1. Uvod
CD4MCU (obično se isporučuje prema specifikacijama lijevanog čelika kao što je ASTM A890 stupanj 1A za dupleks odljevke s UNS brojem J93370) je namjenski konstruiran dvostruki nehrđajući odljevak koji kombinira visoku čvrstoću, povećana otpornost na lokaliziranu koroziju, i dobru otpornost na eroziju/kavitaciju.
Njegova kemija (visok sadržaj kroma, molibden, bakar i dušik s umjerenim niklom) i dvofazni (ferit + Austenit) mikrostruktura čini CD4MCu popularnim izborom za zahtjevne rotirajuće komponente za mokru upotrebu (ronilaca, pumpa), ventili, i drugi lijevani hardver gdje je izloženost kloridima, prisutna je erozija ili mehaničko opterećenje.
2. Što je CD4MCu nehrđajući čelik?
CD4MCu je a dupleks (feritski -austenitski) nehrđajući čelik stupanj isporučen uglavnom u lijevanim oblicima proizvoda.
Formuliran je tako da daje uravnoteženu dvostruku mikrostrukturu (≈ 35–55% ferita tipičnog za dobro obrađene odljevke) koji daje visoku granicu tečenja, dobra žilavost i znatno poboljšana otpornost na piting, pukotinska korozija i kloridno naponsko-korozijsko pucanje u odnosu na konvencionalne vrste austenitnog lijeva (Npr., CF8M/316 lijevano).
"Cu" u oznaci odražava namjerni dodatak bakra (≈ 2,7–3,3 mas.%) koji povećava otpornost na određene redukcijske i erozivne kemikalije i poboljšava rad u kavitirajućim ili gnojnim okruženjima.
Značajke
- Visoka mehanička čvrstoća (iskorištenje je znatno veće od odljevaka CF8M/316).
- Povećana otpornost na lokaliziranu koroziju (Mo i N pojačavaju PREN; bakar poboljšava ponašanje u nekim redukcijskim kemikalijama).
- Dobra otpornost na eroziju/kavitaciju za rotirajuće mokre komponente.
- Odljenost Za složene geometrije (ronilaca, svici, tijela ventila).
- Dobra zavarivost kada se koriste kvalificirani postupci i odgovarajuća punila.
- Uravnotežena duplex mikrostruktura pruža žilavost otpornu na oštećenja dok povećava otpornost na zamor u odnosu na mnoge austenite.
3. Tipični kemijski sastav CD4MCu nehrđajućeg čelika
| Element | Tipičan raspon (tež.%) | Uloga / komentar |
| C | ≤ 0.04 | Držite nisko kako biste izbjegli taloženje karbida |
| CR | 24.5 - 26.5 | Primarni pasivni formirač filma; ključ opće otpornosti na koroziju |
| U | 4.5 - 6.5 | Formator austenita; pomaže duplex ravnoteži |
| Mokar | 1.7 - 2.5 | Jača otpornost na udubljenja/pukotine |
Pokrajina |
2.7 - 3.3 | Poboljšava otpornost na reducirajuće kiseline, ponašanje kavitacije/erozije |
| N | 0.15 - 0.25 | Učvršćivač i snažan PREN booster |
| MN | ≤ 1.0 | Dezoksidant/pomoć pri obradi |
| I | ≤ 1.0 | Otpornost na deoksidaciju i oksidaciju |
| P | ≤ 0.04 | Kontrola nečistoće |
| S | ≤ 0.03 | Nisko S za zvuk |
| FE | Uravnotežiti | Element matrice (ferit + Austenit) |
4. Mehanička svojstva — CD4MCu (ASTM A890 razred 1A)
Ispod je fokusiran, inženjerska prezentacija tipičnog mehaničkog ponašanja CD4MCu u uobičajenim uvjetima opskrbe (bacanje, otopina, voda- ili kaljeno na zraku prema specifikaciji ljevaonice).
