1. Introduction
CF8M acier inoxydable est un alliage en acier inoxydable austénitique coulé, standardisé sous ASTM A351, A743, et A744, avec une désignation J92900.
C'est essentiellement l'équivalent de casting de forgé 316 acier inoxydable, incorporant du molybdène (MO) dans le chrome-nickel (Cr-nie) matrice pour fournir une résistance accrue à la corrosion localisée.
Émergeant au milieu du 20e siècle aux côtés de la demande industrielle croissante de rentable, Matériaux résistants à la corrosion,
L'acier inoxydable CF8M est depuis devenu un matériau de choix dans les applications impliquant un traitement chimique, exposition maritime, et environnements de qualité alimentaire.
Ce qui distingue CF8M, c'est sa capacité unique à combiner la coulée avec une résistance à la corrosion haute performance et une résistance mécanique - les caractéristiques qui ne sont pas souvent trouvées simultanément dans un seul alliage.
2. Composition chimique & Microstructure
La composition chimique de CF8M est étroitement contrôlée pour répondre à des références de performance mécaniques et résistantes à la corrosion spécifiques. La composition nominale typique est indiquée ci-dessous:
| Élément | Poids % |
|---|---|
| Carbone (C) | ≤ 0.08 |
| Manganèse (MN) | ≤ 1.5 |
| Silicium (Et) | ≤ 2.0 |
| Phosphore (P) | ≤ 0.04 |
| Soufre (S) | ≤ 0.04 |
| Chrome (Croisement) | 18.0–21.0 |
| Nickel (Dans) | 9.0–12.0 |
| Molybdène (MO) | 2.0–3.0 |
| Fer (Fe) | Équilibre |
D'un point de vue métallurgique, L'acier inoxydable CF8M dispose d'une matrice entièrement austénitique (Structure FCC), ce qui assure une excellente ténacité même aux températures cryogéniques.
Une quantité contrôlée de ferrite delta (3–10%) est souvent présent dans la microstructure pour éviter les fissures chaudes pendant la solidification, en particulier dans les pièces moulées plus épaisses.
Cette structure à double phase contribue également à la soudabilité et à la stabilité mécanique.
L'ajout de molybdène joue un rôle clé dans la suppression de la formation de phase intermétallique et améliore la résistance aux piqûres et à la corrosion des crevasses.
Contenu à faible teneur en carbone (≤ 0.08%) réduit le risque de précipitations de carbure aux joints de grains, améliorant ainsi la résistance à la corrosion intergranulaire.
3. Normes & Équivalents
CF8M est standardisé sur divers codes globaux, Assurer l'applicabilité du marché croisé:
| Standard | Désignation |
|---|---|
| ASTM | A351 / A743 / A744 CF8M |
| NOUS | J92900 |
| DANS | 1.4408 (Gx5crnimo19-11-2) |
| ISO | X5crnimo17-12-2 |
| Il est (casting) | SCS14 |
Il est directement comparable à 316 acier inoxydable (US S31600), Bien que la version coulée puisse avoir un contenu en ferrite légèrement différent et des tolérances mécaniques.
4. Propriétés mécaniques et physiques de l'acier inoxydable CF8M
| Propriété | Valeur / Gamme |
|---|---|
| Résistance à la traction (Uts) | 485–620mpa |
| Limite d'élasticité (0.2% compenser) | 205–275MPA |
| Allongement à la fracture | ≥30% |
| Dureté de Brinell (HB) | 150–200 |
| Ténacité à impact sur le chary (Rt) | ≥60J |
| Limite de fatigue (10⁷ Cycles) | ~ 200MPA |
| Densité | ~ 7,98 g / cm³ |
| Conductivité thermique (100 ° C) | ~ 16W / M · K |
| Extension thermique (20–100 ° C) | 16.5 × 10⁻⁶ / k |
| Capacité thermique spécifique | ~ 500J / kg · k |
| Résistivité électrique (20 ° C) | ~ 0,74 µΩ · m |
| Module élastique | ~ 193gpa |
| Perméabilité magnétique | ~ 1.02 (non magnétique) |
| Gamme de fusion | ~ 1370–1400 ° C |
| Retrait linéaire (casting) | 1.8–2,2% |
5. Résistance à la corrosion de l'acier inoxydable CF8M
L'acier inoxydable CF8M est connu pour son Résistance à la corrosion exceptionnelle, en particulier dans riche en chlorure, acide, et environnements marins.
