor resistencia al cloruro y la forma forjada es aceptable | Cuando la química o la temperatura del servicio exceden la capacidad del acero inoxidable/dúplex y el costo del ciclo de vida justifica la prima |
12. Conclusión
CD4MCU (ASTM A890 Grado 1A cuando se especifica en forma dúplex fundida) es una opción técnicamente atractiva para componentes fundidos giratorios y que contienen presión en estructuras que contienen cloruro., servicios erosivos o cavitantes.
Su estructura dúplex, El contenido de molibdeno y nitrógeno produce una sólida resistencia a las picaduras y tolerancia al SCC, mientras que el cobre y la alta resistencia mejoran la resistencia a la erosión y los daños mecánicos..
Para aprovechar las ventajas de la aleación., práctica disciplinada de fundición, recocido en solución documentado, soldadura calificada y NDE apropiados son esenciales.
Cuando la química o la temperatura del servicio exceden la capacidad de CD4MCu, Se deben evaluar los grados forjados dúplex o las aleaciones a base de níquel..
Preguntas frecuentes
¿Qué significa “CD4MCu”??
Denota un grado de fundición de acero inoxidable dúplex con características de composición. (CR, Mes, Cu y N) sintonizado para mejorar las picaduras, SCC y resistencia a la erosión. Se suministra comúnmente como ASTM A890 Grado 1A en especificaciones dúplex fundido..
¿Cuál es la diferencia entre CD4MCu y 2205 acero inoxidable dúplex?
CD4MCu es un elenco Aleación dúplex optimizada para la fabricación de componentes complejos., Con adición de cobre para mejorar la resistencia a los ácidos reductores..
2205 es un forjado aleación dúplex con mayor contenido de nitrógeno (0.14–0,20% en peso) para la estabilización de austenita.
Si bien ambos tienen valores PREN similares (~34), Se prefiere CD4MCu para piezas fundidas., y 2205 se utiliza para productos forjados (platos, tubería).
¿CD4MCu es adecuado para agua de mar??
Sí, CD4MCu se usa ampliamente para agua de mar., Aplicaciones de agua salobre y agua de refrigeración.; sin embargo, especificar tolerancias de detección de laboratorio y corrosión para servicio sumergido o en zona de salpicadura a largo plazo.
¿Se puede soldar CD4MCu en el campo??
Sí, pero la soldadura requiere procedimientos cualificados., metales de aportación dúplex coincidentes, entrada de calor controlada y limpieza/pasivación posterior a la soldadura. Para ensamblajes críticos, considere la precalificación y las pruebas de cupones soldados..
¿Cómo se compara CD4MCu con 316 piñones?
CD4MCu ofrece mayor resistencia y resistencia a la corrosión localizada y al SCC significativamente mejor que las piezas fundidas CF8M/316, lo que permite una vida útil más larga en los que contienen cloruro., ambientes erosivos.
