1. Bevezetés
CD4MCU (általában az öntött acél specifikációkhoz szállítják, mint például az ASTM A890 Grade 1A duplex öntvényekhez J93370 UNS-számmal) egy speciálisan tervezett duplex rozsdamentes öntvény, amely egyesíti a nagy szilárdságot, fokozott ellenállás a helyi korrózióval szemben, és jó erózió/kavitációállóság.
A kémiája (magas krómtartalmú, molibdén, réz és nitrogén mérsékelt nikkellel) és kétfázisú (ferrit + Austenit) A mikroszerkezetnek köszönhetően a CD4MCu népszerű választás az igényes, nedves használatú forgó alkatrészekhez (járókerék, szivattyú burkolatok), szelepek, és egyéb öntött hardver, ahol klorid expozíció, erózió vagy mechanikai terhelés van jelen.
2. Mi az a CD4MCu rozsdamentes acél??
A CD4MCu egy duplex (ferrit -aUtenitikus) rozsdamentes acél osztályt főként öntött termékek formájában biztosítják.
Úgy lett kialakítva, hogy kiegyensúlyozott duplex mikrostruktúrát adjon (≈ 35-55% ferrit jellemző a jól feldolgozott öntvényekre) amely magas folyáshatárt eredményez, jó szívósság és jelentősen javított ütésállóság, réskorrózió és kloridos feszültségkorróziós repedés a hagyományos ausztenites öntvényminőségekhez képest (PÉLDÁUL., CF8M/316 öntvény).
A jelölésben szereplő „Cu” szándékos rézadagolásra utal (≈ 2,7–3,3 tömeg%) amely növeli az ellenállást bizonyos redukáló és eróziós kémiai anyagokkal szemben, és javítja a teljesítményt kavitáló vagy iszapos környezetben.
Jellemzők
- Nagy mechanikai szilárdság (a hozam lényegesen magasabb, mint a CF8M/316 öntvényeknél).
- Fokozott helyi korrózióállóság (Mo és N növeli a PREN-t; a réz javítja a viselkedést bizonyos redukáló kémiákban).
- Jó erózió/kavitációállóság forgó nedves alkatrészekhez.
- Önthetőség összetett geometriákhoz (járókerék, tekercsek, szeleptestek).
- Jó hegesztés ha minősített eljárásokat és megfelelő töltőanyagokat használnak.
- Kiegyensúlyozott duplex mikrostruktúra sérüléstűrő szívósságot biztosít, miközben növeli a fáradásállóságot sok auszteniteshez képest.
3. A CD4MCu rozsdamentes acél tipikus kémiai összetétele
| Elem | Tipikus hatótávolság (Wt.%) | Szerep / megjegyzés |
| C | ≤ 0.04 | Tartsa alacsonyan, hogy elkerülje a keményfém csapadékot |
| CR | 24.5 - - 26.5 | Elsődleges passzív filmképző; az általános korrózióállóság kulcsa |
| -Ben | 4.5 - - 6.5 | Ausztenit korábbi; segíti a duplex egyensúlyt |
| MO | 1.7 - - 2.5 | Erősíti a lyukasztó/résekkel szembeni ellenállást |
CU |
2.7 - - 3.3 | Javítja a redukáló savakkal szembeni ellenállást, kavitációs/eróziós viselkedés |
| N | 0.15 - - 0.25 | Erősítő és erőteljes PREN booster |
| MN | ≤ 1.0 | Deoxidálószer/feldolgozási segédanyag |
| És | ≤ 1.0 | Deoxidáció és oxidációállóság |
| P | ≤ 0.04 | Szennyeződés -szabályozás |
| S | ≤ 0.03 | Alacsony S a megbízhatóság érdekében |
| FE | Egyensúly | Mátrix elem (ferrit + Austenit) |
4. Mechanikai tulajdonságok – CD4MCu (ASTM A890 1A fokozat)
Az alábbiakban egy fókuszált, a CD4MCu tipikus mechanikai viselkedésének mérnöki színvonalú bemutatása a szokásos ellátási állapotban (öntvény, megoldás, víz- vagy az öntöde által meghatározott módon levegővel hűtve).
