ASTM A217 CA15 Stainless Steel - Paduan Casting Suhu Tinggi

Dalam lanskap paduan cor yang tahan korosi, ASTM A217 CA15 menempati posisi unik sebagai stainless steel martensit yang hemat biaya, dihargai karena keseimbangan resistensi korosi sedang, kekuatan tinggi, dan castability.

1. Mendefinisikan ASTM A217 CA15: Standar dan Klasifikasi

ASTM A217 CA15 adalah martensit baja tahan karat Kelas casting standar di bawah spesifikasi ASTM A217/A217M, terutama dimaksudkan untuk aplikasi yang mengandung tekanan suhu tinggi.

Ini banyak digunakan dalam komponen kritis seperti katup, flensa, pompa rumah, dan peralatan penahan tekanan lainnya di industri seperti minyak dan gas, Petrokimia, dan pembangkit listrik.

Penunjukannya "CA15" mencerminkan warisannya dalam sistem casting ASTM: "CA" menunjukkan paduan yang tahan korosi, dan "15" menunjukkan komposisi yang kaya kromium.

Materi diidentifikasi dengan nomor UNS J91150 dan sering dikaitkan dengan Aisi 410 untuk referensi di nilai tempa.

Sebagai stainless steel martensit, CA15 menunjukkan kombinasi resistensi korosi sedang, kekuatan tinggi,

dan sifat yang dapat diobati dengan panas, membuatnya cocok untuk komponen yang terpapar suhu tinggi dan media yang cukup agresif.

Klasifikasi di bawah ASTM A217 Menentukan Batas Komposisi Kimia, sifat mekanik, persyaratan perlakuan panas, dan menguji protokol untuk memastikan kinerja yang konsisten di seluruh aplikasi.

CA15 berada di bawah kategori Stainless Steel Martensitic, yang membedakannya dari coran austenitik dan feritik,

dengan fokus untuk mencapai kekuatan dan kekerasan melalui perlakuan panas yang terkontrol.

Standardisasi ini memastikan bahwa casting CA15 dapat beroperasi secara andal di lingkungan bertekanan tinggi dan suhu tinggi sambil mempertahankan integritas struktural dan resistensi korosi.

2. Komposisi kimia baja tahan karat CA15

ASTM A217 CA15 adalah a casting stainless steel martensitic yang sifatnya diatur oleh komposisi kimia yang tepat yang dirancang untuk menyeimbangkan kekuatan, kekerasan, dan resistensi korosi.

Rentang komposisi yang khas adalah sebagai berikut (wt.%):

3. Sifat fisik dan mekanik ASTM A217 CA15

4. Perlakuan panas: Mengoptimalkan struktur mikro

Perlakuan panas sangat penting untuk kinerja CA15, karena bahan as-cast relatif lembut dan ulet.

Siklus pendinginan dan tempering standar:

• Austenitizing: Panaskan hingga 925–1010 ° C. (1700–1850 ° F.) dan tahan selama 1-2 jam (tergantung pada ketebalan bagian) untuk sepenuhnya membentuk austenite-fase kubik yang berpusat pada wajah yang memungkinkan transformasi martensit.
• Pendinginan: Dinginkan dengan cepat dalam minyak atau air hingga di bawah 150 ° C (302° f) untuk mengubah austenite menjadi martensit, fase tetragonal yang berpusat pada tubuh yang keras namun rapuh. Langkah ini meningkatkan kekerasan menjadi 45-50 HRC.
• Tempering: Panaskan kembali ke 595-705 ° C. (1100–1300 ° F.) selama 2-4 jam, Kemudian udara dingin.
  Ini mengurangi kekerasan hingga 20-30 HRC sambil meningkatkan ketangguhan dengan mengendapkan karbida halus (Cr₂₃c₆) dalam matriks martensit dan menghilangkan stres internal.

Tempering suhu dapat disesuaikan untuk menyeimbangkan kekuatan dan ketangguhan: suhu yang lebih rendah (595° C.) menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi tetapi ketangguhan yang lebih rendah, sedangkan suhu yang lebih tinggi (705° C.) memprioritaskan keuletan.