Sobna temperatura (tipičan) mehanička svojstva — lijevani CD4MCu žaren otopinom
| Vlasništvo | Tipičan raspon (I) | Tipičan raspon (carski) | Komentar |
| Zatečna čvrstoća, RM | 650 - 780 MPA | 94 - 113 ksi | Ovisno o veličini presjeka i ljevaoničkoj praksi; teže sekcije trend niže. |
| 0.2% dokaz / Prinos, RP0.2 | 450 - 550 MPA | 65 - 80 ksi | Upotrijebite vrijednost specifičnu za toplinu za izračun dopuštenog naprezanja. |
| Produženje, A (%) | 15 - 25 % | - | Mjereno na standardnim ispitnim uzorcima; smanjuje se s težim presjecima i greškama u lijevanju. |
| Smanjenje površine, Z (%) | 30 - 40 % (tipičan) | - | Indikacija duktilnog loma kada je kvaliteta lijevanja visoka. |
Tvrdoća po Brinellu (HBW) |
220 - 280 HB | ≈ 85 - 110 Resurs | Veća tvrdoća korelira s većom čvrstoćom, ali može signalizirati mikrostrukturne probleme ako je iznad očekivanog. |
| Modul elastičnosti, E | ≈ 190 - 205 GPA | ≈ 27.6 - 29.7 ×10³ ksi | Koristite ~200 GPa za izračune krutosti osim ako se podaci dobavljača razlikuju. |
| Charpy v-notch, CVN (soba T) | Tipično dobro; navedite je li kritičan za lom (Npr., ≥ 20–40 J cilj) | - | CVN je toplina- i ovisno o sekciji; zahtijevaju ispitivanje dobavljača ako je žilavost kritična. |
| Umor (usmjeravanje) | Izdržljivost (glatki primjerak) ≈ 0,30–0,45 × Rm | - | Jako ovisi o površinskoj obradi, lijevanje oštećenja, zaostala naprezanja i geometrija detalja. Preporučuje se ispitivanje komponenti. |
5. Fizička i toplinska svojstva CD4MCu nehrđajućeg čelika
| Vlasništvo | Reprezentativna vrijednost |
| Gustoća | ≈ 7.80 - 7.90 g · cm⁻³ |
| Toplinska vodljivost (20 ° C) | ≈ 12 - 16 W·m⁻¹·K⁻¹ |
| Specifična toplina (20 ° C) | ≈ 430 - 500 J·kg⁻¹·K⁻¹ |
| Koeficijent toplinskog širenja (20–100 ° C) | ≈ 12.0 - 13.5 × 10⁻⁶ k⁻¹ |
| Modul elastičnosti (E) | ≈ 190 - 205 GPA |
| Taljenje/solidus (približno.) | ~ 1375 – 1450 ° C (legura ovisan o) |
6. Performanse korozije
- Kockica & pukotina: CD4MCu Mo + N + visoki Cr daju snažan otpor; PREN ispod 30-ih čini ga pogodnim za slanu vodu, mnogi sustavi rashladne vode i procesni tokovi koji sadrže kloride na umjerenim temperaturama.
- SCC (kloridno naprezanje-korozijsko pucanje): dvostruka mikrostruktura i niži udio austenita konfer veći otpor na klorid SCC od tipičnih austenitnih lijevanih razreda;
međutim, SCC se još uvijek može pojaviti pod teškim kombinacijama klorida, temperatura i vlačno naprezanje. - Erozija-korozija / kavitacija: Dodatak bakra i visoka čvrstoća poboljšavaju otpornost na koroziju potpomognutu erozijom i kavitacijsku piting; to je razlog zašto se CD4MCu koristi za impelere i pumpe za mulj.
- Reducirajuće kiseline: CD4MCu je tolerantniji od 316 u nekim blago redukcijskim tekućinama, ali koncentrirane vruće redukcijske kiseline mogu zahtijevati visokolegirane materijale ili materijale na bazi nikla.
- Temperaturne granice: za dugotrajnu upotrebu klorida preferirajte izloženost na ili ispod razina potvrđenih laboratorijskim pregledom; na povišenim temperaturama povećavaju se opće stope korozije i osjetljivost na lokalizirani napad.
7. Karakteristike lijevanja CD4MCu nehrđajućeg čelika
CD4MCu se obično isporučuje kao ulaganje ili lijevani pijesak komponente.