Szobahőmérséklet (tipikus) mechanikai tulajdonságok – oldatban lágyított öntvény CD4MCu
| Ingatlan | Tipikus hatótávolság (ÉS) | Tipikus hatótávolság (császári) | Megjegyzés |
| Szakítószilárdság, RM | 650 - - 780 MPA | 94 - - 113 KSI | A szakasz méretétől és az öntödei gyakorlattól függően; a nehezebb szakaszok alacsonyabb tendenciát mutatnak. |
| 0.2% bizonyíték / Hozam, RP0.2 | 450 - - 550 MPA | 65 - - 80 KSI | Használjon hőspecifikus értéket a megengedett feszültség számításokhoz. |
| Meghosszabbítás, A (%) | 15 - - 25 % | - - | Szabványos próbatesteken mérve; nehezebb szakaszokkal és öntési hibákkal csökken. |
| Terület csökkentése, Z (%) | 30 - - 40 % (tipikus) | - - | Képlékeny törést jelez, ha az öntési minőség jó. |
Brinell keménység (HBW) |
220 - - 280 HB | ≈ 85 - - 110 HRB | A nagyobb keménység nagyobb szilárdsággal korrelál, de mikroszerkezeti problémákat jelezhet, ha az elvárt felett van. |
| Rugalmassági modulus, E | ≈ 190 - - 205 GPA | ≈ 27.6 - - 29.7 ×10³ ksi | A merevség kiszámításához használjon ~200 GPa-t, kivéve, ha a szállító adatai eltérnek. |
| Charpy v-tootch, CVN (T szoba) | Jellemzően jó; adja meg, ha töréskritikus (PÉLDÁUL., ≥ 20–40 J cél) | - - | A CVN hőség- és szakaszfüggő; beszállítói tesztet igényel, ha a szívósság kritikus. |
| Fáradtság (útmutatást) | Kitartás (sima példány) ≈ 0,30–0,45 × Rm | - - | Erősen függ a felület minőségétől, hibák öntési hibái, maradó feszültségek és részletgeometria. Alkatrészvizsgálat javasolt. |
5. A CD4MCu rozsdamentes acél fizikai és termikus tulajdonságai
| Ingatlan | Reprezentatív érték |
| Sűrűség | ≈ 7.80 - - 7.90 g · cm⁻³ |
| Hővezető képesség (20 ° C) | ≈ 12 - - 16 W·m⁻¹·K⁻¹ |
| Fajlagos hő (20 ° C) | ≈ 430 - - 500 J·kg⁻¹·K⁻¹ |
| Hőtágulási együttható (20–100 ° C) | ≈ 12.0 - - 13.5 × 10⁻⁶ k⁻¹ |
| Rugalmassági modulus (E) | ≈ 190 - - 205 GPA |
| Olvadás/szilárd (kb.) | ~1375 – 1450 ° C (ötvözött) |
6. Korróziós teljesítmény
- Beillesztés & hasadék: CD4MCu Mo + N + a magas Cr erős ellenállást biztosít; A PREN a 30-as években alkalmassá teszi brakkvízhez, számos hűtővíz rendszer és klorid tartalmú folyamatáram mérsékelt hőmérsékleten.
- SCC (klorid feszültség-korróziós repedés): duplex mikrostruktúra és alacsonyabb ausztenit frakció adja nagyobb ellenállás az SCC-t, mint a tipikus ausztenites öntvényminőségek;
viszont, SCC súlyos kloridkombinációk esetén is előfordulhat, hőmérséklet és húzófeszültség. - Erózió-korrózió / kavitáció: A réz hozzáadása és a nagy szilárdság javítja az erózióval segített korrózióval és kavitációs lyukképződéssel szembeni ellenállást; ezért használják a CD4MCu-t járókerekekhez és hígtrágyaszivattyúkhoz.
- Redukáló savak: A CD4MCu toleránsabb, mint 316 egyes enyhén redukáló folyadékokban, de koncentrált forró redukáló savakhoz magasabb ötvözetű vagy nikkelbázisú anyagokra lehet szükség.
- Hőmérséklet határok: a hosszú távú klorid-szolgáltatás esetén előnyben részesítsék a laboratóriumi szűréssel validált szinteken vagy az alatti expozíciót; magasabb hőmérsékleten az általános korróziós sebesség és a helyi támadási érzékenység nő.