5. Resistensi korosi: Kemampuan dan keterbatasan

Penawaran CA15 Resistensi korosi sedang disesuaikan dengan lingkungan tertentu, menjadikannya pilihan praktis untuk aplikasi yang tidak agresif:

• Korosi atmosfer: Menahan berkarat di udara kering atau cukup lembab, dengan tingkat korosi <0.1 MM/Tahun di Lingkungan Perkotaan - Penyanyi untuk Baja Karbon (0.5–1.0 mm/tahun) tapi lebih rendah 304 baja tahan karat (<0.01 mm/tahun).
• Oksidasi suhu tinggi: Berkinerja baik di udara hingga 650 ° C (1200° f), membentuk lapisan kromium oksida yang stabil yang membatasi laju oksidasi menjadi <0.1 mm/tahun - kritis untuk komponen boiler dan suku cadang tungku.
• Bahan kimia ringan: Menahan larutan alkali encer (MISALNYA., 10% Sodium hidroksida) dan asam non-oksidasi (MISALNYA., 5% asam sulfat) pada suhu kamar, meskipun tingkat korosi meningkat secara signifikan dalam konsentrasi yang lebih kuat.

Keterbatasan penting:

• Lingkungan klorida: Rentan terhadap korosi pitting dan celah dalam solusi air laut atau klorida tinggi (MISALNYA., Garam Jalan), dengan laju korosi melebihi 0.5 mm/tahun.
• Asam kuat: Diserang dengan cepat oleh asam pekat (MISALNYA., asam klorida) dan agen pengoksidasi (MISALNYA., asam nitrat).

Perilaku korosionnya berasal dari kandungan kromiumnya: sementara cukup untuk membentuk lapisan oksida pelindung dalam kondisi ringan, Lapisan lebih tipis dari pada paduan kromium yang lebih tinggi (MISALNYA., 304 dengan 18-20% cr), membuatnya cenderung rusak di lingkungan yang agresif.

6. Karakteristik casting dan fabrikasi

Castability dan Processability Pasca-Casting CA15 berkontribusi pada daya tarik industrinya:

Proses casting:

CA15 memamerkan castability yang baik, membuatnya cocok untuk beberapa metode pengecoran industri:

• Casting pasir: Paling umum untuk besar, Komponen berdinding tebal seperti tubuh katup dan selongsong pompa.
  Fluiditas baja, ditingkatkan oleh mangan dan silikon, Memastikan pengisian cetakan lengkap dan meminimalkan cacat seperti penutup dingin atau misruns.
• Pengecoran Investasi: Ideal untuk kompleks, Geometri rumit yang membutuhkan akurasi dimensi tinggi, termasuk bagian internal dan fitur berulir.
• Casting sentrifugal: Cocok untuk komponen silindris, seperti pipa dan cincin,
  karena gaya sentrifugal membantu mengurangi porositas dan pemisahan, Meningkatkan kepadatan dan integritas struktural.

Kemampuan las:

Pengelasan CA15 menantang karena sifat martensitnya, yang meningkatkan risiko retak di zona yang terkena dampak panas (Haz).

Pemanasan awal hingga 200-300 ° C dan tempering pasca-keluhan pada 600-650 ° C diperlukan untuk mengurangi stres residu.

Logam pengisi yang cocok (MISALNYA., E410NIMO) Tingkatkan integritas las, meskipun sambungan yang dilas hanya mempertahankan 70-80% dari kekuatan logam dasar.

Kemampuan mesin:

Cukup mesin dalam kondisi tempered (20–30 HRC).

Alat karbida direkomendasikan untuk berputar dan menggiling, Dengan kecepatan pemotongan 50-70 m/menit - lebih ringan dari baja tahan karat Austenitik tetapi lebih cepat dari baja alat yang dikeraskan.

7. Aplikasi: Di mana ca15 unggul

ASTM A217 CA15 adalah stainless steel martensit yang banyak digunakan dalam industri yang menuntut kekuatan tinggi,
Kekerasan yang sangat baik, dan resistensi korosi sedang pada suhu tinggi.

Kombinasi properti yang unik membuatnya sangat cocok untuk komponen kritis di lingkungan yang menuntut.

Komponen katup:

• Gerbang, Globe, dan periksa katup: CA15 biasanya digunakan untuk badan katup, memangkas, dan cakram karena kekuatan tarik yang tinggi (hingga 930 MPa) dan kekerasan (20–30 HRC marah).
• Aplikasi bertekanan tinggi: Struktur martensitnya mempertahankan integritas di bawah tekanan yang melebihi 100 batang, membuatnya ideal untuk uap, minyak, dan saluran pipa gas.
• Resistensi suhu: Dapat beroperasi dengan aman hingga ~ 540 ° C, Cocok untuk cairan suhu tinggi pada tanaman kimia dan petrokimia.

Komponen pompa dan kompresor:

• Poros pompa dan impeler: Menawarkan ketahanan aus yang sangat baik, kemampuan mesin, dan stabilitas dimensi.
• Pompa sentrifugal dan pompa bertekanan tinggi: CA15 menangani beban mekanik yang tinggi dan tegangan berulang, memastikan keandalan jangka panjang di pembangkit listrik, kilang, dan sistem air industri.