Ključna razmatranja lijevanja:
- Stvrdnjavanje i skupljanje: očekujte tipično linearno skupljanje reda veličine ~1,2–2,0% — koristite faktore skupljanja u ljevaonici za dizajn uzorka. Usmjereno skrućivanje i pravilno postavljeni usponi izbjegavaju šupljine skupljanja.
- Kontrola taljenja: kontrolirano indukcijsko taljenje, otplinjavanje argonom i keramička filtracija smanjuju plin i inkluzije; vakuumsko taljenje ili ESR mogu se koristiti za odljevke najvećeg integriteta.
- Uobičajeni nedostaci lijevanja: poroznost plina, šupljine, nemetalne inkluzije i hladna zatvaranja — spriječena ispravnim zatvaranjem, filtracija, otplinjavanje i kontrolu izlijevanja.
- Toplinska obrada nakon lijevanja: Rješenje (vidi odjeljak 8) je potreban za postizanje željene dupleks ravnoteže i otapanje segregiranih faza. Bok (toplo-izostatičko prešanje) može se koristiti za kritične, dijelovi visokog integriteta za zatvaranje unutarnje poroznosti.
- Obrada dodaci & tolerancije: osigurati realnu zalihu strojne obrade (Npr., 2Dodatak za grubu obradu –6 mm; manje za investicijske odljevke) i specificirati strojno obrađene kritične površine.
8. Izrada, Toplotna obrada, i najbolje prakse zavarivanja
Toplotna obrada
- Rješenje nakon lijevanja (tipično temperaturno područje oko 1040–1100 °C; treba slijediti točnu specifikaciju ljevaonice) s brzim gašenjem za zaključavanje uravnotežene dvostruke mikrostrukture i otapanje nepoželjnih taloga.
Neki izvori savjetuju toplinsku obradu oko ~1900 °F (~1038 °C) nakon čega slijedi kaljenje za lijevane duplex kvalitete; slijedite podatkovnu tablicu dobavljača/ljevaonice za točnu temperaturu/zadržavanje/ugašenje.
Zavarivanje
- Zavarljivost je dobra, ali kontrola je bitna: koristite kvalificirane postupke zavarivanja (WPS/WPQ), odgovarajući metali za punjenje dizajnirani za dvostruku kemiju, kontrola međuprolazne temperature, i ograničiti unos topline kako bi se održala fazna ravnoteža u ZUT-u.
- Žarenje otopinom nakon zavarivanja: nije uvijek izvedivo za dovršene sklopove; ako nije moguće, odaberite odgovarajuće legure za punjenje i minimizirajte opseg ZUT-a kako biste očuvali lokalnu otpornost na koroziju.
Obrada & formiranje
- Obradivost CD4MCu je umjerena; koristiti alat od tvrdog metala, odgovarajuće napajanje i rashladno sredstvo.
Duplex tipovi su jači od austeničnih pa očekujte veće trošenje alata. Hladno oblikovanje je ograničeno u usporedbi s duktilnom austenitikom; projektirajte crteže u skladu s tim.
Priprema površine & pasivacija
- Nakon zavarivanja/popravka uklonite toplinsku nijansu i kiselite prema potrebi, a zatim pasivirajte postupcima dušične ili limunske pasivacije kako biste obnovili jednoličan pasivni film.
9. Industrijske primjene CD4MCu (ASTM A890 razred 1A)
CD4MCu se naširoko koristi gdje se lijeva geometrija, potrebna je povećana čvrstoća i poboljšana otpornost na lokaliziranu koroziju/eroziju:
- Komponente pumpe: ronilaca, volute i kućišta za morsku vodu, bočasta voda, usluge rashladne vode i gnojnice.
- Tijela ventila & podrezati: kontrolni i izolacijski ventili u moru, desalinizacija, kemijski, i sustavi elektrana.
- Desalinizacija & oprema za reverznu osmozu: rotirajući hardver i spojnice izložene kloridima i prijelaznim uvjetima.
- Pulpa & papir i oprema za rudarstvo: pumpe za gnojnicu i komponente sklone habanju.
- Kemijski postupak & rashladni sustavi: gdje se kombiniraju razine klorida i mehaničko opterećenje.