7. A CD4MCu rozsdamentes acél öntési jellemzői
A CD4MCu-t általában a következőként szállítják beruházás vagy homok öntött alkatrészek.
Főbb öntési szempontok:
- Megszilárdulás és zsugorodás: tipikus lineáris zsugorodás várható ~1,2-2,0%-os nagyságrendben – használjon öntödei zsugorodási tényezőket a mintatervezéshez. Az irányított megszilárdulás és a megfelelően elhelyezett felszállók elkerülik a zsugorodó üregeket.
- Olvadásszabályozás: szabályozott indukciós olvasztás, Az argon gáztalanítás és a kerámia szűrés csökkenti a gázok és zárványok képződését; vákuumolvasztás vagy ESR használható a legmagasabb integritású öntvényekhez.
- Gyakori öntési hibák: gázporozitás, zsugorodási üregek, nem fémes zárványok és hidegzárások – megfelelő kapuzás megakadályozza, szűrés, gáztalanítás és öntésszabályozás.
- Öntés utáni hőkezelés: megoldás (lásd a részt 8) szükséges a kívánt duplex egyensúly eléréséhez és a szegregált fázisok feloldásához. CSÍPŐ (meleg-izosztatikus préselés) használható kritikus, nagy integritású alkatrészek a belső porozitás lezárására.
- Megmunkálás juttatások & tolerancia: valósághű megmunkálási készletet biztosítanak (PÉLDÁUL., 2–6 mm nagyolási ráhagyás; befektetési öntvényeknél kevesebb) és adja meg a megmunkált kritikus felületeket.
8. Gyártás, Hőkezelés, és a legjobb hegesztési gyakorlatok
Hőkezelés
- Megoldás öntés után (jellemző hőmérsékleti tartomány 1040-1100 °C; pontos öntödei specifikációt kell követni) gyors kioltással a kiegyensúlyozott duplex mikrostruktúra rögzítésére és a nemkívánatos csapadék feloldására.
Egyes források körülbelül 1900 °F körüli hőkezelést javasolnak (~1038 °C) ezt követi a kioltás az öntött duplex minőségeknél; kövesse a szállítói/öntödei adatlapot a pontos hőmérséklet/tartás/kioltás érdekében.
Hegesztés
- A hegeszthetőség jó, de az ellenőrzés elengedhetetlen: minősített hegesztési eljárásokat alkalmazzon (WPS/WPQ), a duplex kémiához tervezett hozzáillő töltőfémek, szabályozza az interpass hőmérsékletet, és korlátozza a hőbevitelt a fázisegyensúly fenntartása érdekében a HAZ-ban.
- Hegesztés utáni oldatos izzítás: nem mindig kivitelezhető kész összeállítások esetén; ha nem lehetséges, válassza ki a megfelelő töltőötvözeteket, és minimalizálja a HAZ mértékét a helyi korrózióállóság megőrzése érdekében.
Megmunkálás & alakítás
- A CD4MCu megmunkálhatósága közepes; használjon keményfém szerszámokat, megfelelő tápot és hűtőfolyadékot.
A duplex minőségek erősebbek, mint az ausztenitesek, így nagyobb szerszámkopással kell számolni. A hidegalakítás korlátozott a képlékeny auszteniteshez képest; ennek megfelelően tervezzen rajzokat.
Felszíni előkészítés & passziválás
- Hegesztés/javítás után távolítsa el a hőfestéket és szükség szerint pácolja le, majd nitrogén vagy citromsav passziválási eljárásokkal passziválni kell az egyenletes passzív film visszaállítása érdekében.
9. A CD4MCu ipari alkalmazásai (ASTM A890 1A fokozat)
A CD4MCu-t széles körben használják öntvénygeometriában, fokozott szilárdságra és javított helyi korróziós/eróziós ellenállásra van szükség:
- Szivattyú alkatrészek: járókerék, tekercsek és hüvelyek tengervíz számára, sós víz, hűtővíz és hígtrágya szolgáltatások.
- Szeleptestek & vágás: szabályozó és leválasztó szelepek a tengeren, sótalanítás, kémiai, és erőművi rendszerek.
- Sótalanítás & fordított ozmózisos berendezés: kloridoknak és átmeneti körülményeknek kitett forgó hardverek és szerelvények.
- Pép & papír és bányászati berendezések: hígtrágyaszivattyúk és kopásveszélyes alkatrészek.