Minyak & Industri gas:

• Peralatan kepala sumur dan downhole: Kekuatan tinggi dan komponen penahanan korosi sedang yang terpapar oli, gas, dan air garam di bawah tekanan tinggi.
• Katup layanan yang parah: Trim CA15 di dunia dan katup gerbang menahan keausan dari bubur, Hidrokarbon, dan cairan abrasif.

Pembangkit listrik dan daya:

• Katup dan perlengkapan boiler: Dapat menahan uap suhu tinggi dan siklus termal tanpa kehilangan sifat mekanik yang signifikan.
• Turbin industri dan penukar panas: Komponen mempertahankan integritas struktural di bawah beban termal siklus.

Aplikasi Industri Umum:

• Perlengkapan dan flensa bertekanan tinggi: Kekuatan dan kekerasan membuat CA15 cocok untuk sambungan kritis pada tanaman kimia, kilang, dan tanaman desalinasi.
• Casting Khusus: Fleksibilitas castingnya memungkinkan produksi bagian berdinding tebal atau kompleks yang menggabungkan kekuatan, Pakai ketahanan, dan resistensi korosi sedang.

8. Standar dan Kontrol Kualitas

Kepatuhan dengan ASTM A217 Memastikan casting CA15 memenuhi kriteria kualitas yang ketat:

• Analisis Kimia: Setiap panas CA15 harus diuji melalui spektroskopi emisi optik (Oes) Untuk memverifikasi elemen termasuk dalam rentang yang ditentukan (MISALNYA., kromium 11.5–13.5%).
• Pengujian mekanis: Tes tarik dan dampak wajib untuk setiap lot casting, dengan spesimen yang diambil dari bagian representatif untuk memastikan kepatuhan dengan kekuatan dan persyaratan daktilitas.
• Pengujian non-destruktif (Ndt): Bagian yang mengandung tekanan kritis menjalani pengujian ultrasonik (Ut) untuk mendeteksi porositas internal dan inspeksi partikel magnetik (MPI) untuk mengidentifikasi retak permukaan.
• Sertifikasi Perlakuan Panas: Produsen harus memberikan dokumentasi austenitizing, pendinginan,
  dan parameter temper, termasuk profil waktu suhu, Untuk mengkonfirmasi pengembangan mikrostruktur yang tepat.

9. Perbandingan dengan paduan alternatif

Saat memilih bahan untuk aplikasi bertekanan tinggi dan suhu tinggi, ASTM A217 CA15 sering dievaluasi terhadap baja tahan karat dan paduan martensit lainnya.

10. Kesimpulan

ASTM A217 CA15 berdiri sebagai praktis, Solusi hemat biaya untuk aplikasi industri yang menuntut kekuatan tinggi, Resistensi korosi sedang, dan castability pada suhu tinggi.

Kimia yang seimbang, ditambah dengan perlakuan panas yang tepat, memberikan kinerja yang diperlukan untuk pembangkit listrik, Pemrosesan Kimia,

dan peralatan minyak dan gas-semuanya dengan sebagian kecil dari biaya baja stainless yang lebih tinggi.

FAQ

Apa itu ASTM A217 CA15?

ASTM A217 CA15 adalah tingkat stainless steel martensit yang biasa digunakan untuk coran dalam aplikasi yang mengandung tekanan seperti katup, pompa rumah, dan bejana tekan.

Itu distandarisasi di bawah ASTM A217, yang mendefinisikan komposisi kimia, sifat mekanik, dan persyaratan perlakuan panas.

Adalah ca15 magnet?

Ya. CA15 adalah stainless steel martensit, yang merupakan feromagnetik baik dalam kondisi as-cast dan tempered.

Apakah ca15 karat?

Ya, CA15 dapat berkarat jika terpapar lingkungan yang keras, terutama di hadapan klorida atau kelembaban.

Resistensi korosionisnya sedang dibandingkan dengan baja tahan karat austenitic, Jadi pelapis pelindung atau perawatan rutin mungkin diperlukan.

Bagaimana kualitas terkontrol untuk casting CA15?

Kontrol Kualitas Termasuk Analisis Kimia (Oes), pengujian mekanis (tarik, dampak),

Pengujian non-destruktif (Ultrasonik untuk porositas internal, partikel magnetik untuk cacat permukaan), dan sertifikasi perlakuan panas.

Kepatuhan dengan ASTM A217 memastikan keandalan dalam aplikasi kritis.

Adalah CA15 hemat biaya?

CA15 cukup mahal karena elemen paduan dan persyaratan pemrosesan,

Tetapi hemat biaya untuk aplikasi bertekanan tinggi di mana kekuatan, Pakai ketahanan, dan resistensi korosi parsial sangat penting.