10. Prednosti & Ograničenja
Osnovne prednosti CD4MCu (ASTM A890 razred 1A)
- Uravnotežena čvrstoća i otpornost na koroziju: Granica razvlačenja dvostruko veća od 316L s usporedivom ili superiornom otpornošću na koroziju u kloridnim i kiselim medijima.
- Vrhunska izvedba kiselog posluživanja: U skladu s NACE MR0175, što ga čini idealnim za okruženja koja sadrže H₂S.
- Izvrsna odljevanost: Prikladno za komponente složenog oblika koje je teško izraditi kovanim procesima.
- Ekonomičnost: 30–50% jeftiniji od legura na bazi nikla (Npr., Hastelloy C276) dok nudi sličnu otpornost na koroziju u umjerenim okruženjima.
- Nositi otpor: Dodatak bakra povećava otpornost na abraziju i eroziju, produljenje radnog vijeka u aplikacijama za rukovanje tekućinama.
Ključna ograničenja CD4MCu (ASTM A890 razred 1A)
- Složenost zavarivanja: Zahtijeva strogu kontrolu unosa topline i obaveznu PWHT, povećanje troškova izrade u usporedbi s austenitnim čelicima.
- Ograničenje temperature: Nije prikladno za trajnu upotrebu iznad 450°C zbog stvaranja σ faze.
- Osjetljivost na rezidualne elemente: Visoki MN (>0.8%) ili Sn/Pb nečistoće smanjuju otpornost na koroziju i povećavaju rizik od pucanja.
- Niža duktilnost od austenitnih čelika: Produženje (16–24%) je manji od 316L (≥40%), ograničavanje uporabe u aplikacijama s visokim deformacijama.
11. Usporedna analiza — CD4MCU u odnosu na slične legure
Vrijednosti su reprezentativne, samo za pregled i izradu specifikacija — uvijek koristite MTR dobavljača, podatkovne tablice proizvođača i testni podaci specifični za primjenu za konačni odabir.
| Aspekt / Legura | CD4MCU (lijevani dupleks) | Cf8m / Bacanje 316 (austenitski) | Dupleks 2205 (kovan) | Na bazi nikla (Npr., C-276) |
| Naglasci kompozicije | Cr ~24,5–26,5; Na ~4,5–6,5; Mo ~1,7–2,5; Cu ~2,7–3,3; N ~0,15–0,25 | Cr ~16–18; U ~10–14; Mo ~ 2–3 (Cf8m) | Cr ~21–23; Na ~4–6.5; Mo ~3; N ~0,08-0,20 | Vrlo visoki Ni i Cr; znatan Mo (i ostalo legiranje) |
| Tipični PREN (skrining) | ~ 30–35 (ovisi o pon/sjed) | ~24–27 | ~ 35–40 | >40 (varira od legure) |
| Reprezentativni mehanički (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 varijabla (često 500–900 MPa); Rp0,2 ovisi o stupnju |
| Otpornost na klorid SCC | Dobro (bolji od CF8M; dvostruka korist) | Umjereno — osjetljivo u vrućim/stresnim uvjetima | Vrlo dobar (jedan od najboljih izbora od nehrđajućeg čelika za SCC) | Općenito izvrstan (projektiran za ekstremne kemije) |
Kockica / otpor na pukotinu |
Visok (Mokar + N + CR; PREN ~30s) | Umjeren | Vrlo visok | Izvrstan |
| Erozija / otpor kavitacije | Dobro (Pokrajina + veća čvrstoća poboljšava performanse) | Umjeren | Dobro (veća snaga pomaže) | Varijabilno — ovisi o razredu; često se odabire radi korozije, a ne erozije |
| Odljenost / oblici proizvoda | Izvrsne kao odljevci (ronilaca, svici, tijela ventila) | Izvrstan (lijevani oblici široko dostupni) | Prvenstveno kovan (ploča, bar, cijev); neki lijevani dupleks postoji ali složeniji | Kovano i lijevano; odljevci mogući ali skupi |
| Zavarivost & HAZ ponašanje | Dobro — zahtijeva kvalificirane postupke i kontrolu ZUT-a | Izvrstan (316 oprašta) | Može se zavarivati, ali zahtijeva strogu kontrolu kako bi se očuvala dvostruka ravnoteža | Može se zavarivati kvalificiranim postupcima; izbor punila kritičan |