- Vegyi folyamat & hűtőrendszerek: ahol a kloridszint és a mechanikai terhelés egyesül.
10. Előnyök & Korlátozások
A CD4MCu alapvető előnyei (ASTM A890 1A fokozat)
- Kiegyensúlyozott erő és korrózióállóság: A folyáshatár kétszerese a 316 literesnek, összehasonlítható vagy jobb korrózióállósággal kloridos és savas közegben.
- Kiváló savanyú szolgáltatási teljesítmény: Megfelel a NACE MR0175 szabványnak, így ideális H₂S-tartalmú környezetben.
- Kiváló önthetőség: Alkalmas összetett alakú alkatrészekhez, amelyeket nehéz kovácsolt eljárással előállítani.
- Költséghatékonyság: 30–50%-kal olcsóbb, mint a nikkel alapú ötvözetek (PÉLDÁUL., Hastelloy C276) miközben mérsékelt környezetben is hasonló korrózióállóságot biztosít.
- Kopásállóság: A réz hozzáadása növeli a kopással és erózióval szembeni ellenállást, élettartam meghosszabbítása folyadékkezelési alkalmazásokban.
A CD4MCu fő korlátai (ASTM A890 1A fokozat)
- A hegesztés bonyolultsága: Szigorú hőbevitel-szabályozást és kötelező PWHT-t igényel, növelik a gyártási költségeket az ausztenites acélokhoz képest.
- Hőmérséklet korlátozás: 450°C feletti folyamatos üzemre nem alkalmas a σ fázisképződés miatt.
- Érzékenység a maradék elemekkel szemben: Magas MN (>0.8%) vagy Sn/Pb szennyeződések csökkentik a korrózióállóságot és növelik a repedésveszélyt.
- Alacsonyabb alakíthatóság, mint az ausztenites acéloké: Meghosszabbítás (16-24%) 316 liternél kisebb (≥40%), korlátozza a felhasználást nagy deformációjú alkalmazásokban.
11. Összehasonlító elemzés – CD4MCU hasonló ötvözetekkel szemben
Az értékek reprezentatívak, csak az átvilágításhoz és a specifikáció kidolgozásához – mindig használja a szállítói MTR-eket, gyártói adatlapok és alkalmazás-specifikus tesztadatok a végső kiválasztáshoz.
| Vonatkozás / Ötvözet | CD4MCU (öntött duplex) | CF8M / Öntvény 316 (austenit) | Duplex 2205 (kidolgozott) | Nikkel alapú (PÉLDÁUL., C-276) |
| Összeállítás kiemeli | Cr ~24,5-26,5; ~4,5-6,5-nél; H ~1,7-2,5; Cu ~2,7-3,3; N ~0,15–0,25 | Kr ~16-18; ~10-14-kor; H ~2-3 (CF8M) | Kr ~21-23; ~4-6,5-kor; H ~3; N ~0,08–0,20 | Nagyon magas Ni és Cr; jelentős Mo (és egyéb ötvözők) |
| Tipikus PREN (szűrés) | ~ 30–35 (H/É-től függ) | ~24-27 | ~ 35–40 | >40 (ötvözetenként változik) |
| Reprezentatív mechanikus (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 változó (gyakran 500-900 MPa); 0,2 Rp fokozattól függ |
| Klorid SCC rezisztencia | Jó (jobb, mint a CF8M; duplex előny) | Mérsékelt – meleg/stresszes körülmények között érzékeny | Nagyon jó (az egyik legjobb rozsdamentes választás az SCC-hez) | Általában kiváló (extrém kémiákhoz tervezték) |
Beillesztés / résállóság |
Magas (MO + N + CR; PREN ~30-as évek) | Mérsékelt | Nagyon magas | Kiváló |
| Erózió / kavitációs ellenállás | Jó (CU + a nagyobb szilárdság javítja a teljesítményt) | Mérsékelt | Jó (nagyobb erő segít) | Változó – fokozattól függ; gyakran inkább korrózióra, mint erózióra választják |
| Önthetőség / termékformák | Öntvénynek kiváló (járókerék, tekercsek, szeleptestek) | Kiváló (öntött formák széles körben elérhetők) | Elsősorban kidolgozott (lemez, bár, cső); Néhány öntött duplex létezik, de bonyolultabb | Kovácsolt és öntött; öntvények lehetségesek, de költségesek |
| Hegesztés & HAZ viselkedés | Jó – minősített eljárások és HAZ-szabályozás szükséges | Kiváló (316 megbocsátó) | Hegeszthető, de szigorú ellenőrzést igényel a duplex egyensúly megőrzése érdekében | Minősített eljárásokkal hegeszthető; filler choice critical |