Cela est dû à sa composition soigneusement équilibrée, y compris molybdène (2.0–3,0%),
ce qui améliore considérablement son résistance aux piqûres et corrosion des crevasses résistance, ce qui en fait un choix approprié pour Applications industrielles critiques.
Résistance générale à la corrosion
Expositions CF8M excellente résistance à corrosion générale Dans une variété d'environnements, y compris acides légers et solutions de chlorure.
Les alliages chrome le contenu forme un couche d'oxyde protectrice à sa surface, ce qui empêche une nouvelle dégradation.
Cela rend CF8M idéal pour une utilisation dans réacteurs chimiques, échangeurs de chaleur, et tuyauterie exposé à acides dilués ou produits chimiques agressifs.
Résisté à la corrosion des piqûres et des crevasses
Le Nombre équivalent de résistance aux piqûres (Bois) de cf8m est généralement 23–25, qui indique sa forte résistance à corrosion localisée tel que piqûres et corrosion des crevasses dans environnements de chlorure.
Par rapport à CF8 (304 casting), qui a un début 17, CF8M le surpasse dans des environnements très agressifs comme eau de mer ou Solutions de traitement chimique.
Par exemple, Dans les tests d'exposition à l'eau de mer, Les composants CF8M sont restés non affectés par piqûres ou corrosion des crevasses depuis plus six mois, alors que CF8 a montré une corrosion significative en moins de trois mois.
Crackage de corrosion des contraintes (SCC) Résistance
L'acier inoxydable CF8M a résistance supérieure à Crackage de corrosion des contraintes (SCC), en particulier dans environnements porteurs de chlorure, En raison de sa faible teneur en carbone et de la présence de molybdène.
Tandis que tous les aciers inoxydables austénitiques sont sensibles au SCC, CF8M fonctionne mieux que CF8 (304 casting), qui est plus sujet à la fissuration sous stress dans des solutions riches en chlorure.
Dans les tests où CF8M a été exposé à stress à forte traction et environnements de chlorure, L'alliage a montré pas de fissuration, alors que CF8 a montré une fissuration visible en quelques semaines dans des conditions similaires.
Cela rend CF8M adapté aux applications dans environnements marins, traitement chimique, et tuyauterie exposé à un stress à forte traction.
Comparaison avec d'autres alliages en acier inoxydable
Par rapport à CF8 (304 casting) et CF3M (316L coulé), Expositions CF8M Résistance à la corrosion supérieure à travers divers facteurs tels que les piqûres, corrosion des crevasses, et corrosion générale.
L'ajout de molybdène augmente la résistance de CF8M à piqûres induites par le chlorure, fournir un plus fiable Option pour les industries traitant avec eau de mer ou exposition chimique.
Voici une comparaison rapide:
| Propriété | CF8M | CF8 (304 casting) | CF3M (316L coulé) |
|---|---|---|---|
| Contenu MO | 2.0–3,0% | Aucun | 2.0–3,0% |
| Résistance aux piqûres (Bois) | 23–25 | 17 | 23–25 |
| Corrosion générale | Excellent | Modéré | Excellent |
| Corrosion des crevasses | Excellent | Pauvre | Excellent |
| Crackage de corrosion des contraintes | Bien | Pauvre | Bien |
CF8M résistance aux piqûres, Résistance générale à la corrosion, et résistance à la fissuration de la corrosion de contrainte sont tous nettement meilleurs que CF8 (304 casting), Bien qu'il maintient des performances comparables à CF3M (316L coulé).
Cela en fait un Matériel préféré dans des environnements difficiles où résistance à la corrosion est primordial.
Résistance aux acides soufreurs
CF8M en acier inoxydable est particulièrement résistant à acide sulfurique et d'autres acides soufrés.
Ses performances dans ces environnements le rendent très adapté à Applications de traitement chimique, tel que réacteurs et échangeurs de chaleur manutention acide sulfurique.
Contrairement aux autres matériaux, CF8M résiste à la dégradation de l'acide sulfurique jusqu'à 10% concentration, Assurer la longévité et réduire les coûts de maintenance.
6. Adéposition à la coulée pour en acier inoxydable CF8M
Lors de la spécification de l'acier inoxydable CF8M pour les composants coulés, Les ingénieurs bénéficient d'un matériau qui combine Excellente résistance à la corrosion avec Couchabilité robuste.
Vous trouverez ci-dessous les attributs clés et les processus recommandés qui font de CF8M un choix idéal dans les industries exigeantes.