| Tipični raspon troškova (materijal) | Srednje visoko (manje od većine Ni legura) | Donji (ekonomičan) | Srednje visoko (sličan CD4MCu ili viši za visoke specifikacije) | Visok (vrhunske legure) |
Tipične primjene |
Ronilaca, pumpa, tijela ventila za slanu/morsku vodu, pumpe za suspenzije, desalinizacija, rashladna voda | Opći procesni cjevovod, tenkovi, sanitarna oprema, umjerena usluga klorida | Na obali, desalinizacija, usluge klorida visoke čvrstoće, tlačni sustavi | Kemijski reaktori, ekstremna kiselina/kloridi, vrlo visoka ozbiljnost korozije |
| Kada odabrati | Potrebni su složeni lijevani dijelovi visoke čvrstoće, dobra otpornost na piting/SCC i eroziju uz umjerenu cijenu | Troškovno vođeni projekti gdje je izloženost kloridima niska – umjerena i poželjna je jednostavnost izrade | Kada je potrebna najveća otpornost i čvrstoća na kloride i kovani oblik je prihvatljiv | Kada servisna kemija ili temperatura premaši sposobnost nehrđajućeg/dvostranog ispisa i troškovi životnog ciklusa opravdavaju premiju |
12. Zaključak
CD4MCU (ASTM A890 Grade 1A kada je navedeno u lijevanom duplex obliku) je tehnički atraktivna opcija za rotirajuće i lijevane komponente koje sadrže klorid, erozivne ili kavitacijske usluge.
Njegova dupleksna struktura, sadržaj molibdena i dušika daje snažnu otpornost na piting i toleranciju na SCC, dok bakar i visoka čvrstoća povećavaju otpornost na eroziju i mehanička oštećenja.
Da biste shvatili prednosti legure, disciplinirana ljevaonička praksa, dokumentirana otopina anneal, kvalificirano zavarivanje i odgovarajući NDE su bitni.
Gdje servisna kemija ili temperatura premašuje CD4MCu sposobnost, treba procijeniti duplex kovane vrste ili legure na bazi nikla.
Česta pitanja
Što znači "CD4MCu"??
Označava dvostruku vrstu lijevanja nehrđajućeg čelika sa svojstvima sastava (CR, Mokar, Cu i N) podešen za poboljšano piting, SCC i otpornost na eroziju. Obično se isporučuje kao ASTM A890 Grade 1A u specifikacijama lijevanog dupleksa.
Koja je razlika između CD4MCu i 2205 Dupleks nehrđajući čelik?
CD4MCu je a bacanje dvostruka legura optimizirana za izradu složenih komponenti, s dodatkom bakra za povećanje smanjene otpornosti na kiseline.
2205 je a kovan duplex legura s većim udjelom dušika (0.14–0,20 tež.%) za stabilizaciju austenita.
Dok oba imaju slične PREN vrijednosti (~34), CD4MCu je poželjan za odljevke, i 2205 koristi se za kovane proizvode (tanjurice, cijevi).
Je li CD4MCu prikladan za morsku vodu?
Da — CD4MCu se široko koristi za morsku vodu, slane vode i primjene rashladne vode; međutim, navesti laboratorijski pregled i dopuštenja za koroziju za dugotrajnu uronjenost ili rad u zoni prskanja.
Može li se CD4MCu zavarivati na terenu?
Da — ali zavarivanje zahtijeva kvalificirane postupke, odgovarajući duplex dodatni metali, kontrolirani unos topline i čišćenje/pasiviranje nakon zavarivanja. Za kritične sklopove razmotrite pretkvalifikaciju i testove zavarenih kupona.
Kako se CD4MCu može usporediti s 316 kasting?
CD4MCu nudi veću čvrstoću i značajno bolju otpornost na lokaliziranu koroziju i SCC od odljevaka CF8M/316 — što omogućuje duži vijek trajanja u kloridima, erozivne sredine.