| Typical cost band (anyag) | Mid–high (less than most Ni alloys) | Alacsonyabb (gazdaságos) | Mid–high (similar to CD4MCu or higher for high-spec) | Magas (premium alloys) |
Tipikus alkalmazások |
Járókerék, szivattyú burkolatok, valve bodies for brackish/seawater, iszapszivattyúk, sótalanítás, cooling water | Általános csővezetékek, tartályok, sanitary equipment, moderate chloride service | Tengeri, sótalanítás, high-strength chloride services, nyomásrendszer | Vegyi reaktorok, extreme acid/chloride service, very high corrosion severity |
| Mikor válasszunk | Need complex cast parts with high strength, good pitting/SCC and erosion resistance at moderate cost | Cost-driven projects where chloride exposure is low–moderate and fabrication simplicity is desired | When highest chloride resistance and strength required and wrought form is acceptable | When service chemistry or temperature exceeds stainless/duplex capability and life-cycle cost justifies premium |
12. Következtetés
CD4MCU (ASTM A890 Grade 1A when specified in cast duplex form) Műszakilag vonzó lehetőség kloridos csapágyazású forgó és nyomást tartalmazó öntött alkatrészekhez, eróziós vagy kavitációs szolgáltatások.
Duplex szerkezete, a molibdén- és nitrogéntartalom robusztus ütésállóságot és SCC-tűrést eredményez, míg a réz és a nagy szilárdság növeli az erózióval és mechanikai sérülésekkel szembeni ellenállást.
Az ötvözet előnyeinek felismerése, fegyelmezett öntödei gyakorlat, dokumentált megoldási hőkezelés, a minősített hegesztés és a megfelelő NDE elengedhetetlen.
Ahol az üzemi kémia vagy a hőmérséklet meghaladja a CD4MCu képességét, a duplex kovácsolt minőségeket vagy a nikkel alapú ötvözeteket kell értékelni.
GYIK
Mit jelent a „CD4MCu”??
Duplex rozsdamentes öntvény minőséget jelöl, összetételi jellemzőkkel (CR, MO, Cu és N) javított pittingre hangolva, SCC és erózióállóság. Általában ASTM A890 Grade 1A néven szállítják az öntött duplex specifikációk szerint.
Mi a különbség a CD4MCu és a 2205 duplex rozsdamentes acél?
A CD4MCu egy öntvény összetett alkatrészek gyártására optimalizált duplex ötvözet, réz hozzáadásával a redukáló savállóság fokozására.
2205 a kidolgozott magasabb nitrogéntartalmú duplex ötvözet (0.14–0,20 tömeg%) ausztenit stabilizálására.
Míg mindkettőnek hasonló a PREN értéke (~34), A CD4MCu előnyösen öntvényekhez, és 2205 kovácsolt termékekhez használják (tányérok, csövek).
A CD4MCu alkalmas tengervízhez??
Igen – a CD4MCu-t széles körben használják tengervízhez, brakkvíz és hűtővíz alkalmazások; viszont, meghatározza a laboratóriumi szűrési és korróziós ráhagyásokat a hosszú távú merülő vagy fröccsenő zónás szolgáltatáshoz.
A CD4MCu terepen hegeszthető?
Igen – de a hegesztéshez szakképzett eljárások szükségesek, hozzáillő duplex töltőanyag fémek, szabályozott hőbevitel és hegesztés utáni tisztítás/passziválás. A kritikus összeállítások esetében fontolja meg az előminősítést és a hegesztett szelvényteszteket.
Hogyan hasonlítható össze a CD4MCu a 316 öntvény?
A CD4MCu nagyobb szilárdságot és lényegesen jobb helyi korrózióval és SCC-vel szembeni ellenállást kínál, mint a CF8M/316 öntvények – így hosszabb élettartamot tesz lehetővé a kloridos csapágyakban, eróziós környezet.