Attributs d'adéquation des clés
Bonne fluidité
Avant tout, CF8M s'écoule facilement dans les moules lorsqu'il est versé à 1 550–1 600 ° C, atteindre une fluidité de 250–300 mm (ISO 243).
Ce niveau de fluidité supporte sections à paroi mince jusqu'à 4 mm et géométries complexes sans fermeture à froid.
Retrait modéré
De plus, CF8M présente un retrait linéaire prévisible de 1.8–2.2 %, qui peut être effectivement compensé par allocations de motif et conception de colonne.
En modélisant la solidification avec CFD ou thermique-FEA, Les fonderies peuvent minimiser la porosité centrale et obtenir des tolérances dimensionnelles étroites.
Tendance à faible craquement à chaud
En plus, le contrôlé 3–7 % D - Ferrite Le contenu dans la microstructure de CF8M réduit considérablement la fissuration de la solidification.
Par conséquent, Même dans les sections avec des changements brusques en coupe transversale, L'alliage résiste aux larmes chaudes et maintient l'intégrité.
Réparable à la soudure
Acier inoxydable CF8M Castings accepter la norme 316/316L Métaux de remplissage et se vanter Excellente soudabilité, Merci à leur structure de ferrite - aaute-aaute équilibrée et équilibrée.
Le recuit de solution post-filaire restaure davantage la résistance à la corrosion, Assurer des réparations durables.
Adaptabilité du traitement thermique
Enfin, CF8M répond bien à recuit de solution (1 040–1 100 ° C) et extinction rapide.
Traitements de stress-relief à 650–750 ° C peut également réduire les contraintes résiduelles sans compromettre la passivité, Accorder la flexibilité des concepteurs dans le traitement en aval.
Méthodes de coulée appropriées pour l'acier inoxydable CF8M
| Méthode | Cas d'utilisation | Avantages | Finition de surface | Précision dimensionnelle | Considérations |
|---|---|---|---|---|---|
| Coulée de sable | Grands boîtiers de pompage, corps de valve | Rentable pour les lourds, grosses pièces; Géométrie de moisissure flexible | RA 6–12µm | ± 0,5% linéaire | Nécessite une bonne qualité de sable et une conception de colonne montante pour contrôler la porosité |
| Moulage en coquille | Parties à comparaison moyenne, composants de grande valeur | Détail fin, finition de surface supérieure; la moisissure rigide réduit la distorsion | RA 3-6µm | ± 0,3% linéaire | Coût d'outillage plus élevé; Meilleur pour les volumes modérés |
| Moulage d'investissement | Petit, formes complexes (échange, raccords) | Excellent détail et finition; usinage minimal | Rampe < 3 µm | ± 0,1 mm | Coût plus élevé par partie; limité aux pièces de moulage plus petites |
| Casting centrifuge | Parties cylindriques (tuyaux, bagues, rotors) | Densité améliorée, force directionnelle, porosité minimale | RA 6-10 µm | ± 0,4% linéaire | Nécessite un équipement spécialisé; géométrie limitée à l'axe |
7. Soudage & Traitement thermique de l'acier inoxydable CF8M
CF8M est facilement soudable à l'aide de processus conventionnels tels que GTAW (Tig), Sombrer (bâton), et gmaw (MOI).
Les métaux de remplissage tels que ER316L ou E316L-16 sont généralement recommandés pour maintenir la résistance à la corrosion à travers la zone de soudure.
Cependant, La prudence doit être exercée concernant l'apport de chaleur.
Une chaleur excessive peut entraîner une sensibilisation - une formation de carbures de chrome aux joints de grains - qui compromet la résistance à la corrosion. Pour atténuer cela:
- Le recuit de solution post-soudage est souvent effectué à 1040–1120 ° C, suivi d'une extinction rapide.
- Évitez le refroidissement lent dans la plage de 600–850 ° C pour empêcher la formation de phase Sigma.
Pour les applications critiques, Des traitements liés au stress peuvent être effectués à ~ 650 ° C pendant 1 à 2 heures, en particulier pour atténuer les contraintes résiduelles de l'usinage ou du soudage.
8. Applications clés
Résistance à la corrosion de CF8M, résistance mécanique, et la coulée le rendent idéal pour les applications dans diverses industries:
- Traitement chimique: Réacteurs, chars, brise, pompes
- Huile & Gaz: Vannes sous-marines, séparateurs, et connecteurs
- Marin: Arbres, échange, Systèmes de tuyauterie d'eau de mer
- Nourriture & Pharma: Vannes stériles, raccords de tuyaux, Mélanger les lames
- Production d'électricité: Boîtes à turbine, condenseurs, injecteurs de carburant
9. Comparaison avec des matériaux alternatifs
CF8M en acier inoxydable est largement utilisé en raison de son équilibre de résistance à la corrosion, propriétés mécaniques, et la coulée.
Cependant, en sélection de matériaux, Il est essentiel de comparer CF8M avec des classes alternatives en acier inoxydable et des équivalents forts pour déterminer la pertinence pour des environnements de service spécifiques.
Voici un aperçu comparatif:
| Propriété / Fonctionnalité | CF8M (Casting 316) | CF8 (Casting 304) | CF3M (COSS-C 316L) | Cf8c (Stabilisé de type 347) | Forgé 316 / 316L ss |
|---|---|---|---|---|---|
| Points forts de la composition | Croisement 18%, Dans 9%, MO 2–3% | Croisement 18%, Dans 8% | Croisement 18%, Dans 9%, MO 2–3%, C ≤ 0.03% | Croisement 18%, Dans 10%, Stabilisé par le NB | Similaire à CF8M / CF3M |
| Résistance à la corrosion (Bois) | ~ 25 (modéré à élevé) | ~ 19-20 (inférieur) | ~ 25–26 (haut, Surtout dans les soudures) | ~ 20–21 | 25–26 (Warough a plus de grain uniforme) |
| Résistance au chlorure | Bien | Équitable | Très bien | Juste à bon | Excellent en L Grade |
| Soudabilité | Excellent | Excellent | Supérieur (faible risque de sensibilisation) | Excellent (En raison de la stabilisation NB) | Excellent |
| Résistance à la fissuration chaude | Bien (avec ferrite contrôlée) | Modéré | Mieux (inférieur C, Plus de ferrite) | Très bien | Très bien |
| Résistance à la traction (MPA) | ~ 485–585 | ~ 450–550 | ~ 450–550 | ~ 500–600 | ~ 500–620 |
Élongation (%) |
~ 30–35 | ~ 30–40 | ~ 35–40 | ~ 30–35 | ~ 40–50 |
| Ramper & Stabilité à haut tempête | Modéré jusqu'à 600 ° C | Modéré | Inférieur (Force de fluage limitée) | Supérieur (NB stabilise la croissance des grains) | Mieux que les classes (en général) |
| Coulée | Excellent | Excellent | Bien (un C plus faible peut réduire la fluidité) | Modéré | Non applicable |
| Machinabilité | Juste à bon | Bien | Équitable | Équitable | Bien |
| Applications typiques | Vannes, pompes, pièces moulées marines | Architectural, équipement général | Pièces bio / pharmaceutiques, navires à faible teneur | Pétrochimique, Services à fort tempête | Vaisseaux de pression, tubes structurels |
| Coût | Modéré | Inférieur | Légèrement plus haut | Plus haut | Plus haut (Coût de traitement forgé) |
Plats clés à retenir
- CF8M VS. CF8: CF8M offre une meilleure résistance à la corrosion due au molybdène mais est légèrement plus cher. Idéal pour la marine, de qualité alimentaire, et applications de processus chimiques.
- CF8M VS. CF3M: CF3M a une meilleure soudabilité et une réduction du risque de sensibilisation, le rendre préférable dans des environnements hautement corrosifs et des structures soudées, comme les navires pharmaceutiques.
- CF8M VS. Cf8c: CF8C est supérieur pour les applications à température élevée, Merci à la stabilisation du niobium qui améliore la force de fluage.
- CF8M VS. Forgé 316/316L: Les matériaux forgés offrent une meilleure ductilité et une meilleure finition de surface, Mais CF8M offre une flexibilité de conception pour les grands, composants complexes.
10. Conclusion
En résumé, L'acier inoxydable CF8M est un alliage coulé haute performance sur mesure pour une utilisation dans des environnements corrosifs et mécaniquement exigeants.
Sa chimie Cr-ni-Mo optimisée, microstructure austénitique-ferritique équilibrée, Et une excellente coulée en fait un matériau de confiance dans des industries allant du pétrole et du gaz aux produits pharmaceutiques.
Qu'elle soit déployée dans des conditions marines agressives ou des environnements de transformation des aliments stériles, CF8M offre systématiquement, performance à long terme.
CF8M reste une référence de l'industrie pour les ingénieurs et les métallurgistes à la recherche d'une solution rentable avec une résistance exceptionnelle à la corrosion et au stress mécanique.
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